php语言中A-star寻路算法的运用

A-star 算法具体实现如下所示

名词解释：

open 数组：存放与预操作的节点

close 数组：存放已经遍历过的节点

pNode ：当前结点的上一节点的信息（父节点）

G 值：从起点，沿着已产生的路径，移动到当前操作的节点需要的的距离

H 值：从当前操作的节点移动到目的地距离评估，此系统中采用了欧式距离来进行

评估，即H = sqrt((x1-x2)*(x1-x2) + (y1-y2)*(y1-y2))

F 值：F=G+H

tempNode: 临时存放当前操作的节点

nextNodes 数组: 临时存放当前节点的相邻节点

nextNode: 相邻节点

nodeEnd ：终点

nodeStart ：起点

nodes 数组: 存放最优路径涉及节点

算法实现步骤：

（1 ）设置open 数组和close 数组，其元素对象包含pNode ，F 值，G 值，H 值

（2 ）取起点，设置pNode ，F 值，G 值，H 值，父节点信息为NULL ，G 值为0 。

（3 ）将起点存入open 数组

（4 ）进行循环操作，循环停止条件为nodeEnd 加入了$close 数组

（5 ）取open 中F 值最小的元素，如果F 值相同则取G 值较小的。记为tempNode

（6 ）将tempNode 加入到close 数组中，从open 数组中删除tempNode

（7 ）寻找tempNode 的可到达的相邻节点存于nextNodes 数组中

（8 ）遍历nextNodes 数组记每个元素为nextNode ，并对其进行操作

（9 ）设置pNode ，F 值，G 值，H 值

（10 ）检测nextNode 是否在close 数组中

（11 ）在close 数组不操作

（12 ）不在close 数组检测是否在open 数组中

（13 ）在open 数组检测open 中的此元素的G 值是否大于nextNode 的G 值

（14 ）如果小于则参照nextNode 更新open 中的此元素的父节点信息，F 值，G 值，H 值

（15 ）如果大于则不操作

（16 ）如果不在open 数组则将nextNode 插入到open 数组

（17 ）返回步骤4 进行循环

（18 ）结束循环后遍历close 数组根据pNode 信息取出有用的元素存入nodes 中

（19 ）得到的nodes 数组即为最优路径所包含的节点

注释：如果进行步骤14 的操作，则可能在close 数组中产生垃圾数据，步骤18 目的是删除close 中的没用的节点信息。

以下为php的代码，其中$roads存储着图结构中任意两两节点间的连通的路径，$nodeStart 起点，$nodeEnd终点

public function calculateRoute($roads,$nodeStart,$nodeEnd){
    $open = [];
    $close = [];

    //新建$node,将初始值存入，同时为其填充H，G，F的值
    $tempNode['node'] = $nodeStart['node'];
    $tempNode['p_node'] = null;
    $tempNode['coord_x'] = $nodeStart['coord_x'];
    $tempNode['coord_y'] = $nodeStart['coord_y'];
    $H_Y = $nodeEnd['coord_y']-$tempNode['coord_y'];
    $H_X = $nodeEnd['coord_x']-$tempNode['coord_x'];
    $tempNode['H'] = sqrt($H_Y*$H_Y+$H_X*$H_X);
    $tempNode['G'] = 0;
    $tempNode['F'] = $tempNode['H'] + $tempNode['G'];
    //将$node加入到open中
    array_push($open,$tempNode);

    //如果$nodeEnd存入了$close中,则停止操作
    for(;!$this->detectionArrayB($close,$nodeEnd);){
        //获取open中最小值存在$element中
        $element1 = $this->getOpenElement($open);
        //删除$open中的最小值
        unset($open[$element1['key']]);
        //重新整理$open
        $open = array_values($open);
        //$open中的最小值插入到$close中
        array_push($close,$element1['node']);

        //对$tempNode相临的节点进行操作
        foreach ($roads as $key=>$value){
            //如果roads中node_start等于$element['node']['node']代表node_end为临近节点
            if($roads[$key]['node_start']==$element1['node']['node']){
                //从roads中获取下一节点的元素信息
                $nextNode['node'] = $roads[$key]['node_end'];
                $nextNode['p_node'] = $roads[$key]['node_start'];
                $nextNode['coord_x'] = $roads[$key]['coord_end_x'];
                $nextNode['coord_y'] = $roads[$key]['coord_end_y'];
                $H_Y = $nodeEnd['coord_y']-$nextNode['coord_y'];
                $H_X = $nodeEnd['coord_x']-$nextNode['coord_x'];
                $nextNode['H'] = sqrt($H_Y*$H_Y+$H_X*$H_X);
                $nextNode['G'] = $element1['G'] + $roads[$key]['length'];
                $nextNode['F'] = $nextNode['H'] + $nextNode['G'];

                //nextNode不在$close中进行以下操作
                if(!$this->detectionArrayB($close,$nextNode)){
                    //检测$open中是否存在$nextNode
                    $element2 = $this->detectionArrayA($open,$nextNode);
                    //如果$tempDetectionElement不为空则代表nextNode在$open中
                    if(count($element2)!=0){
                        //如果open中nextNode的G值过大则进行替换
                        if($nextNode['G']<$element2['node']['G']){
                            $open[$element2['key']] = $nextNode;
                        }
                    }
                    else array_push($open,$nextNode);
                }
            }
        }
    }

    //将$close中有用的节点存入$nodes中
    $close = array_reverse($close);
    $nodes[0] = $close[0];
    $finalNode = $nodes[0];
    for($i=1;$i<count($close);$i++){
        if($close[$i]['node']==$finalNode['p_node']){
            $finalNode = $close[$i];
            array_push($nodes,$finalNode);
        }
    }
    return $nodes;
}

php语言中A-star寻路算法的运用

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