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Junjie

2025-09-10 aaea873695cd27a28ca9fec7e79a34db31e7527c

 src/main/java/com/zy/common/utils/NavigateSolution.java

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package com.zy.common.utils;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.baomidou.mybatisplus.mapper.EntityWrapper;
import com.core.common.SpringUtils;
import com.core.exception.CoolException;
import com.zy.common.model.NavigateNode;
import com.zy.common.model.enums.NavigationMapType;
import com.zy.core.enums.MapNodeType;
import com.zy.core.model.PythonResult;
import com.zy.system.entity.Config;
import com.zy.system.service.ConfigService;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.*;

/**
 * 四向库核心
 * A*算法实现类
 */
public class NavigateSolution {

    // -1 -> 墙壁， 1 -> 起点  2 -> 终点  3-> 母轨  4->站点
    // -1 -> 墙壁， 0 -> 货位， 1 -> 起点  2 -> 终点  3-> 母轨  4->输送站点  5->充电桩 6->小车可走输送站点  66->小车  67->提升机

    int[][] map = {{}};

    public NavigateSolution(Integer mapType, Integer lev, List<int[]> whitePoints, List<int[]> shuttlePoints) {
    public NavigateSolution(List<NavigationMapType> mapTypes, Integer lev, List<int[]> whitePoints, List<int[]> shuttlePoints) {
        //载入地图指定层高地图
        NavigateMapData navigateMapData = SpringUtils.getBean(NavigateMapData.class);
        int[][] data = navigateMapData.getDataFromRedis(lev, mapType, whitePoints, shuttlePoints);
        NavigateMapData mapData = SpringUtils.getBean(NavigateMapData.class);
        int[][] data = mapData.getDataFromRedis(lev, mapTypes, whitePoints, shuttlePoints);
        if (data == null) {
            data = navigateMapData.getData(lev, mapType, whitePoints, shuttlePoints);
            throw new CoolException("地图未载入！");
        }
        this.map = data;
    }
@@ -34,50 +44,110 @@
    public PriorityQueue<NavigateNode> Open = new PriorityQueue<NavigateNode>();
    //Close表用普通的数组
    public ArrayList<NavigateNode> Close = new ArrayList<NavigateNode>();
    //Exist表用来存放已经出现过的结点。
    public ArrayList<NavigateNode> Exist = new ArrayList<NavigateNode>();
    //用来存放已经出现过的结点。
    Map<String, Integer> bestGMap = new HashMap<>();

    public NavigateNode astarSearch(NavigateNode start, NavigateNode end) {
    public String astarSearchPython(NavigateNode start, NavigateNode end, String pythonScriptPath) {
        String maps = JSON.toJSONString(map);
        String startStr = start.getX() + "-" + start.getY();
        String targetStr = end.getX() + "-" + end.getY();

        //默认地图母轨方向x
        String mapDirection = "x";
        ConfigService configService = SpringUtils.getBean(ConfigService.class);
        if (configService != null) {
            Config config = configService.selectOne(new EntityWrapper<Config>()
                    .eq("code", "direction_map")
                    .eq("status", 1));
            if (config != null) {
                mapDirection = config.getValue();
            }
        }

        ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("python", pythonScriptPath, maps, startStr, targetStr, mapDirection);
        processBuilder.redirectErrorStream(true);

        try {
            Process process = processBuilder.start();

            // 读取Python脚本的输出
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            String line;
            StringBuilder builder = new StringBuilder();
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                builder.append(line);
            }

            // 等待Python脚本执行完成
            int exitCode = process.waitFor();
            if (exitCode != 0) {
                System.out.println("Python script exited with error code: " + exitCode);
                return null;
            }
            reader.close();

            if (builder.length() <= 0) {
                return null;
            }

            PythonResult result = JSON.parseObject(builder.toString(), PythonResult.class);
            if (result.getCalcResult() != 200) {
                return null;
            }

