A*算法介绍及其使用举例

1 A*算法

    A*算法在人工智能中是一种典型的启发式搜索算法,启发中的估价是用估价函数表示的:

第K最短路-A*启发式搜索

其中f(n)是节点n的估价函数,g(n)表示实际状态空间中从初始节点到n节点的实际代价,h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。另外定义h'(n)为n到目标节点最佳路径的实际值。如果h'(n)≥h(n)则如果存在从初始状态走到目标状态的最小代价的解,那么用该估价函数搜索的算法就叫A*算法。

 

2 第K最短路的算法

    我们设源点为s,终点为t,我们设状态f(i)的g(i)为从s走到节点i的实际距离,h(i)为从节点i到t的最短距离,从而满足A*算法的要求,当第K次走到f(n-1)时表示此时的g(n-1)为第K最短路长度。C++代码如下:()

CDOJ找的一道例题:(模板题)这里面用到SPFA算法(这是中国人创造的 得意,用于求单源最短路的一种算法,关于SFPA时间复杂度的问题,,,不确定性 ,有时很大,有时很小 ,emmmm,貌似外国人不太认可 ,)



Time Limit: 10000 MS     Memory Limit: 256 MB
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6·1即将来临,游乐园推出了新的主题活动,雨过天晴,帆宝乐爷童心未泯,准备一探究竟。

兴奋的他们一入园便和孩子们打成一片,不知不觉便走散了。

当他们意识到的时候,只能通过手机来确认对方的位置。

他们当然想尽快找到对方,然而由于孩子们实在是太多,只能选择距离稍远的但是游客稀少的路会合。

帆宝希望找到第kk短的路径,这条路径是他认为的幸运路径。

帆宝迫切地想知道该条路径的长度,而乐于助人的你也一定会帮助她的。

Input

第一行三个整数n,m,kn,m,k,分别表示游乐园的景点数目、景点之间的道路数目以及路径长度从小到大排列时希望选择的序号。

第二行两个整数S,TS,T,分别表示帆宝乐爷所在景点的编号。

接下来mm行,每行三个整数u,v,wu,v,w,表示编号为uuvv的景点之间有一条长度为ww的单向通路。

1n1000,0m100000,1k1000,1S,T,u,vN,1w1001≤n≤1000,0≤m≤100000,1≤k≤1000,1≤S,T,u,v≤N,1≤w≤100

Output

第一行一个整数xx,表示所选路径的长度

无解输出1−1

Sample input and output

Sample Input Sample Output
3 3 2
1 2
1 2 2
1 3 4
3 2 1
5


题意:给你起点,终点以及要求的第K短路;

题解:首先将有向图以终点T为起点,计算出T到每一个边的最短距离(到第i条边dis[i]),

然后建立一个优先队列,从优先队列中弹出f(p)最小的点p,如果p就是T,则T的次数加一。如果当前次数等于K则当前路即为地K小

的路,,否则,,便利每一个p 所连的边,将其扩张出的到p临接点的信息加入到优先队列中;


AC代码:

#include <bits/stdc++.h>
#define INF 0x3f3f3f3f
using namespace std;
const int AX = 1e5+66;
const int MAXN = 1e3+66;
int n,m,k;
int s,t;
int tot;
int retot;
struct edge{
    int to,w;
    int next1;
}G[AX],RG[AX];

struct Node{
    int v;
    int f,h,g;
    bool operator < (const Node &a) const{ return f==a.f? g>a.g : f>a.f; }
};


int dis[MAXN];
int head[MAXN];
int rehead[AX];
int vis[MAXN];

void add_edge(int u,int v,int c)
{
    G[tot].to=v;
    G[tot].w=c;
    G[tot].next1=head[u];
    head[u]=tot++;

    RG[retot].to=u;
    RG[retot].w=c;
    RG[retot].next1=rehead[v];
    rehead[v]=retot++;
}
void SPFA()
{
    for(int i=1;i<=n;i++) dis[i]=INF;
    dis[t]=0;
    queue<int> Q;
    Q.push(t);
    while(!Q.empty())
{
        int u=Q.front();
        Q.pop();
        for(int i=rehead[u];i!=-1;i=RG[i].next1)
{
            int v=RG[i].to ;
            int w=RG[i].w ;
            if(dis[v]>dis[u]+w)
{
                dis[v]=dis[u]+w;
                Q.push(v);
            }
        }
    }   
}

int Astar(Node a)
{
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    if(dis[s]==INF) return -1;//如果没有与S相连的点 
    if(s==t) k++;
    priority_queue<Node> Q;
    Q.push(a);
    while(!Q.empty())
{
        Node tmp=Q.top();
        Q.pop();
        int v=tmp.v;
        vis[v]++;
        if(vis[t]==k) return tmp.g;
        for(int i=head[v];i!=-1;i=G[i].next1)
{
            Node p;
            p.v=G[i].to;
            p.h=dis[G[i].to];
            p.g=tmp.g+G[i].w;
            p.f=p.g+p.h;
            Q.push(p);
        }
    }
    return -1;
}

int main()
{
    tot=0;
    retot=0;
    memset(head,-1,sizeof head);
    memset(rehead,-1,sizeof rehead);
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&k);
    scanf("%d%d",&s,&t);
    int x,y,w;
    for(int i=0;i<m;i++)
{
        scanf("%d%d%d",&x,&y,&w);
        add_edge(x,y,w);
    }
    SPFA();
    Node a;
    a.v=s;
    a.g=0;
    a.h=dis[s];
    a.f=a.g+a.h;
    int g=Astar(a);
    printf("%d\n",g);
    return 0 ;
}

后面我还会更新出 关于启发式搜索的讲解,以及Dijkstra,,SPFA,Folyd这三种关于不同最短路问题讲解及例题分析。

越努力,越幸运!    加油!!!




















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