© EVILEG 2015-2018
Рекомендует хостинг
TIMEWEB

Реализация Волнового алгоритма (Алгоритма Ли) на Java

алгоритм ли, волновая трассировка, волновой алгоритм, Java

Иногда перед нами встает задача найти минимальный путь от точки А до точки В . "Карта передвижения"  может иметь преграды и быть подобием лабиринта. Подобные задачи встречаются при разработке игр, проектировании печатных плат и разработке GPS-навигаторов и т.д.

Алгоритмов поиска минимального пути большое множество. Но, наиболее простым и эффективным является Алгоритм волновой трассировки (Алгоритм Ли) , который основан на методах поиска в ширину.

В работе данного алгоритма не сложно разобраться. Он будет понятен даже новичку в программировании.

Я буду приводить пример своей работы. У меня имеется подобие клеточного автомата (граф, состоящий из узлов и ребер между ними). На нем будем реализовывать Алгоритм Ли .

Реализация алгоритма состоит из 3-х этапов:

  1. Инициализация начальных данных;
  2. Распространение волны;
  3. Восстановление пути.

Первый этап - Инициализация начальных данных

Вам нужно иметь массив объектов (узлов, ячеек). У меня это класс Node .

Каждый объект, кроме иных, имеет поле near типа, например, ArrayList. В данное поле вы записываете всех "соседей" ( соседние узлы данного узла ).

Каждый узел получает отметку "проходимый / непроходимый".

Записываются стартовый и финишный узлы.

Второй этап -  Распространение волны

Вы должны иметь численный массив (по количеству ячеек), куда будут записываться числа (отметки)  для каждой ячейки. По умолчанию все значения ячеек равны нулю.

Стартовый узел получает значение 1.

Проверяете все "соседние" узлы данного узла на "проходимость", и проверяете нет ли на них уже отметки. Так как отметка должна ставиться только один раз.

Если все удовлетворительно ставите отметку на 1 больше , чем у предыдущего узла. Далее проверка его "соседних узлов".

Так до тех пор, пока не дойдете до финишной ячейки .


Пример кода:
public int[] WavePropagation(int fromNode, int toNode, ElementManager elementManager) {  // распространение волны

        int[] markedNode = new int[elementManager.GetNumberOfAllNodes()]; // массив, где будут хранится "отметки" каждого узла
        int markNumber = 1;                        // счетчик
        markedNode[fromNode] = markNumber;         // инициализация стартового узла
        while (markedNode[toNode] == 0) {          // пока не достигли финишного узла
            for (int i = 0; i < markedNode.length; i++) { 
                if (markedNode[i] == markNumber) {                                          // начинаем со стартового узла
                    for (int j = 0; j < elementManager.GetNode(i).near.size(); j++) {       // просматриваем все соседние узлы
                        if(markedNode[elementManager.GetNode(i).near.get(j).number] == 0    // если он еще не получил "отметку"
                           && elementManager.GetNode(i).near.get(j).isEnable){              // если доступен 
                            markedNode[elementManager.GetNode(i).near.get(j).number] = (markNumber + 1);
                        }
                    }
                }
            }
            markNumber++;
        }
        return markedNode;
    }

Третий этап -  Восстановление пути

В массив пути заносите финишный узел .

Просматриваете отметки всех  узлов, "соседних" к финишному узлу. Заносите в массив пути тот узел, отметка которого на 1 меньше , чем у финишного узла.

Повторяете это действие, пока не будет достигнут стартовый узел .

Пример кода:
public ArrayList<Integer> PathRecovery(int fromNode, int toNode, int[] markedNode, ElementManager elementManager) {  // восстановление пути
        ArrayList<Integer> paramsPaveTheRoute = new ArrayList<>();      // массив, где хранится путь
        if (markedNode[elementManager.GetNode(toNode).number] != 0) {   // еще раз проверяем дошел ли алгоритм до финишного узла
            paramsPaveTheRoute.add(toNode);                             // добавляем финишный узел к пути
            ElementManager.Node currentNode = elementManager.GetNode(toNode);
            while (currentNode.number != fromNode) {                     // пока не дошли до стартового узла   
                for (int i = 0; i < currentNode.near.size(); i++) {      // проверяем соседние узлы
                    if (markedNode[elementManager.GetNode(currentNode.near.get(i).number).number]
                            == markedNode[currentNode.number] - 1) {     // если значение пометки узла на 1 меньше, чем у предыдущего узла
                        currentNode = elementManager.GetNode(currentNode.near.get(i).number); //узел становится текущим
                        paramsPaveTheRoute.add(currentNode.number);      // заносится в массив
                    }
                }
            }
        }
        return paramsPaveTheRoute;
    }
Результат работы программы:

Таким образом, я думаю, вы убедились, что Алгоритм Волновой трассировки (Алгоритм Ли) совсем не сложен для реализации. Он выполняет поиск минимального пути, делая небольшое количество вычислений. При желании, данный универсальный алгоритм можно усложнить.

Комментарии

Комментарии

Только авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.
Пожалуйста, Авторизуйтесь или Зарегистрируйтесь
25 июня 2018 г. 11:55
lebendig

C++ - Тест 006. Перечисления

  • Результат 100 баллов
  • Очки рейтинга 10
25 июня 2018 г. 11:24
lebendig

C++ - Тест 005. Структуры и Классы

  • Результат 100 баллов
  • Очки рейтинга 10
25 июня 2018 г. 8:48
lebendig

C++ - Тест 004. Указатели, Массивы и Циклы

  • Результат 100 баллов
  • Очки рейтинга 10
Последние комментарии
25 июня 2018 г. 9:34
EVILEG

Как написать игру на Qt - Урок 4. Враг - смысл в выживании

Там неправильный подсчёт был по направлению и полный бардак был с поведением, эти 45 градусов исправляли ситуацию. Точную причину уже совсем не помню. А вообще все эти расчёты довольно...
25 июня 2018 г. 9:13
MarkSD

Как написать игру на Qt - Урок 4. Враг - смысл в выживании

Здравствуйте, Подскажите, пжлст, как работает этот код : QLineF lineToTarget(QPointF(0, 0), mapFromItem(target, 0, 0));  // Проводим линию от паука к мухе qreal angl...
25 июня 2018 г. 7:51
EVILEG

PyQt5 - Урок 003. QSystemTrayIcon - Как свернуть приложение в трей

Если не ошибаюсь, можно просто удалить вот эту строку central_widget.setLayout(grid_layout) Там указатель на парента передаётся в само размещение, что автоматически заменяет в размещен...
Сейчас обсуждают на форуме
25 июня 2018 г. 17:38
IscanderChe

Иконка исполняемого файла

Спасибо!
25 июня 2018 г. 13:12
Arrow

QComboBox и База данных

И если можно еще один вопрос. Таблицы во вложении. Если писать: mainModel = new QSqlRelationalTableModel(this);mainModel-&g...;
25 июня 2018 г. 7:49
EVILEG

На чём сделан этот сайт?

Добрый день! На сервере сайта установлена Ubuntu 16.04. В качестве сервера используется VDS. Хостинг-провайдер Timeweb . Сайт написан на Django/Python, для...
19 июня 2018 г. 7:56
EVILEG

как редактировать порядок обхода этементов по нажатию TAB в Qt5 qml

Что-то наподобие такого TextField { Keys.onReturnPressed: nextItemInFocusChain().forceActiveFocus()}

Рекомендуемые страницы