关于H值
H值是从当前方块到终点的移动量估算值(在本游戏中是指方块的数目)。 移动量估算值离真实值越接近,最终的路径会更加精确。如果估算值停止作用,很可能生成出来的路径不会是最短的(但是它可能是接近的)。这个题目相对复杂,所以我们不会再本教程中讲解,但是我在教程的末尾提供了一个网络链接,对它做了很好的解释。
为了让它更简单,我们将使用“曼哈顿距离方法”(也叫“曼哈顿长”或者“城市街区距离”),它只是计算出距离点B,剩下的水平和垂直的方块数量,略去了障碍物或者不同陆地类型的数量。
例如,下图展示了使用“城市街区距离”,从不同的开始点到终点,去估算H的值(黑色字):
A星算法
既然你知道如何计算每个方块的和值(我们将它称为F,等于G+H), 我们来看下A星算法的原理。
猫会重复以下步骤来找到最短路径:
? 将方块添加到open列表中,该列表有最小的和值。且将这个方块称为S吧。
? 将S从open列表移除,然后添加S到closed列表中。 ? 对于与S相邻的每一块可通行的方块T: ? 如果T在closed列表中:不管它。
? 如果T不在open列表中:添加它然后计算出它的和值。
? 如果T已经在open列表中:当我们使用当前生成的路径到达那里时,检查F 和值是否更小。如果是,更新它的和值和它的前继。
如果你对它的工作原理还有点疑惑,不用担心 – 我们会用例子一步步介绍它的原理!:]
猫的路径
让我们看下我们的懒猫到达骨头的行程例子。
在下图中,我根据以下内容,列出了公式F = G + H 中的每项值: ? F(方块的和值):左上角 ? G(从A点到方块的移动量):左下角 ? H(从方块到B点的估算移动量): 右下角 同时,箭头指示了到达相应方块的移动方向。
最后,在每一步中,红色方块表示closed列表,绿色方块表示open列表。 好的,我们开始吧! 第一步
第一步,猫会确定相对于开始位置(点A)的相邻方块,计算出他们的F和值,然后把他们添加到open列表中:
你会看到每个方块都列出了H值(有两个是6,一个是4)。我建议根据“城市街区距离”去计算方块的相关值,确保你理解了它的原理。
同时注意F值(在左上角)是G(左下角)值和H(右下脚)值的和。 第二步
在第二步中,猫选择了F和值最小的方块,把它添加到closed列表中,然后检索它的相邻方块的相关数值。
现在你将看到拥有最小增量的是F值为4的方块。猫尝试添加所有相邻的方块到open列表中(然后计算他们的和值),除了猫自身的方块不能添加以外(因为它已经被添加到了closed列表中)或者它是墙壁方块(因为它不能通行)。 注意被添加到open列表的两个新方块,他们的G值都增加了1,因为他们现在离开始点有2个方块远了。你也许需要再计算下“城市街区距离”以确保你理解了每个新方块的H值。 第三步
再次,我们选择了有最小F和值(5)的方块,继续重复之前的步骤:
现在,只有一个可能的方块被添加到open列表中了,因为已经有一个相邻的方块在close列表中,其他两个是墙壁方块。
第四步
现在我们遇到了一个有趣的情况。正如你之前看到的,有4个方块的F和值都为7 – 我们要怎么做呢?!
有几种解决方法可以使用,但是最简单(快速)的方法是一直跟着最近被添加到open列表中的方块。现在继续沿着最近被添加的方块前进。