PHP 解迷宫之 G + H 最小
363 / 1 / 创建于 4年前 /
jcc123 的个人博客
A*搜索算法。保证了走n步时 G + H ，是最小的。会有误差。实验了几次发现，当点比较密集时n在3-5左右，误差较小。点比较分散时，n>=7，误差较小，n越大，进行的运算越慢。 F = G + H，G = 从起点 A 移动到指定方格的移动代价，H = 从指定的方格移动到终点 的估算成本。 还有待优化 , 比如解决绕远路问题, 让它回来~~
原理
走几步回头看看哪个短，然后继续走，不断重复，直到到达终点
$stepCount 大于10 走起来就很吃力了，理论上$stepCount越大越精确，但也越吃内存
代码可直接运行
php -S localhost:8888访问 localhost:8888/xxx.php
<?php
$n=20;
$positions=[];
for ($i=0;$i<=$n;$i++){
for ($j=0;$j<=$n;$j++){
$positions[] =[$j,$i] ;
}
}
//开始的点
$startDot=[0,0];
//已经放置的点
$placedDot=[];
//不可放置的点
$notPlacedDot=notPlacedDot($positions,$n);
$placedDot[]=$startDot;
//所有穿过的点
list($lineDot,$finishDot)=line($positions,$startDot,$placedDot,$notPlacedDot,$n);
//平面上的所有迷宫点
$mazePositions=mazePosition($positions,$lineDot);
$line=[];//最终结果
$canReOpen=[];//库存
$startDot=[0,0];//开始的点
$line[]=[0,0];
$count=1;//默认值达到 $stepCount重置
$nextStep=[];//保存改点走$stepCount步有多少种可能
$extraNotPlaceDot=[];//不可放置的点
$stepCount=3;//每次前进几步进行比较
$shortLine=getShortLine($line,$canReOpen,$startDot,$mazePositions,$notPlacedDot,$finishDot,$n,$count,$nextStep,$extraNotPlaceDot,$stepCount);
echo "解迷宫";
echo getHtml($positions,$lineDot,$shortLine,$n);
echo "<br>";
echo "迷宫路线";
echo getAllHtml($positions,$lineDot,$n);
//echo getHtml($positions,$lineDot,$n);
/**
* 生成迷宫路线
* @param $positions
* @param $startDot
* @param $placedDot
* @param $notPlacedDot
* @param $n
* @return array
*/
function line($positions,$startDot,$placedDot,$notPlacedDot,$n){
$dotWrapper=GetDotWrappers($startDot);
$key=rand(0,3);
$nextDot = $dotWrapper[$key];
$i=0;
$notPlacedDotAll =array_merge($notPlacedDot,[]);
while (in_array($nextDot,$placedDot)||in_array($nextDot,$notPlacedDotAll)){
$i++;
if(badDot($nextDot,$placedDot,$notPlacedDot,$n)){//是否是坏点
$notPlacedDotAll[]=$nextDot;
$startDot=$placedDot[count($placedDot)-1];
$dotWrapper=GetDotWrappers($startDot);
$key=rand(0,3);
$nextDot = $dotWrapper[$key];
if(badDot($startDot,$placedDot,$notPlacedDotAll,$n)){//本身是否是坏点
$notPlacedDotAll[]= array_pop($placedDot);
$startDot=$placedDot[count($placedDot)-1];
$dotWrapper=GetDotWrappers($startDot);
$key=rand(0,3);
$nextDot = $dotWrapper[$key];
}
}else{
$key=rand(0,3);
$nextDot = $dotWrapper[$key];
}
if($i>4&&count($placedDot)>1){//循环大于3次 还没找到去除该点
$i=0;
$notPlacedDot[]= array_pop($placedDot);
$startDot=$placedDot[count($placedDot)-1];
$dotWrapper=GetDotWrappers($startDot);
$key=rand(0,3);
$nextDot = $dotWrapper[$key];
}
}
$placedDot[]=$nextDot;
if($nextDot[0]>=$n&&$nextDot[1]>0&&$nextDot[1]<=$n){
return [$placedDot,$nextDot];
}
return line($positions,$nextDot,$placedDot,$notPlacedDot,$n);
}
/**
* 所有迷宫的点
* @param $positions
* @param $lineDot
* @return array
*/
function mazePosition($positions,$lineDot){
$mazePositions=[];
foreach ($positions as $position){
if(in_array($position,$lineDot)){
$mazePositions[]=$position;
}
}
return $mazePositions;
}
/**
* 计算最短路线
*
* 迷宫平面坐标系
* @param $line
* 待用的点
* @param $canReOpen
* 开始的点
* @param $startDot
* 所有迷宫的可走的点
* @param $mazePositions
* 不能放置的点比如平面坐标系外的点
* @param $notPlacedDot
* 迷宫终点
* @param $endDot
* 没用到坐标系的宽
* @param $n
* 初始值默认1 最终会达到 $stepCount后会重置
* @param $count
* 存放一个点的走 $stepCount 步所有可能性类似于这样的数组 json_decode({"0":[1,0],"10":[[1,1]],"11":[[1,2],[2,1]],"12":[[2,2],[0,2]],"22":[[3,2],[3,2]],"02":[[0,3]],"21":[[2,2],[3,1]],"31":[[3,2],[3,0]]}',true)
* @param $nextStep
* 走的过程中不能放置的点
* @param $extraNotPlaceDot
* @param $stepCount
* @return array
*/
