package com.zy.common.utils;
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import com.zy.common.model.NavigateNode;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.PriorityQueue;
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/**
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* A*算法实现类
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*/
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public class NavigateSolution {
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// -1 -> 墙壁， 1 -> 起点 2 -> 终点 3-> 母轨 4->站点
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int[][] map = {{}};
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public NavigateSolution() {
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//载入地图
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NavigateMapData mapData = new NavigateMapData();
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int[][] data = mapData.getData();
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this.map = data;
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}
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public NavigateSolution(Integer mapType) {
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//载入地图
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NavigateMapData mapData = new NavigateMapData();
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int[][] data = mapData.getDataFromRedis(mapType);
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if (data == null) {
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data = mapData.getData(mapType);
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}
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this.map = data;
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}
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public NavigateSolution(int[][] data) {
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this.map = data;
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}
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// Open表用优先队列
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public PriorityQueue<NavigateNode> Open = new PriorityQueue<NavigateNode>();
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//Close表用普通的数组
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public ArrayList<NavigateNode> Close = new ArrayList<NavigateNode>();
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//Exist表用来存放已经出现过的结点。
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public ArrayList<NavigateNode> Exist = new ArrayList<NavigateNode>();
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public NavigateNode astarSearch(NavigateNode start, NavigateNode end) {
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//把第一个开始的结点加入到Open表中
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this.Open.add(start);
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//把出现过的结点加入到Exist表中
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this.Exist.add(start);
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//主循环
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while (Open.size() > 0) {
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//取优先队列顶部元素并且把这个元素从Open表中删除
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NavigateNode current_node = Open.poll();
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//将这个结点加入到Close表中
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Close.add(current_node);
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//对当前结点进行扩展，得到一个四周结点的数组
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ArrayList<NavigateNode> neighbour_node = extend_current_node(current_node);
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//对这个结点遍历，看是否有目标结点出现
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for (NavigateNode node : neighbour_node) {
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// G + H + E (对启发函数增加去拐点方案calcNodeExtraCost)
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int gCost = calcNodeCost(current_node, node) * calcNodeExtraCost(current_node, node, end);
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if (node.getX() == end.getX() && node.getY() == end.getY()) {//找到目标结点就返回
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//init_node操作把这个邻居结点的父节点设置为当前结点
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//并且计算出G， F， H等值
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node.init_node(current_node, end);
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return node;
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}
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//(对启发函数增加去拐点方案calcNodeExtraCost)
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if (is_exist(node)) {
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if (gCost < node.getG()) {
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node.setFather(current_node);
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node.setG(gCost);
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node.setF(node.getG() + node.getH());
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}
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}else {
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//没出现过的结点加入到Open表中并且设置父节点
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//进行计算对G, F, H 等值
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node.init_node(current_node, end);
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node.setG(gCost);
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node.setH(calcNodeCost(node, end));
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node.setF(node.getG() + node.getH());
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Open.add(node);
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Exist.add(node);
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}
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}
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}
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//如果遍历完所有出现的结点都没有找到最终的结点，返回null
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return null;
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}
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public ArrayList<NavigateNode> extend_current_node(NavigateNode current_node) {
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//获取当前结点的x, y
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int x = current_node.getX();
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int y = current_node.getY();
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//如果当前结点的邻结点合法，就加入到neighbour_node
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ArrayList<NavigateNode> neighbour_node = new ArrayList<NavigateNode>();
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// if (map[x][y] == 0 || map[x][y] == 3) {
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// //只有子轨和母轨才能进行左右移动
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// if (is_valid(x, y + 1))
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// {
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// Node node = new Node(x, y + 1);
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// neighbour_node.add(node);
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// }
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// if (is_valid(x, y - 1))
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// {
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// Node node = new Node(x, y - 1);
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// neighbour_node.add(node);
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// }
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// }
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//
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// if (map[x][y] == 3) {
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// //只有母轨才能进行上下移动
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// if (is_valid(x + 1, y))
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// {
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// Node node = new Node(x + 1, y);
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// neighbour_node.add(node);
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// }
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// if (is_valid(x - 1, y))
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// {
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// Node node = new Node(x -1, y);
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// neighbour_node.add(node);
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// }
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// }
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if (map[x][y] == 3) {
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//母轨才能进行左右移动
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if (is_valid(x, y + 1))
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{
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NavigateNode node = new NavigateNode(x, y + 1);
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neighbour_node.add(node);
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}
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if (is_valid(x, y - 1))
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{
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NavigateNode node = new NavigateNode(x, y - 1);
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neighbour_node.add(node);
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}
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}
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if (map[x][y] == 0 || map[x][y] == 3 || map[x][y] == 4 || map[x][y] == 5) {
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//子轨和母轨、输送线、充电桩才能进行上下移动
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if (is_valid(x + 1, y))
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{
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NavigateNode node = new NavigateNode(x + 1, y);
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neighbour_node.add(node);
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}
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if (is_valid(x - 1, y))
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{
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NavigateNode node = new NavigateNode(x -1, y);
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neighbour_node.add(node);
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}
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}
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return neighbour_node;
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}
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public boolean is_valid(int x, int y) {
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// 如果结点的位置小于0，则不合法
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if (map[x][y] < 0) return false;
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for (NavigateNode node : Exist) {
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//如果结点出现过，不合法
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if (node.getX() == x && node.getY() == y) {
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return false;
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}
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if (is_exist(new NavigateNode(x, y))) {
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return false;
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}
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}
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//以上情况都没有则合法
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return true;
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}
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public boolean is_exist(NavigateNode node)
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{
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for (NavigateNode exist_node : Exist) {
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if (node.getX() == exist_node.getX() && node.getY() == exist_node.getY()) {
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return true;
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}
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}
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return false;
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}
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//------------------A*启发函数------------------//
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//计算通过现在的结点的位置和最终结点的位置计算H值(曼哈顿法：坐标分别取差值相加)
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private int calcNodeCost(NavigateNode node1, NavigateNode node2) {
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return Math.abs(node2.getX() - node1.getX()) + Math.abs(node2.getY() - node1.getY());
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}
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//去除拐点算法，给直线增加优先级
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private int calcNodeExtraCost(NavigateNode currNode, NavigateNode nextNode, NavigateNode endNode) {
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// 第一个点或直线点
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if (currNode.getFather() == null || nextNode.getX() == currNode.getFather().getX()
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|| nextNode.getY() == currNode.getFather().getY()) {
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return 0;
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}
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// 拐向终点的点
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if (nextNode.getX() == endNode.getX() || nextNode.getY() == endNode.getY()) {
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return 1;
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}
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// 普通拐点
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/*
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拐点判断逻辑
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拿到父节点和下一节点
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通过判断父节点和下一节点的x数据和y数据都不相同时，则表明当前坐标是一个拐点
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*/
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return 2;
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}
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//------------------A*启发函数-end------------------//
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}
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