java - A* 算法无法正常工作

Question

我的 A* 算法实现需要一些帮助。 当我运行算法时，它确实找到了目标，但路径肯定不是最短的:-P

这是我的代码，请帮我找出错误! 我认为这可能是我的问题的重建路径，但我不确定。

public class Pathfinder {

public List<Node> aStar(Node start, Node goal, WeightedGraph graph) {
    Node x, y;
    int tentative_g_score;
    boolean tentative_is_better;

    FScoreComparator comparator = new FScoreComparator();
    List<Node> closedset = new ArrayList<Node>();
    Queue<Node> openset = new PriorityQueue<Node>(10, comparator);
    openset.add(start);

    start.g_score = 0;
    start.h_score = heuristic_cost_estimate(start, goal);
    start.f_score = start.h_score;

    while (!openset.isEmpty()) {
        x = openset.peek();

        if (x == goal) {
            return reconstruct_path(goal);
        }

        x = openset.remove();
        closedset.add(x);

        for (Edge e : graph.adj(x)) {

            if (e.v == x) {
                y = e.w;
            } else {
                y = e.v;
            }

            if (closedset.contains(y) || y.illegal) {
                continue;
            }

            tentative_g_score = x.g_score + e.weight;

            if (!openset.contains(y)) {
                openset.add(y);
                tentative_is_better = true;
            } else if (tentative_g_score < y.g_score) {
                tentative_is_better = true;
            } else {
                tentative_is_better = false;
            }

            if (tentative_is_better) {
                y.g_score = tentative_g_score;
                y.h_score = heuristic_cost_estimate(y, goal);
                y.f_score = y.g_score + y.h_score;
                y.parent = x;
            }

        }

    }

    return null;

}

private int heuristic_cost_estimate(Node start, Node goal) {
    return Math.abs(start.x - goal.x) + Math.abs(start.y - goal.y);
}

private List<Node> reconstruct_path(Node current_node) {
    List<Node> result = new ArrayList<Node>();

    while (current_node != null) {
        result.add(current_node);
        current_node = current_node.parent;
    }

    return result;
}

private class FScoreComparator implements Comparator<Node> {

    public int compare(Node n1, Node n2) {
        if (n1.f_score < n2.f_score) {
            return 1;
        } else if (n1.f_score > n2.f_score) {
            return -1;
        } else {
            return 0;
        }
    }
}

感谢大家提供的所有出色答案! 多亏了你们，我的 A* 算法现在可以完美运行了! :-)

这是我的第一篇文章，这个论坛真的很棒!

Answer 1

在 PriorityQueue 中插入一个元素后，您正在更改该元素的优先级。这不受支持，因为优先级队列不知道对象已更改。您可以做的是在对象发生变化时删除并重新添加该对象。

优先级在行中更改:y.f_score = y.g_score + y.h_score;。此行发生在将 y 添加到优先级队列之后。请注意，仅将 openset.add(y); 行移动到计算成本之后是不够的，因为 y 可能已在先前的迭代中添加。

从您的代码中也不清楚您使用的启发式是否是 admissible .如果不是，它也会导致您获得次优路径。

最后，一个性能说明:ArrayList 和PriorityQueue 上的contains 方法需要线性时间运行，这将使运行时间你的实现不是最优的。您可以通过向节点添加 boolean 属性以指示它们是否在封闭/开放集中，或通过使用集合数据结构来改进这一点。