function getShortLine($line,$canReOpen,$startDot,$mazePositions,$notPlacedDot,$endDot,$n,$count,$nextStep,$extraNotPlaceDot,$stepCount){
$dotWrapper=GetDotWrappers($startDot); //一个点的上下左右点
$allOpen = array_reduce($canReOpen, 'array_merge', array()); //待用点
$arr=[];//周围符合条件的点
$notPlacedDotAll =array_merge($notPlacedDot,$extraNotPlaceDot);
foreach ($dotWrapper as $dot){
if(in_array($dot,$mazePositions)&&!in_array($dot,$line)&&!in_array($dot,$allOpen)&&!in_array($dot,$notPlacedDotAll)){
$arr[distance($dot,$endDot)][]=$dot;
}
}
if($count==1){//首次进入父节点
if($startDot==$endDot){
return $line;
}
if(empty($arr)){//死点
array_pop($line);
$extraNotPlaceDot[]=$startDot;
$nextStartDot = $line[count($line)-1];
}else{
ksort($arr);//按距离大小升序排序
$arr = array_reduce($arr, 'array_merge', array());
$canReOpen=[];
if(!empty($arr)){
$canReOpen[] = array_values($arr);
}
$nextSteps=[];//父节点走$stepCount步，周围所有可能走的点，是一个二维数组 类似于这样json_decode([{"0":[1,0],"10":[[1,1]],"11":[[1,2],[2,1]],"12":[[2,2],[0,2]],"22":[[3,2],[3,2]],"02":[[0,3]],"21":[[2,2],[3,1]],"31":[[3,2],[3,0]]}]',true)
$count++;
do{//求周围点的可能
$nextStep=[];
$nextStartDot=array_shift($arr);//依次取出最小距离的作为开始点
if($nextStartDot==$endDot){
array_push($line,$nextStartDot);
return $line;
}
$nextStep[0]=$nextStartDot;//父顶点
//调用 getShortLine 进入到if($count==1){｝else{} 的else 代码块。求走$stepCount的所有可能的点
$nextSteps[] = getShortLine($line,$canReOpen,$nextStartDot,$mazePositions,$notPlacedDot,$endDot,$n,$count,$nextStep,$extraNotPlaceDot,$stepCount);
}while(!empty($arr));
$result=[];
foreach ($nextSteps as $step){
if(isset($step[0])){
$ar=[];
$item=$step[0];
unset($step[0]);
$parent=[];
$result=linkTable($result,$step,$item,$item,$ar,$parent);//将结果转化为链表的结构
}
}
$nextSteps=$result;
if(empty($nextSteps)){
array_pop($line);
$extraNotPlaceDot[]=$startDot;
$nextStartDot = $line[count($line)-1];
}else{
$full=[];
$notFull=[];
foreach ($nextSteps as $k1=>$temp){
if(count($temp)==$stepCount){//走完$stepCount的点
$full[$k1]=$temp;
}else{//没走完$stepCount的点
$notFull[$k1]=$temp;
}
}
if(!empty($full)){//优先使用走完$stepCount步的点
$temps=[];
foreach ($full as $key=>$tmp){
$end=$tmp[count($tmp)-1];
$distance=distance($end,$endDot);
$temps[$distance]=$tmp;
}
}else{
$temps=[];
foreach ($notFull as $key=>$tmp){
$end=$tmp[count($tmp)-1];
$distance=distance($end,$endDot);
$temps[$distance]=$tmp;
}
}
ksort($temps);//按距离大小升序排序
$steps=array_shift($temps);//取出最近的一个组点
$nextStartDot=$steps[count($steps)-1];//最后一个点作为开始点
$line=array_merge($line,$steps);
if($nextStartDot==$endDot){
return $line;
}
}
}
//继续下一个点重复以上步骤
$count=1;
return getShortLine($line,$canReOpen,$nextStartDot,$mazePositions,$notPlacedDot,$endDot,$n,$count,$nextStep,$extraNotPlaceDot,$stepCount);
}else{//求每一个父顶点下的所有可能点
if($startDot==$endDot){
return $nextStep;
}
if($count<=$stepCount){
if(empty($arr)){//死点
$extraNotPlaceDot[]=$startDot;//这个点不能放
foreach ($nextStep as $key=>&$next){//把这个点移出去， $nextStep 属于结构类似与这样 json_decode({"0":[1,0],"10":[[1,1]],"11":[[1,2],[2,1]],"12":[[2,2],[0,2]],"22":[[3,2],[3,2]],"02":[[0,3]],"21":[[2,2],[3,1]],"31":[[3,2],[3,0]]}',true)
if($startDot==$next){
unset($nextStep[$key]);
continue;
}
if(in_array($startDot,$next)){
unset($next[array_search($startDot,$next)]);
if(empty($next)){
unset($nextStep[$key]);
}else{
$next=array_values($next);
}
}
}
return $nextStep;
}else{
ksort($arr);//按距离大小升序排序
$arr = array_reduce($arr, 'array_merge', array());
$canReOpen[] = array_values($arr);
do{//继续改点的分裂直到达到$stepCount 一个点可能分裂为1个两个或三个
$count_tmp=$count;
$nextStartDot=array_shift($arr);
$nextStep[$startDot[0].$startDot[1]][]=$nextStartDot;
$count_tmp++;
$nextStep=getShortLine($line,$canReOpen,$nextStartDot,$mazePositions,$notPlacedDot,$endDot,$n,$count_tmp,$nextStep,$extraNotPlaceDot,$stepCount);
}while(!empty($arr));
return $nextStep=array_map(function ($val){
if(isset($val[0])&&!is_array($val[0])){//父节点第一个点
return $val;
}
return array_values(array_unique($val,SORT_REGULAR));
},$nextStep);
}
}else{
if(empty($arr)){//死点
$extraNotPlaceDot[]=$startDot;//这个点不能放
}
return $nextStep;
}
}
}
function getAllHtml($positions,$lineDot,$n){
$str="<table border='1'>";
foreach (array_chunk($positions,$n+1) as $row){
$str.="<tr>";
foreach ($row as $tr){
if(in_array($tr,$lineDot)){
$str.="<td style='color: white;background-color: red'>点{$tr[0]},{$tr[1]}</td>";
}else{
$str.="<td>{$tr[0]},{$tr[1]}</td>";
}
}
$str.="<tr>";
};
$str.="</table>";
return $str;
}
function getHtml($positions,$lineDot,$shortLine,$n){
$str="<table border='1'>";
foreach (array_chunk($positions,$n+1) as $row){
$str.="<tr>";
foreach ($row as $tr){
if(in_array($tr,$lineDot)){
if(in_array($tr,$shortLine)){
$str.="<td style='color: white;background-color: blue'>点{$tr[0]},{$tr[1]}</td>";
}else{
$str.="<td style='color: white;background-color: red'>点{$tr[0]},{$tr[1]}</td>";
}
}else{
$str.="<td>{$tr[0]},{$tr[1]}</td>";
}
}
$str.="<tr>";
};
$str.="</table>";
return $str;
}
function linkTable($result,$steps,$item,$start,$ar,$parent){
if(isset($steps[$item[0].$item[1]])&&!empty($steps[$item[0].$item[1]])){
$items=$steps[$item[0].$item[1]];
$length=count($items);
for ($i=0;$i<$length;$i++){
if(!in_array($items[$i],$ar)){//避免形成一个环
$parent[]=$items[$i];
$ar[]=$items[$i];
$item=$items[$i];
$result=linkTable($result,$steps,$item,$start,$ar,$parent);
array_pop($parent);
$ar=$parent;
}
}
return array_values(array_unique($result,SORT_REGULAR ));
}else{
array_unshift($ar,$start);
$result[]=$ar;
return $result;
}
}
function distance($start,$end){
return abs($end[0]-$start[0])+abs($end[1]-$start[1]);
}
function notPlacedDot($positions,$n)
{
$notPlacedDot=[];
foreach ($positions as $position){
$dotWrapper=GetDotWrappers($position);
foreach ($dotWrapper as $dot){
if($dot[0]<0||$dot[1]<0||$dot[0]>$n||$dot[1]>$n){
$notPlacedDot[]=$dot;
}
}
}
return $notPlacedDot;
}
/**
* 是否是坏点
* @param $dotWrapper
* @param $placedDot
* @param $notPlacedDot
* @return bool
*/
function badDot($position,$placedDot,$notPlacedDot,$n){
$dotWrapper=GetDotWrappers($position);
$i=0;
foreach ($dotWrapper as $dot){
if($dot[0]<0||$dot[1]<0||$dot[1]>$n||in_array($dot,$placedDot)||in_array($dot,$notPlacedDot)){
$i++;
}
}
if($i==4){
return true;
}
return false;
}
function GetDotWrappers($placementEd){
$top = calculateXY($placementEd[0],$placementEd[1],'top');
$bottom = calculateXY($placementEd[0],$placementEd[1],'bottom');
$left = calculateXY($placementEd[0],$placementEd[1],'left');
$right = calculateXY($placementEd[0],$placementEd[1],'right');
return [$top,$bottom,$left,$right];
}
function calculateXY($x,$y,$default='top')
{
switch ($default){
case 'top':
$y=$y+1;
break;
case 'bottom':
$y=$y-1;
break;
case 'left':
$x=$x-1;
break;
case 'right':
$x=($x+1);
break;
case 'left_top':
$x=($x-1);
$y=($y+1);
break;
case 'right_top':
$x=($x+1);
$y=($y+1);
break;
case 'right_bottom':
$x=($x+1);
$y=($y-1);
break;
case 'left_bottom':
$x=($x-1);
$y=($y-1);
break;
}
return [$x,$y];
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