js寻路模式

关键词:寻路

** 1.深度优先搜索(Depth-First-Search):**
沿着树的深度遍历树的节点,尽可能深的搜索树的分支。当节点v的所有边都己被探寻过,搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。如果还存在未被发现的节点,则选择其中一个作为源节点并重复以上过程,整个进程反复进行直到所有节点都被访问为止。DFS属于盲目搜索。
利用深度优先搜索算法可以产生目标图的相应拓扑排序表,利用拓扑排序表可以方便的解决很多相关的图论问题,如最大路径问题等等。一般用堆数据结构来辅助实现DFS算法。
步骤

  1. 访问顶点v;
  2. 依次从v的未被访问的邻接点出发,对图进行深度优先遍历;直至图中和v有路径相通的顶点都被访问;
  3. 若此时图中尚有顶点未被访问,则从一个未被访问的顶点出发,重新进行深度优先遍历,直到图中所有顶点均被访问过为止。
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对上面的图G1进行深度优先遍历,从顶点A开始。

Paste_Image.png

第1步:访问A。
第2步:访问(A的邻接点)C。
在第1步访问A之后,接下来应该访问的是A的邻接点,即"C,D,F"中的一个。但在本文的实现中,顶点ABCDEFG是按照顺序存储,C在"D和F"的前面,因此,先访问C。
第3步:访问(C的邻接点)B。
在第2步访问C之后,接下来应该访问C的邻接点,即"B和D"中一个(A已经被访问过,就不算在内)。而由于B在D之前,先访问B。
第4步:访问(C的邻接点)D。
在第3步访问了C的邻接点B之后,B没有未被访问的邻接点;因此,返回到访问C的另一个邻接点D。
第5步:访问(A的邻接点)F。
前面已经访问了A,并且访问完了"A的邻接点B的所有邻接点(包括递归的邻接点在内)";因此,此时返回到访问A的另一个邻接点F。
第6步:访问(F的邻接点)G。
第7步:访问(G的邻接点)E。

因此访问顺序是:A -> C -> B -> D -> F -> G -> E
下面以"有向图"为例,来对深度优先搜索进行演示。

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对上面的图G2进行深度优先遍历,从顶点A开始。

Paste_Image.png

第2步:访问B。
在访问了A之后,接下来应该访问的是A的出边的另一个顶点,即顶点B。
第3步:访问C。
在访问了B之后,接下来应该访问的是B的出边的另一个顶点,即顶点C,E,F。在本文实现的图中,顶点ABCDEFG按照顺序存储,因此先访问C。
第4步:访问E。
接下来访问C的出边的另一个顶点,即顶点E。
第5步:访问D。
接下来访问E的出边的另一个顶点,即顶点B,D。顶点B已经被访问过,因此访问顶点D。
第6步:访问F。
接下应该回溯"访问A的出边的另一个顶点F"。
第7步:访问G。

因此访问顺序是:A -> B -> C -> E -> D -> F -> G


广度优先搜索(Breadth-First-Search):
一种图形搜索算法。简单的说,BFS是从根节点开始,沿着树(图)的宽度遍历树(图)的节点。如果所有节点均被访问,则算法中止。BFS同样属于盲目搜索。一般用队列数据结构来辅助实现BFS算法。
步骤:

  1. 首先将根节点放入队列中。
  2. 从队列中取出第一个节点,并检验它是否为目标。
    如果找到目标,则结束搜寻并回传结果。
    否则将它所有尚未检验过的直接子节点加入队列中。
  3. 若队列为空,表示整张图都检查过了——亦即图中没有欲搜寻的目标。结束搜寻并回传“找不到目标”。
  4. 重复步骤2。
Paste_Image.png

下面以"无向图"为例,来对广度优先搜索进行演示。还是以上面的图G1为例进行说明。

Paste_Image.png

第1步:访问A。
第2步:依次访问C,D,F。
在访问了A之后,接下来访问A的邻接点。前面已经说过,在本文实现中,顶点ABCDEFG按照顺序存储的,C在"D和F"的前面,因此,先访问C。再访问完C之后,再依次访问D,F。
第3步:依次访问B,G。
在第2步访问完C,D,F之后,再依次访问它们的邻接点。首先访问C的邻接点B,再访问F的邻接点G。
第4步:访问E。
在第3步访问完B,G之后,再依次访问它们的邻接点。只有G有邻接点E,因此访问G的邻接点E。

因此访问顺序是:A -> C -> D -> F -> B -> G -> E

下面以"有向图"为例,来对广度优先搜索进行演示。还是以上面的图G2为例进行说明。


Paste_Image.png

第1步:访问A。
第2步:访问B。
第3步:依次访问C,E,F。
在访问了B之后,接下来访问B的出边的另一个顶点,即C,E,F。前面已经说过,在本文实现中,顶点ABCDEFG按照顺序存储的,因此会先访问C,再依次访问E,F。
第4步:依次访问D,G。
在访问完C,E,F之后,再依次访问它们的出边的另一个顶点。还是按照C,E,F的顺序访问,C的已经全部访问过了,那么就只剩下E,F;先访问E的邻接点D,再访问F的邻接点G。

因此访问顺序是:A -> B -> C -> E -> F -> D -> G
启发式搜索(Heuristically Search):
又称为有信息搜索(Informed Search),它是利用问题拥有的启发信息来引导搜索,达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的,这种利用启发信息的搜索过程称为启发式搜索。
就是在状态空间中的搜索对每一个搜索的位置进行评估,得到最好的位置,再从这个位置进行搜索直到目标。
这样可以省略大量无谓的搜索路径,提高了效率。在启发式搜索中,对位置的估价(估价函数)是十分重要的
利用启发式搜索自动寻路实例