            String path = result.getPath();
            return path;
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public NavigateNode astarSearchJava(NavigateNode start, NavigateNode end) {
        //默认地图母轨方向x
        String mapDirection = "x";
        ConfigService configService = SpringUtils.getBean(ConfigService.class);
        if (configService != null) {
            Config config = configService.selectOne(new EntityWrapper<Config>()
                    .eq("code", "direction_map")
                    .eq("status", 1));
            if (config != null) {
                mapDirection = config.getValue();
            }
        }

        //把第一个开始的结点加入到Open表中
        this.Open.add(start);
        //把出现过的结点加入到Exist表中
        this.Exist.add(start);
        //主循环
        while (Open.size() > 0) {
            //取优先队列顶部元素并且把这个元素从Open表中删除
            NavigateNode current_node = Open.poll();

            if (current_node.getX() == end.getX() && current_node.getY() == end.getY()) {//找到目标结点就返回
                return current_node;
            }

            //将这个结点加入到Close表中
            Close.add(current_node);
            //对当前结点进行扩展，得到一个四周结点的数组
            ArrayList<NavigateNode> neighbour_node = extend_current_node(current_node);
            ArrayList<NavigateNode> neighbour_node = extend_current_node(current_node, mapDirection);
            //对这个结点遍历，看是否有目标结点出现
            for (NavigateNode node : neighbour_node) {
                // G + H + E (对启发函数增加去拐点方案calcNodeExtraCost)
                int gCost = calcNodeCost(current_node, node) + calcNodeExtraCost(current_node, node, end);
                if (node.getX() == end.getX() && node.getY() == end.getY()) {//找到目标结点就返回
                    //init_node操作把这个邻居结点的父节点设置为当前结点
                    //并且计算出G， F， H等值
                    node.init_node(current_node, end);
                    return node;
                }
                int gCost = calcNodeExtraCost(current_node, node, end);

                //(对启发函数增加去拐点方案calcNodeExtraCost)
                if (is_exist(node)) {
                    if (gCost < node.getG()) {
                        node.setFather(current_node);
                        node.setG(gCost);
                        node.setF(node.getG() + node.getH());
                    }
                }else {
                    //没出现过的结点加入到Open表中并且设置父节点
                    //进行计算对G, F, H 等值
                    node.init_node(current_node, end);
                    node.setG(gCost);
                    node.setH(calcNodeCost(node, end));
                    node.setF(node.getG() + node.getH());
                //进行计算对G, F, H 等值
                node.setG(1 + gCost);
                node.init_node(current_node, end);
                node.setH(calcNodeCost(node, end));
                node.setF(node.getG() + node.getH());

                String key = node.getX() + "_" + node.getY();
                Integer recordedG = bestGMap.get(key);
                if (recordedG == null || node.getG() <= recordedG) {
                    bestGMap.put(key, node.getG());

                    Open.add(node);
                    Exist.add(node);
                }
            }
        }
@@ -86,7 +156,7 @@
    }


    public ArrayList<NavigateNode> extend_current_node(NavigateNode current_node) {
    public ArrayList<NavigateNode> extend_current_node(NavigateNode current_node, String mapDirection) {
        //获取当前结点的x, y
        int x = current_node.getX();
        int y = current_node.getY();
@@ -119,31 +189,62 @@
//                neighbour_node.add(node);
//            }
//        }
        if (map[x][y] == 3) {
            //母轨才能进行左右移动
            if (is_valid(x, y + 1))
            {
                NavigateNode node = new NavigateNode(x, y + 1);
                neighbour_node.add(node);
            }
            if (is_valid(x, y - 1))
            {
                NavigateNode node = new NavigateNode(x, y - 1);
                neighbour_node.add(node);
            }
        }

