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;
}