    <style type="text/css">
    *{ margin:0; padding:0;}
    li{ list-style:none;}
    #map{ 
        height:auto; 
        overflow:hidden; 
        margin:20px auto; 
        border:1px #ccc solid;     
        border-bottom:none; 
        border-right:none;
    }
    #map li{
        box-sizing: border-box;
        border:1px #ccc solid; 
        border-top:none; 
        border-left:none; 
        float:left;
    }
    #map li.sty1{ background:#e22841;}
    #map li.sty2{ background:orange;}
    #map li.sty3{ background:#00bcda;}
    #btn{ 
        width:160px; 
        height: 40px;
        color: #fff;
        text-align: center;
        line-height: 40px;
        font-size: 16px;
        background-color: #00bcda;
        border: none;
        border-radius: 5px;
        position:absolute; 
        left:0; 
        right: 0;
        margin: auto;
        cursor: pointer;
    }
    </style>

<body>
<ul id="map"></ul>
<span id="btn">快去解救公主!</span>
</body>
<script type="text/javascript">
var map = [
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,3,3,3,3,3,3,3,3,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,2,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,3,3,0,3,3,3,0,3,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,3,3,0,3,3,3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
];
var sizeGird = 24;  // 设定网格尺寸
var speed = 100;    // 设定移动速度

(function road(){
  var oUl = document.getElementById('map');
  var aLi = oUl.getElementsByTagName('li');
  var oBtn = document.getElementById('btn');
  var beginLi = oUl.getElementsByClassName('sty1');
  var endLi = oUl.getElementsByClassName('sty2');
  var cols = Math.sqrt(map.length);  
  var openArr = [];   // 存放可能要走的路线
  var closeArr = [];  // 存放不允许走的路线
  // 点击按钮初始化
  init();
  function init(){
    createMap();
    oBtn.onclick = function(){
        openFn();
    };
  }
  // 创建网格
  function createMap(){
    
    oUl.style.width = cols * (sizeGird) + 'px';
    
    for(var i=0;i<map.length;i++){
        var oLi = document.createElement('li');
        oLi.style.width = sizeGird + 'px';
        oLi.style.height = sizeGird + 'px';
        oUl.appendChild(oLi);
        
        if( map[i] == 1 ){
            oLi.className = 'sty1';
            openArr.push(oLi);
        }
        else if(map[i] == 2){
            oLi.className = 'sty2';
        }
        else if(map[i] == 3){
            oLi.className = 'sty3';
            closeArr.push(oLi);
        }
    }
  }

  function openFn(){
    var nowLi = openArr.shift();
    if( nowLi == endLi[0] ){
        showLine();
        return;
    }
    closeFn(nowLi);
    findLi(nowLi);
    //console.log( openArr );
    openArr.sort(function(li1,li2){
        return li1.num - li2.num;
    });
    //console.log( openArr );
    openFn();  // 递归操作,重复执行函数
  }
  // 过滤走过的路线
  function closeFn(nowLi){
    closeArr.push( nowLi );
  }
  // 找寻所有可能走的网格
  function findLi(nowLi){
    var result = [];
    for(var i=0;i<aLi.length;i++){
        if( filter(aLi[i]) ){
            result.push( aLi[i] );
    }
    }

    function filter(li){
        for(var i=0;i<closeArr.length;i++){
            if( closeArr[i] == li ){
                return false;
            }
        }
        for(var i=0;i<openArr.length;i++){
            if( openArr[i] == li ){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    // 找到当前网格周围的八个网格
    for(var i=0;i<result.length;i++){
        if( (Math.abs(nowLi.offsetLeft - result[i].offsetLeft)<= sizeGird) && (Math.  abs(nowLi.offsetTop - result[i].offsetTop)<= sizeGird) ){
            result[i].num = f(result[i]);
            result[i].parent = nowLi;
            openArr.push( result[i] );
        }
    }
  }
  // 显示路线
  function showLine(){
    var result = [];
    var lastLi = closeArr.pop();
    var iNow = 0;
    findParent(lastLi);
    function findParent(li){
        result.unshift(li);
        if( li.parent == beginLi[0] ){
            return;
        }
        findParent(li.parent);
    }
    
    var timer = setInterval(function(){
        result[iNow].style.background = '#e22841';
        iNow++;
        if(iNow == result.length){
            clearInterval(timer);
        }
    },speed);
  }
  // 估价函数
  function f(nodeLi){
    return g(nodeLi) + h(nodeLi);
  }
  function g(nodeLi){
    var a = beginLi[0].offsetLeft - nodeLi.offsetLeft;
    var b = beginLi[0].offsetTop - nodeLi.offsetTop;
    return Math.sqrt(a*a + b*b);  // 利用了勾股定理
  }
  function h(nodeLi){
    var a = endLi[0].offsetLeft - nodeLi.offsetLeft;
    var b = endLi[0].offsetTop - nodeLi.offsetTop;
    return Math.sqrt(a*a + b*b);
  } 
})(map,sizeGird,speed)

在线预览实例 ?[请点这里!!!][]
[请点这里!!!]:http://htmlpreview.github.io/?https://github.com/ferrinte/algorithm/blob/master/road.html


参考链接http://blog.csdn.net/yapian8/article/details/37809023

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©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
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