Algorithm 版 (精华区)

发信人: sino (茶水), 信区: Algorithm
标  题: A* Java Implemention
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月29日00:51:37 星期四), 站内信件

发信人: jamguo (卜卜熊的耙耙兔), 信区: Algorithm
标  题: A* Java Implemention
发信站: 日月光华 (2002年08月03日07:53:58 星期六), 站内信件

   Note though that I would now have implemented it
slightly differently: I would have made 'State' an
interface, rather than an abstract class. There were
rumors that in the current java VM's, use of interfaces is
inefficient since it involves a linear search where they
should have used a hashtable. I did not check this, but
anyway, if it is true it will no doubt be fixed soon in
upcoming versions.
   In the case of my A* implementation, an interface for
'State' makes code using th A* class much more beautiful:
for example, I'm now working on an A* solver for my Rubik
cube applet (the problem space is huge though, I dont have
good enough heuristics yet) and I had to subclass 'State' and
give it an instance variable pointing to the corresponding Cube.
If State was an interface, I could have subclassed the Cube and
made sure it was a State as well.  When I have time I'll make
this change, if you want to I'll let you know when this new
version is available.
Java A* Algorithm
=================
// -*- mode: java; folded-file: t -*-
/*
 * Author Geert-Jan van Opdorp
 *
 * Copyright (c) 1995 AI Engineering.
 *
 */
package aie.astar;
// {{{ import
import java.awt.*;
import java.awt.image.*;
import java.net.*;
import java.applet.*;
import java.lang.*;
import java.util.*;
// }}}
// {{{ final class node
final class node {
  State state;
  int costs;
  int distance;
  int total;
  node parent;
  node(State theState, node theParent,  int theCosts, int theDistance) {
    state = theState;
    parent = theParent;
    costs = theCosts;
    distance = theDistance;
    total = theCosts + theDistance;
  };
}
// }}}
// {{{ public final class AStar
public final class AStar {
  // {{{ Variables
  private final  Hashtable open = new Hashtable(500);
  private final  Hashtable closed = new Hashtable(500);
  public int evaluated = 0;
  public  int expanded = 0;
  public int bestTotal = 0;
  public boolean ready = false;
  private  boolean newBest = false;
  private final  Vector nodes = new Vector(); //sorted open node
  // }}}
  private  synchronized void setBest (int value) {
    bestTotal = value;
    newBest = true;
    notify(); // All?
    Thread.currentThread().yield();  //for getNewBest
  }
  public  synchronized int getNewBest() {
    while(!newBest) {
      try {
 wait();
      } catch (InterruptedException e) {
      }
    }
    newBest = false;
    return bestTotal;
  }

// {{{ private  node search()
  private  node search() {
    node best;
    Vector childStates;
    int childCosts;
    Vector children = new Vector();

    while (!(nodes.isEmpty())) {
      best = (node) nodes.firstElement();
       if(closed.get(best.state) != null) { //to avoid having to remove
  nodes.removeElementAt(0);          // improved nodes from nodes
  continue;
       }
      if (!(best.total == bestTotal)) {
        setBest(best.total);
      }
      if ((best.state).goalp()) return best;
      children.removeAllElements();
      childStates = (best.state).generateChildren();
      childCosts = 1 + best.costs;
      expanded++;
      for (int i = 0; i < childStates.size(); i++) {
 State childState = (State) childStates.elementAt(i);
 node closedNode = null;
 node openNode = null;
 node theNode = null;
 if ((closedNode = (node) closed.get(childState)) == null)
   openNode = (node) open.get(childState);
 theNode = (openNode != null) ? openNode : closedNode;
 if (theNode != null) {
   if (childCosts < theNode.costs) {
     if (closedNode != null) {
       open.put(childState, theNode);
       closed.remove(childState);
     } else {
       int dist = theNode.distance;
       theNode = new node(childState, best, childCosts, dist);
       open.put(childState, theNode);
        //nodes.removeElement(theNode); //get rid of this
     }
     theNode.costs = childCosts;
     theNode.total = theNode.costs + theNode.distance;
     theNode.parent = best;
     children.addElement(theNode);

