A star算法

1. 算法的理解

1.2 a 星算法的基本的原理

a 星 是一种启发式搜索算法, 用于在地图中的两个目标点之间寻找最短的路径,它结合了最优先搜索和Dijkstra算法的特点,通过考虑从起点到当前点的距离(或者代价 g(n) ) 和估算的从当前点到目标点的最短距离(启发式估计h(n) )来进行,算法为图中每一个节点维护一个值 f(n) = g(n) + h(n),它代表了从起点经过节点n 到达目标点的估计成本 ,在搜索过程中,a 星算法会优先选择扩展f(n) 值最小的点,这有助于它高效的找到最短路径 。

1.2 a 星算法如何在效率和准确性之间权衡?

主要取决于额启发式函数h(n) , 在cost :f(n) = g(n) + h(n) 如果对

  • 启发式估计h(n)总是低估从任意节点到目标节点的实际成本,那么可以保证找到最短路径
  • 启发式估计h(n)很大,能更快的找到目标, 但路径可能不是最优的
  • 启发式估计h(n)过小或者小于0 ,那么a 星会退化成DijKstra算法,效率低但是可以找到确保找到最短路径。

因此启发式函数的选择需要在搜索效率和路径优化度之间做出权衡 。

1.3 a 星算法中常用的启发式函数

  • 曼哈顿距离(Manhattan Distance) : 其中移动仅限于水平和垂直方向,启发式计算的是两点在各轴上的差值的绝对之和
  • 欧几里得距离(Euclidean Distance):启发式是两点之间的直线距离
  • 对角线距离(Diagonal Distance): 移动可以是水平垂直以及对角线方向
  • 切比雪夫距离(Chebyshev distance):计算的是在任何方向上移动所需最大步数
cpp 复制代码
    switch (distance_norm)
    {
    case Euclidean:
        {
        double dx = abs((double)(start_index(0) - end_index(0)));
        double dy = abs((double)(start_index(1) - end_index(1)));
        double dz = abs((double)(start_index(2) - end_index(2)));
        h = std::sqrt((std::pow(dx,2.0) + std::pow(dy,2.0)+std::pow(dz,2.0)));
        break;}
    case Manhattan:
        {
        double dx = abs((double)(start_index(0) - end_index(0)));
        double dy = abs((double)(start_index(1) - end_index(1)));
        double dz = abs((double)(start_index(2) - end_index(2)));
        h = dx + dy + dz;
        break;}
    case L_infty:
        {
        double dx = abs((double)(start_index(0) - end_index(0)));
        double dy = abs((double)(start_index(1) - end_index(1)));
        double dz = abs((double)(start_index(2) - end_index(2)));
        h = std::max({dx,dy,dz});}
        break;
    case Diagonal:
        {
        double distance[3];
        distance[0] = abs((double)(start_index(0) - end_index(0)));
        distance[1] = abs((double)(start_index(1) - end_index(1)));
        distance[2] = abs((double)(start_index(2) - end_index(2)));
        std::sort(distance,distance+3);
        h = distance[0] + distance[1] + distance[2] +(std::sqrt(3.0)-3) * distance[0] + (std::sqrt(2.0)-2)*distance[1];
        break;}
    
    default:
        break;
    }

1.4 实现a星的数据结构

cpp 复制代码
#ifdef _Node_H_ 
#define _Node_H_ 

#include<iostream>
#include<ros/ros.h>
#include<Eigen/Eigen>
#include<Memory>


#define inf 1>>20 ; 
struct GridNode;
typedef std::shared_ptr<GridNode> GridNodePtr ; 

struct GridNode{
    int id_ ; 
    Eigen::Vector3d coord_ ; 
    Eigen::Vectros3i dir_ ; 
    Eigen::Vector3i index_ ; 

    double gScore_ ; 
    double fScore_ ; 

    GridNodePtr cameFrome_ ; 

    std::multimap<double , GridNodePtr> ::iterator nodeMapIt ;  

    GridNode(Eigen::Vector3i index , Eigen::Vector3d coord)
    {
        id_  = 0 ; 
        coord_ = coord  ; 
        index_ = index  ; 

         gScore = inf ; 
         fScore  = inf ; 

    cameFrome_  = nullptr ; 
    }

    ~GridNode() ;
    GridNode() ;

}
#endif
相关推荐
小和尚同志3 小时前
54.6k star 的 Multica: 集多 Agent 和看板于一体的 AI 平台
人工智能·aigc·three.js
一枕槐安4874 小时前
少样本提示(Few-shot)在业务场景的落地实践
大数据·人工智能·意图分类·mmr多样性·knn检索·动态示例选择
ZhengEnCi4 小时前
模型训练完整流程:从数据准备到模型上线的 10 个关键步骤(全文可跑)
后端·算法
王中阳Go5 小时前
后端转 Agent 岗面试怎么答:8 个高频问题与应答口径
人工智能·后端·python·大语言模型
海宇AI5 小时前
零信任架构实战:基于海宇个人风险报告构建自动化分期商城信用额度初审网关
运维·人工智能·架构·自动化
tellmewhoisi5 小时前
深度学习32:卷积神经网络:卷积层(卷积运算,填充,步幅)
人工智能·深度学习·cnn
weixin_307779135 小时前
RAG 面试陷阱——混合检索并非无条件优越:一个条件反转实验
人工智能·python·面试·职场和发展
Sinokap6 小时前
OpenAI 披露 AI 安全实验:智能体如何突破隔离边界?
人工智能·安全
云和数据.ChenGuang6 小时前
深入解析 Python 的 dir():从用法到 CPython 源码实现
开发语言·人工智能·python·langchain
重生之我在番茄自学网安拯救世界6 小时前
AI 开发者日报 第1期(本周精选)| 插件市场投毒、智能体搞出“官僚饥荒村”,十年前的 CNN 打赢大模型
人工智能·网络安全·大模型·ai编程·智能体