算法和数据结构4.6 A *算法

A*(A-Star)算法也是一种在图中求解最短路径问题的算法。

由狄克斯特拉算法发展而来,狄克斯特拉算法会从离起点近的顶点开始,按顺序求出起点到各个顶点的最短路径。

也就是说,一些离终点较远的顶点的最短路径也会被计算出来,但是这部分其实是无用的。

与迪克斯特拉算法不同的是,A*就会预先估算一个值,并利用这个值省去一些无用的计算。

A*.jpg

图示顶点从A-Z,备注:A2,A3,A4也是顶点,只是字母不够用了,用数字区分。

设S为起点,G为终点,尝试用狄克斯特拉算法来求该图中最短路径。

在图中每个方框属于一个顶点,假设每个相邻两个顶点的距离(权重)都为1。

以这个设定为前提,用狄克斯特拉算法来求最短路径:

用狄克斯特拉算法求最短路径的结果如下图所示:

dks.jpg

从M搜索到A的最小权重路径权重是8,最短路径的顶点顺序是:
M - L - K - J - H - Z - C - B - A

狄克斯特拉算法只根据起点到候补顶点的距离来决定下一个顶点。因此无法发现M-N -O 方向和H - I - G方向的两条路径离终点越来越远,同样会继续搜索。

而A*算法不仅会考虑从起点到候补顶点的距离,还会考虑从点钱所在顶点到终点的估算距离。这个估算距离可以自由设定。这里用顶点到终点的直线距离四设五入后的值。

接下来就用A*算法来求解:

现将起点M设置为已经搜索过的状态,分别计算起点周围每个顶点的权重。

\color{red}{注意这里的权重计算方法:}

顶点N到终点的估算距离 = √(16 + 25)= 6.4 四舍五入 = 6
顶点N的权重 = 从起点M到顶点N的顶点距离 加上 顶点N到终点的距离估算距离 = 1 + 6 = 7

顶点Q到终点的估算距离 = √ (9 + 16)= 5
顶点Q的权重 = 从起点M到顶点Q的距离 加上顶点Q到终点的估算距离 = 1 + 5 = 6

顶点L到终点的估算距离= √ ( 16 + 9 ) = 5
顶点L的权重 = 从起点M到顶点L的距离 加上 顶点L到终点的估算距离 = 1 + 5 = 6

接下来选择权重最小的顶点来继续搜索,选择Q或者L都可以,这里选择Q,

选择Q来搜索时候,这里会求解R的权重

顶点R的权重 = 从起点M到顶点R的距离 加上 顶点R 到终点的估算距离= 2 + 4 = 6

接下来可以选择顶点R或者顶点L继续搜索,这里选择顶点R,

选择顶点R搜索时候,这里会求解S的权重,

顶点S的权重 = 从起点M到顶点S的距离 加上 顶点S到终点的估算距离 = 3 + 4 = 7

接下来选择权重最小的顶点L来进行搜索,求解K的权重

顶点K的权重 = 2 + 4 = 6

接下来选择权重最小的顶点K来进行搜索,求解J的权重

顶点J的权重= 3 + 4 = 7

接下来可以选的起点是N,S, J,权重都为7,这里随机选择N来搜索,求解顶点O的权重

顶点O的权重 = 2 + 7 = 9

接下来可选择的起点是S和J,权重都为7,这里随机选择S来搜索,求解T的权重

顶点T的权重 = 4 + 4 = 8

接下来选择J来搜索,求解H的权重

顶点H的权重 = 4 + 4 = 8

接下来可选择的顶点是T 和 H ,这里随机选择T

...

....

搜索完毕结果如下图:

end.jpg

求得最终的M - A的最短路径权重为8,顺序为M - L - K - J - H - Z - C - B - A 。

在A*算法中显然少搜索了两个远离终点方向的路线M-N-O 和J - H - I。效率比狄克斯特拉算法高。

但是如果这个顶点到终点的估算距离无法大概估算,那么就不能用A*算法。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 221,548评论 6 515
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 94,497评论 3 399
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 167,990评论 0 360
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 59,618评论 1 296
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 68,618评论 6 397
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 52,246评论 1 308
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,819评论 3 421
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,725评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 46,268评论 1 320
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,356评论 3 340
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,488评论 1 352
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 36,181评论 5 350
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,862评论 3 333
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,331评论 0 24
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,445评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,897评论 3 376
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,500评论 2 359

推荐阅读更多精彩内容

  • 专业考题类型管理运行工作负责人一般作业考题内容选项A选项B选项C选项D选项E选项F正确答案 变电单选GYSZ本规程...
    小白兔去钓鱼阅读 9,008评论 0 13
  • 1)这本书为什么值得看: Python语言描述,如果学的Python用这本书学数据结构更合适 2016年出版,内容...
    孙怀阔阅读 12,506评论 0 15
  • 1、数据结构与算法(Python) 数据结构和算法是什么?答曰:兵法! 1.1算法的概念 算法是计算机处理信息的本...
    JerryChenn07阅读 410评论 0 0
  • 就在刚刚我妈给我打电话说手机一个软件整不明白,后来我就给她截了几个屏,一步一步的交给她,但是可能手机不一样,我说的...
    阿吉同学阅读 148评论 0 0
  • 作者:平宝儿 编号:JS129 很多时候,我们觉得很累,打不起精神去做一些事情,我们觉得很困,却在床上睡不着。 其...
    平宝儿阅读 144评论 0 1