BAST(Bidirectional A* Search Tree)和FAST(Fast A* Search Tree)算法是改进的A*算法,用于在图形搜索中寻找最短路径。
这里给出一个基于Python的代码示例,实现BAST算法。该示例使用了一个简单的网格图形作为搜索空间。
首先,我们定义一个节点类,用于表示搜索空间中的每个位置:
class Node:
def __init__(self, x, y, g=0, h=0):
self.x = x
self.y = y
self.g = g # g值表示起始位置到当前位置的实际代价
self.h = h # h值表示当前位置到目标位置的估计代价
self.f = g + h # f值表示总代价
def __eq__(self, other):
return self.x == other.x and self.y == other.y
def __lt__(self, other):
return self.f < other.f
然后,我们定义一个BAST算法的函数,接受起始位置和目标位置作为参数:
def bast(start, goal):
open_list_forward = [] # 正向搜索的开放列表
open_list_backward = [] # 反向搜索的开放列表
closed_list_forward = set() # 正向搜索的闭合列表
closed_list_backward = set() # 反向搜索的闭合列表
start_node_forward = Node(start[0], start[1])
start_node_backward = Node(goal[0], goal[1])
open_list_forward.append(start_node_forward)
open_list_backward.append(start_node_backward)
while open_list_forward and open_list_backward:
current_node_forward = open_list_forward.pop(0)
current_node_backward = open_list_backward.pop(0)
# 正向搜索
closed_list_forward.add(current_node_forward)
neighbors_forward = get_neighbors(current_node_forward)
for neighbor in neighbors_forward:
if neighbor in closed_list_forward:
continue
if neighbor in open_list_backward:
return "Path found!"
neighbor.g = current_node_forward.g + 1
neighbor.h = heuristic(neighbor, start_node_backward)
neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h
open_list_forward.append(neighbor)
# 反向搜索
closed_list_backward.add(current_node_backward)
neighbors_backward = get_neighbors(current_node_backward)
for neighbor in neighbors_backward:
if neighbor in closed_list_backward:
continue
if neighbor in open_list_forward:
return "Path found!"
neighbor.g = current_node_backward.g + 1
neighbor.h = heuristic(neighbor, start_node_forward)
neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h
open_list_backward.append(neighbor)
open_list_forward.sort()
open_list_backward.sort()
return "No path found!"
在这个示例中,我们使用了一个简单的曼哈顿距离作为启发式函数(heuristic function)来估计节点之间的距离。
此外,我们还需要实现一个函数来获取一个节点的邻居节点:
def get_neighbors(node):
neighbors = []
x, y = node.x, node.y
# 上下左右四个方向的邻居节点
directions = [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]
for dx, dy in directions:
nx, ny = x + dx, y + dy
if 0 <= nx < grid_width and 0 <= ny < grid_height:
neighbors.append(Node(nx, ny))
return neighbors
最后,我们可以调用bast
函数来执行搜索:
start = (0, 0)
goal = (4, 4)
result = bast(start, goal)
print(result)
这是一个简单的BAST算法的示例,你可以根据自己的需求进行修改和扩展。同样的,你也可以使用类似的方法来实现FAST算法,只需要对搜索方向进行适当的调整。