SUC=OLD,把它添加到BESTNDOE的后继结点表中
重新确定OLD的父辈节点为BESTNODE,并修正父辈节点的g值和f值,记下g(OLD)
是
成功
SUC∈CLOSED
把SUCCESSOR放入OPEN表,添进BESTNODE的后裔表
计算f值
是
否
是
否
是
否
否
否
图2A*算法流程图
p(n),意为放错的数码与正确的位置距离之和。
由于实际情况中,一个将牌的移动都是单步进行的,没有交换拍等这样的操作。
所以要把所有的不在位的将牌,移动到各自的目标位置上,至少要移动从他们各自的位置到目标位置的距离和这么多次,所以最有路径的耗散值不会比该值小,因此该启发函数h(n)满足A*算法的条件。
3、A*算法流程图,如图2
4、A*算法总结
4.1,把起始状态添加到开启列表。
4.2,重复如下工作:
a)寻找开启列表中f值最低的节点,我们称它为BESTNOE
b)把它切换到关闭列表中。
c)对相邻的4个节点中的每一个
*如果它不在开启列表,也不在关闭列表,把它添加到开启列表中。
把BESTNODE作为这一节点的父节点。
记录这一节点的f和g值
*如果它已在开启或关闭列表中,用g值为参考检查新的路径是否更好。
更低的g值意味着更好的路径。
如果这样,就把这一节点的父节点改为BESTNODE,并且重新计算这一节点的f和g值,如果保持开启列表的f值排序,改变之后需要重新对开启列表排序。
d)停止
把目标节点添加到关闭列表,这时候路径被找到,或者没有找到路径,开启列表已经空了,这时候路径不存在。
4.3,保存路径。
从目标节点开始,沿着每一节点的父节点移动直到回到起始节点。
这就是求得的路径。
5、数据结构
采用结构体来保存八数码的状态、f和g的值以及该节点的父节点;
structNode{
ints[3][3];//保存八数码状态,0代表空格
intf,g;//启发函数中的f和g值
structNode*next;
structNode*previous;//保存其父节点
};
6、实验结果,如图3所示
图3A*算法求解八数码问题实验结果
7、源代码
//-----------------------------------------------------------------------------
//代码:
利用A*算法求解八数码问题。
//八数码问题的启发函数设计为:
f(n)=d(n)+p(n),其中A*算法中的g(n)根据具体情况设计为d(n),意为n节点的深度,而h(n)设计为p(n),意为放错的数码与正确的位置距离之和。
//后继结点的获取:
数码的移动等效为空格的移动。
首先判断空格上下左右的可移动性,其次移动空格获取后继结点。
//-----------------------------------------------------------------------------
#include
#include
#include
//八数码状态对应的节点结构体
structNode{
ints[3][3];//保存八数码状态,0代表空格
intf,g;//启发函数中的f和g值
structNode*next;
structNode*previous;//保存其父节点
};
intopen_N=0;//记录Open列表中节点数目
//八数码初始状态
intinital_s[3][3]={
2,8,3,
1,6,4,
7,0,5
};
//八数码目标状态
intfinal_s[3][3]={
1,2,3,
8,0,4,
7,6,5
};
//------------------------------------------------------------------------
//添加节点函数入口,方法:
通过插入排序向指定表添加
//------------------------------------------------------------------------
voidAdd_Node(structNode*head,structNode*p)
{
structNode*q;
if(head->next)//考虑链表为空
{q=head->next;
if(p->fnext->f){//考虑插入的节点值比链表的第一个节点值小
p->next=head->next;
head->next=p;
}
else{
while(q->next)//考虑插入节点x,形如a<=x<=b
{
if((q->ff||q->f==p->f)&&(q->next->f>p->f||q->next->f==p->f)){
p->next=q->next;
q->next=p;
break;
}
q=q->next;
}
if(q->next==NULL)//考虑插入的节点值比链表最后一个元素的值更大
q->next=p;
}
}
elsehead->next=p;
}
//------------------------------------------------------------------------
//删除节点函数入口
//------------------------------------------------------------------------
voiddel_Node(structNode*head,structNode*p)
{
structNode*q;
q=head;
while(q->next)
{
if(q->next==p){
q->next=p->next;
p->next=NULL;
if(q->next==NULL)return;
//free(p);
}
q=q->next;
}
}
//------------------------------------------------------------------------
//判断两个数组是否相等函数入口
//------------------------------------------------------------------------
intequal(ints1[3][3],ints2[3][3])
{
inti,j,flag=0;
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
if(s1[i][j]!
=s2[i][j]){flag=1;break;}
if(!
flag)
return1;
elsereturn0;
}
//------------------------------------------------------------------------
//判断后继节点是否存在于Open或Closed表中函数入口
//------------------------------------------------------------------------
intexit_Node(structNode*head,ints[3][3],structNode*Old_Node)
{
structNode*q=head->next;
intflag=0;
while(q)
if(equal(q->s,s)){
flag=1;
Old_Node->next=q;
return1;}
elseq=q->next;
if(!
flag)return0;
}
//------------------------------------------------------------------------
//计算p(n)的函数入口
//其中p(n)为放错位的数码与其正确的位置之间距离之和
//具体方法:
放错位的数码与其正确的位置对应下标差的绝对值之和
//------------------