© 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
19 октября 2018 г. 8:05
Василий Ильченко

C++ - Тест 001. Первая программа и типы данных

  • Результат:66баллов,
  • Очки рейтинга-1
18 октября 2018 г. 16:14
druidx

C++ - Тест 002. Константы

  • Результат:25баллов,
  • Очки рейтинга-10
18 октября 2018 г. 15:58
druidx

C++ - Тест 001. Первая программа и типы данных

  • Результат:80баллов,
  • Очки рейтинга4
Последние комментарии
19 октября 2018 г. 7:59
Евгений Легоцкой

Python 3 - Урок 001. Введение

Добрый день! Вот это линуксовая директива #!/usr/bin/python3 Указывает, где находится python пакет в системе. А вы видимо под windows разрабатываете. Попробуйте просто у...
19 октября 2018 г. 7:54
Abdurashid Parpieff

Python 3 - Урок 001. Введение

Python 3.7.0 (v3.7.0:1bf9cc5093, Jun 27 2018, 04:06:47) [MSC v.1914 32 bit (Intel)] on win32 Type "copyright", "credits" or "license()" for more information. >>> #!/usr/bi...
18 октября 2018 г. 8:31
Евгений Легоцкой

Qt/C++ - Урок 006. QSqlQueryModel - Таблицы в Qt с помощью SQL-запросов

Как-то даже странно, а вы что ли в отдельный поток убрали базу данных? То есть изначально инстанс создаётся в одном потоке, а все QSqlQuery в другом потоке? Они должны находиться в одном поток...
17 октября 2018 г. 8:43
pasagir

Qt/C++ - Урок 006. QSqlQueryModel - Таблицы в Qt с помощью SQL-запросов

Не получается bool DataBase::insertDataIntoDB(QVariantList data){ QSqlQuery query(db); QString str; qDebug()<<"InsertInsertInsertInsertInsert"<<QThread::curre...
17 октября 2018 г. 7:09
Евгений Легоцкой

Qt/C++ - Урок 006. QSqlQueryModel - Таблицы в Qt с помощью SQL-запросов

Попробуйте передать инстанс базы данных в конструктор QSqlQuery QSqlQuery q(db);
Сейчас обсуждают на форуме
19 октября 2018 г. 11:52
Евгений Легоцкой

Уведомления о лайках и дислайках

Вообще планируется система ачивок. А рейтинг есть в зачаточном состоянии. Но для системы ачивок нужно собраться с духом и выделить приличную кучку времени. Помимо того, что сами ачивки п...
18 октября 2018 г. 12:15
Михаиллл

Настройка Qt Creator для Android

все галочки включены.
18 октября 2018 г. 8:16
Allyans .

Работа с WinAPI в QT(изменение title bar)

Хорошо, я попробуй по вашей статье.
15 октября 2018 г. 12:45
Allyans .

QGraphicsItem change color

Хорошо)
11 октября 2018 г. 10:13
Arrow

Работа с WebView в QML

Нашел в чем проблема. Пишу на случай если кому-то попадется такое же счастье с WebView как и мне. Проблема как оказалась с Debug версией, так как в Release и Profile все работает (...
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях