A*算法的C语言实现

#include ”stdio.h“ 
#include “conio.h” 
#include ”assert.h“ 
#include “stdlib.h” 
#define MAPMAXSIZE 100 //地图面积最大为 100x100 
#define MAXINT 8192 //定义一个最大整数, 地图上任意两点距离不会超过它 
#define STACKSIZE 65536 //保存搜索节点的堆栈大小

#define tile_num(x,y) ((y)*map_w+(x)) //将 x,y 坐标转换为地图上块的编号 
#define tile_x(n) ((n)%map_w) //由块编号得出 x,y 坐标 
#define tile_y(n) ((n)/map_w)

// 树结构, 比较特殊, 是从叶节点向根节点反向链接 
typedef struct node *TREE;

struct node { 
int h; 
int tile; 
TREE father; 
} ;

typedef struct node2 *LINK;

struct node2 { 
TREE node; 
int f; 
LINK next; 
};

LINK queue; // 保存没有处理的行走方法的节点 
TREE stack[STACKSIZE]; // 保存已经处理过的节点 (搜索完后释放) 
int stacktop; 
unsigned char map[MAPMAXSIZE][MAPMAXSIZE]; //地图数据 
int dis_map[MAPMAXSIZE][MAPMAXSIZE]; //保存搜索路径时,中间目标地最优解

int map_w,map_h; //地图宽和高 
int start_x,start_y,end_x,end_y; //地点,终点坐标

// 初始化队列 
void init_queue() 
{ 
queue=(LINK)malloc(sizeof(*queue)); 
queue->node=NULL; 
queue->f=-1; 
queue->next=(LINK)malloc(sizeof(*queue)); 
queue->next->f=MAXINT; 
queue->next->node=NULL; 
queue->next->next=NULL; 
}

// 待处理节点入队列, 依靠对目的地估价距离插入排序 
void enter_queue(TREE node,int f) 
{ 
LINK p=queue,father,q; 
while(f>p->f) { 
father=p; 
p=p->next; 
assert(p); 
} 
q=(LINK)malloc(sizeof(*q)); 
assert(queue); 
q->f=f,q->node=node,q->next=p; 
father->next=q; 
}

// 将离目的地估计最近的方案出队列 
TREE get_from_queue() 
{ 
TREE bestchoice=queue->next->node; 
LINK next=queue->next->next; 
free(queue->next); 
queue->next=next; 
stack[stacktop++]=bestchoice; 
assert(stacktop<STACKSIZE); 
return bestchoice; 
}

// 释放栈顶节点 
void pop_stack() 
{ 
free(stack[--stacktop]); 
}

// 释放申请过的所有节点 
void freetree() 
{ 
int i; 
LINK p; 
for (i=0;i<stacktop;i++) 
free(stack); 
while (queue) { 
p=queue; 
free(p->node); 
queue=queue->next; 
free(p); 
} 
}

// 估价函数,估价 x,y 到目的地的距离,估计值必须保证比实际值小 
int judge(int x,int y) 
{ 
int distance; 
distance=abs(end_x-x)+abs(end_y-y); 
return distance; 
}

// 尝试下一步移动到 x,y 可行否 
int trytile(int x,int y,TREE father) 
{ 
TREE p=father; 
int h; 
if (map[y][x]!=' ') return 1; // 如果 (x,y) 处是障碍,失败 
while (p) { 
if (x==tile_x(p->tile) && y==tile_y(p->tile)) return 1; //如果 (x,y) 曾经经过,失败 
p=p->father; 
} 
h=father->h+1; 
if (h>=dis_map[y][x]) return 1; // 如果曾经有更好的方案移动到 (x,y) 失败 
dis_map[y][x]=h; // 记录这次到 (x,y) 的距离为历史最佳距离

// 将这步方案记入待处理队列 
p=(TREE)malloc(sizeof(*p)); 
p->father=father; 
p->h=father->h+1; 
p->tile=tile_num(x,y); 
enter_queue(p,p->h+judge(x,y)); 
return 0; 
}

// 路径寻找主函数 
void findpath(int *path) 
{ 
TREE root; 
int i,j; 
stacktop=0; 
for (i=0;i<map_h;i++) 
for (j=0;j<map_w;j++) 
dis_map[j]=MAXINT; 
init_queue(); 
root=(TREE)malloc(sizeof(*root)); 
root->tile=tile_num(start_x,start_y); 
root->h=0; 
root->father=NULL; 
enter_queue(root,judge(start_x,start_y)); 
for (;;) { 
int x,y,child; 
TREE p; 
root=get_from_queue(); 
if (root==NULL) { 
*path=-1; 
return; 
} 
x=tile_x(root->tile); 
y=tile_y(root->tile); 
if (x==end_x && y==end_y) break; // 达到目的地成功返回

child=trytile(x,y-1,root); //尝试向上移动 
child&=trytile(x,y+1,root); //尝试向下移动 
child&=trytile(x-1,y,root); //尝试向左移动 
child&=trytile(x+1,y,root); //尝试向右移动 
if (child!=0) 
pop_stack(); // 如果四个方向均不能移动,释放这个死节点 
}

// 回溯树，将求出的最佳路径保存在 path[] 中 
for (i=0;root;i++) { 
path=root->tile; 
root=root->father; 
} 
path=-1; 
freetree(); 
}

void printpath(int *path) 
{ 
int i; 
for (i=0;path>=0;i++) { 
gotoxy(tile_x(path)+1,tile_y(path)+1); 
cprintf("\xfe"); 
} 
}

int readmap() 
{ 
FILE *f; 
int i,j; 
f=fopen("map.dat","r"); 
assert(f); 
fscanf(f,"%d,%d\n",&map_w,&map_h); 
for (i=0;i<map_h;i++) 
fgets(&map[0],map_w+1,f); 
fclose(f); 
start_x=-1,end_x=-1; 
for (i=0;i<map_h;i++) 
for (j=0;j<map_w;j++) { 
if (map[j]=='s') map[j]=' ',start_x=j,start_y=i; 
if (map[j]=='e') map[j]=' ',end_x=j,end_y=i; 
} 
assert(start_x>=0 && end_x>=0); 
return 0; 
}

void showmap() 
{ 
int i,j; 
clrscr(); 
for (i=0;i<map_h;i++) { 
gotoxy(1,i+1); 
for (j=0;j<map_w;j++) 
if (map[j]!=' ') cprintf("\xdb"); 
else cprintf(" "); 
} 
gotoxy(start_x+1,start_y+1); 
cprintf("s"); 
gotoxy(end_x+1,end_y+1); 
cprintf("e"); 
}

int main() 
{ 
int path[MAXINT]; 
readmap(); 
showmap(); 
getch(); 
findpath(path); 
printpath(path); 
getch(); 
return 0; 
}