        if (map[x][y] == 0 || map[x][y] == 3 || map[x][y] == 4 || map[x][y] == 5) {
            //子轨和母轨、输送线、充电桩才能进行上下移动
            if (is_valid(x + 1, y))
            {
                NavigateNode node = new NavigateNode(x + 1, y);
                neighbour_node.add(node);
        if (mapDirection.equals("x")) {//母轨x方向
            if (map[x][y] == MapNodeType.MAIN_PATH.id) {
                //母轨才能进行上下移动
                if (is_valid(x + 1, y)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x + 1, y);
                    node.setNodeValue(map[x + 1][y]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
                if (is_valid(x - 1, y)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x - 1, y);
                    node.setNodeValue(map[x - 1][y]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
            }
            if (is_valid(x - 1, y))
            {
                NavigateNode node = new NavigateNode(x -1, y);
                neighbour_node.add(node);

            if (map[x][y] == MapNodeType.NORMAL_PATH.id || map[x][y] == MapNodeType.MAIN_PATH.id || map[x][y] == MapNodeType.CONVEYOR_CAR_GO.id || map[x][y] == MapNodeType.CONVEYOR.id || map[x][y] == MapNodeType.CHARGE.id || map[x][y] == MapNodeType.LIFT.id) {
                //子轨和母轨、小车可走输送线、充电桩、提升机才能进行左右移动
                if (is_valid(x, y + 1)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x, y + 1);
                    node.setNodeValue(map[x][y + 1]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
                if (is_valid(x, y - 1)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x, y - 1);
                    node.setNodeValue(map[x][y - 1]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
            }
        } else if (mapDirection.equals("y")) {//母轨y方向
            if (map[x][y] == MapNodeType.MAIN_PATH.id) {
                //母轨才能进行左右移动
                if (is_valid(x, y + 1)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x, y + 1);
                    node.setNodeValue(map[x][y + 1]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
                if (is_valid(x, y - 1)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x, y - 1);
                    node.setNodeValue(map[x][y - 1]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
            }

            if (map[x][y] == MapNodeType.NORMAL_PATH.id || map[x][y] == MapNodeType.MAIN_PATH.id || map[x][y] == MapNodeType.CONVEYOR_CAR_GO.id || map[x][y] == MapNodeType.CONVEYOR.id || map[x][y] == MapNodeType.CHARGE.id || map[x][y] == MapNodeType.LIFT.id) {
                //子轨和母轨、小车可走输送线、充电桩、提升机才能进行上下移动
                if (is_valid(x + 1, y)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x + 1, y);
                    node.setNodeValue(map[x + 1][y]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
                if (is_valid(x - 1, y)) {
                    NavigateNode node = new NavigateNode(x - 1, y);
                    node.setNodeValue(map[x - 1][y]);
                    neighbour_node.add(node);
                }
            }
        }

@@ -151,29 +252,21 @@
    }

    public boolean is_valid(int x, int y) {
        // 如果结点的位置小于0，则不合法
        if (map[x][y] < 0) return false;
        for (NavigateNode node : Exist) {
            //如果结点出现过，不合法
            if (node.getX() == x && node.getY() == y) {
                return false;
            }
            if (is_exist(new NavigateNode(x, y))) {
                return false;
            }
        if (x < 0 || x >= this.map.length
                || y < 0 || y >= this.map[0].length) {
            return false;
        }
        // 如果结点的位置小于0，则不合法
        if (map[x][y] < 0) {
            return false;
        }

        if (map[x][y] == MapNodeType.CAR.id) {//节点是小车
            return false;
        }

        //以上情况都没有则合法
        return true;
    }

    public boolean is_exist(NavigateNode node)
    {
        for (NavigateNode exist_node : Exist) {
            if (node.getX() == exist_node.getX() && node.getY() == exist_node.getY()) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    //------------------A*启发函数------------------//
@@ -196,24 +289,13 @@
            return 1;
        }

        // 拐向主轨道的点
        if (map[nextNode.getX()][nextNode.getY()] == 3) {
            //------------------三凯独特判断------------------//
            if (nextNode.getX() == 15) {
                return 2;//影响算法，不要在15排这个主轨道换向
            }
            //------------------三凯独特判断------------------//

            return 0;
        }

        // 普通拐点
        /*
        拐点判断逻辑
        拿到父节点和下一节点
        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
         */
        return 3;
        return 1;
    }

    //------------------A*启发函数-end------------------//