   }
 } else {
   int estimation;
   node newNode;
   estimation = childState.estimate();
   newNode = new node(childState, best, childCosts, estimation);
   open.put(childState, newNode);
   evaluated++;
   children.addElement(newNode);
 }
      }
      open.remove(best.state);
      closed.put(best.state, best);
      nodes.removeElementAt(0);
      addToNodes(children); // update nodes

    }
    return null; //no open nodes and no solution
  }
// }}}
  private int rbsearch(int l, int h, int tot, int costs){
    if(l>h) return l; //insert before l
    int cur = (l+h)/2;
    int ot = ((node) nodes.elementAt(cur)).total;
    if((tot < ot) ||
       (tot == ot && costs >= ((node) nodes.elementAt(cur)).costs))
      return rbsearch(l, cur-1, tot, costs);
    return rbsearch(cur+1, h, tot, costs);
  }
  private int bsearch(int l, int h, int tot, int costs){
    int lo = l;
    int hi = h;
    while(lo<=hi) {
      int cur = (lo+hi)/2;
      int ot = ((node) nodes.elementAt(cur)).total;
      if((tot < ot) ||
  (tot == ot && costs >= ((node) nodes.elementAt(cur)).costs))
 hi = cur - 1;
      else
 lo = cur + 1;
    }
    return lo; //insert before lo
  }

// {{{ private  void addToNodes(Vector children)
  private  void addToNodes(Vector children) {
    for (int i = 0; i < children.size(); i++) {
      node newNode = (node) children.elementAt(i);
      int newTotal = newNode.total;
      int newCosts = newNode.costs;
      boolean done = false;
      int idx = bsearch(0, nodes.size()-1, newTotal, newCosts);
      nodes.insertElementAt(newNode, idx);

//       for (int j = 0; j < nodes.size(); j++) {
//  int ot = ((node) nodes.elementAt(j)).total;
//  if (newTotal <  ot) {
//    nodes.insertElementAt(newNode, j);
//    done = true;
//    break;
//  }
//  if (newTotal == ot) {
//    if (newNode.costs >= ((node) nodes.elementAt(j)).costs) {
//      nodes.insertElementAt(newNode, j);
//      done = true;
//      break;
//    }}
//       }
//       if (!done) nodes.addElement(newNode);
    }
  }
// }}}
// {{{ public final  Vector solve (State initialState)
  public final  Vector solve (State initialState) {
    node solution;
    node firstNode;
    int estimation;

    expanded = 0;
    evaluated = 1;
    estimation = initialState.estimate();
    firstNode = new node(initialState, null, 0, estimation);
    open.put(initialState, firstNode);
    nodes.addElement(firstNode);
    solution = search();
    nodes.removeAllElements();
    open.clear();
    closed.clear();
    ready = true;
    setBest(bestTotal);
    return getSequence(solution);
  }
// }}}
// {{{ private  Vector getSequence(node n)
  private  Vector getSequence(node n) {
    Vector result;
    if (n == null) {
      result = new Vector();
    } else {
      result = getSequence (n.parent);
      result.addElement(n.state);
    }
    return result;
  }
// }}}
}
// }}}
State package
=============
// -*- mode: java; folded-file: t -*-
package aie.astar;
import java.util.Vector;
// {{{ abstract class state
public abstract class State {
  public abstract Vector generateChildren();
  public abstract boolean goalp();
  public abstract int estimate();
}
// }}}

--
独处 图 寞之花，
    交往品清香之茶。

--
かつて、純潔な愛が俺の前に置いていたが、大切にしていなかった。あの愛を失った
、どんなに後悔したか、分かってきた！世の中に一番つらいことは、これしかないと
思う。お前の剣が、俺の喉から切ってくれよ！もう猶予しないぞ！もし、神様から、
もう一度やらせる機会がくれれば、俺は、あの男の子にそう言うのが決まっている
――愛してる！もし、この愛に期限を付けなければならなかったら、
俺の希望は：一万年！！！！    

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.154]