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# -*- coding: utf-8 -*-
'''
Implementação do algoritmo de busca do caminho minimo A-Estrela (a*)
Autor/Aluno: Rodrigo Hime
Curso: Bacharelado em Sistemas de Informação - UFRPE
Cadeira: Heurísticas para problemas NP-Completos
Prof.: Jones Albuquerque
'''
class Node:
# -- tipo: bloco(-8), piso(11)
def __init__(self, x = 0, y = 0, tipo = 1, pai = None):
self.x = x
self.y = y
self.custoF = 0 # custo total (custoH + custoG) heuristica
self.custoH = 0 # custo no atual para o no final(custo da heuristica no caso uma adaptação da manhattan)
self.custoG = 0 # custo do no atual para o no inicial(custo do movimento)
self.pai = pai
self.noNorte = None
self.noSul = None
self.noLeste = None
self.noOeste = None
self.valorHeuristica = 1
self.tipo = tipo
def __eq__(self, outro):
if self.x == outro.x and self.y == outro.y:
return 1
else:
return 0
def __ne__(self, outro):
if self.x != outro.x or self.y != outro.y:
return 1
else:
return 0
def getPai(self):
return self.pai
# -- coordenadas
def getX(self):
return self.x
def getY(self):
return self.y
# -- adjacentes
def getNoNorte(self):
return self.noNorte
def setNoNorte(self, no = None):
self.noNorte = no
def getNoSul(self):
return self.noSul
def setNoSul(self, no = None):
self.noSul = no
def getNoLeste(self):
return self.noLeste
def setNoLeste(self, no = None):
self.noLeste = no
def getNoOeste(self):
return self.noOeste
def setNoOeste(self, no = None):
self.noOeste = no
# -- custos
def setCustoF(self, value=0):
self.custoF = value
def setCustoH(self, value=0):
self.custoH = value * self.valorHeuristica
def setCustoG(self, value=0):
self.custoG = value * self.valorHeuristica
def calcCustoH(self, noDestino):
if self.x > noDestino.x:
if self.y > noDestino.y:
self.setCustoH((self.x - noDestino.x) + (self.y - noDestino.y))
elif self.y < noDestino.y:
self.setCustoH((self.x - noDestino.x) + (noDestino.y - self.y))
elif self.x < noDestino.x:
if self.y > noDestino.y:
self.setCustoH((noDestino.x - self.x) + (self.y - noDestino.y))
elif self.y < noDestino.y:
self.setCustoH((noDestino.x - self.x) + (noDestino.y - self.y))
def calcCustoF(self, noDestino):
self.calcCustoH(noDestino)
self.calcCustoG()
self.custoF = self.custoH + self.custoG
def calcCustoG(self):
no = self
custo = 0
while no.pai:
no = no.pai
custo += 1
self.setCustoG(custo)
def getCustoF(self):
return self.custoF
class AStar:
def __init__(self, mapa, inicio_x, inicio_y, dest_x, dest_y):
self.mapa = mapa
self.inicio_x = inicio_x
self.inicio_y = inicio_y
self.dest_x = dest_x
self.dest_y = dest_y
self.listaAberta = []
self.listaFechada = []
self.noDestino = Node(self.dest_x, self.dest_y, mapa[dest_x][dest_y])
self.noInicial = Node(self.inicio_x, self.inicio_y, mapa[inicio_x][inicio_y])
self.noAtual = self.noInicial
self.iniciaBusca()
def getCaminho(self, no):
caminho = []
caminho.append([no.getX(),no.getY()])
while no.getPai():
no = no.getPai()
caminho.append([no.getX(),no.getY()])
self.novoMapa(caminho)
def showMapa(self, mapa):
for j in mapa:
print j
def novoMapa(self, caminho):
self.showMapa(self.mapa)
print "\n ---------------------//--------------------- \n"
mapa = self.mapa
for x in range(0,len(self.mapa)):
for y in range(0,len(self.mapa[x])):
if [x,y] in caminho:
mapa[x][y] = 10
self.showMapa(mapa)
def verificaFim(self):
if self.noAtual is not None:
if self.noAtual == self.noDestino:
print "\n -- achou -- \n"
self.getCaminho(self.noAtual)
return True
else:
return False
else:
print " -- não achou -- "
return True
def iniciaBusca(self):
self.listaFechada.append(self.noAtual)
while not self.verificaFim():
self.noAtual = self.getAdjacenteMenorValor()
def detectaAdjacentes(self):
x = self.noAtual.getX()
y = self.noAtual.getY()
# -- north
if (self.mapa[x - 1][y] and self.mapa[x - 1][y] > 0):
noNorte = Node(x - 1, y, self.mapa[x - 1][y], self.noAtual)
if noNorte not in self.listaFechada:
if noNorte not in self.listaAberta:
self.listaAberta.append(noNorte)
self.noAtual.setNoNorte(noNorte)
self.noAtual.getNoNorte().calcCustoF(self.noDestino);
# -- south
if (self.mapa[x + 1][y] and self.mapa[x + 1][y] > 0):
noSul = Node(x + 1, y, self.mapa[x + 1][y], self.noAtual)
if noSul not in self.listaFechada:
if noSul not in self.listaAberta:
self.listaAberta.append(noSul)
self.noAtual.setNoSul(noSul)
self.noAtual.getNoSul().calcCustoF(self.noDestino);
# -- east
if (self.mapa[x][y + 1] and self.mapa[x][y + 1] > 0):
noLeste = Node(x, y + 1, self.mapa[x][y + 1], self.noAtual)
if noLeste not in self.listaFechada:
if noLeste not in self.listaAberta:
self.listaAberta.append(noLeste)
self.noAtual.setNoLeste(noLeste)
self.noAtual.getNoLeste().calcCustoF(self.noDestino);
# -- west
if (self.mapa[x][y - 1] and self.mapa[x][y - 1] > 0):
noOeste = Node(x, y - 1, self.mapa[x][y - 1], self.noAtual)
if noOeste not in self.listaFechada:
if noOeste not in self.listaFechada:
self.listaAberta.append(noOeste)
self.noAtual.setNoOeste(noOeste)
self.noAtual.getNoOeste().calcCustoF(self.noDestino);
def getAdjacenteMenorValor(self):
self.detectaAdjacentes()
menor = None
for x in self.listaAberta:
if menor:
if x.getCustoF() < menor.getCustoF():
menor = x
else:
menor = x
self.listaAberta = [s for s in self.listaAberta if s != menor] # remove o menor da lista aberta
self.listaFechada.append(menor) # coloca o menor na lista fechada
return menor
def calcCustoF(self, no, noDestino):
if no.x > noDestino.x:
if no.y > noDestino.y:
return ((no.x - noDestino.x) + (no.y - noDestino.y))
elif no.y < noDestino.y:
return ((no.x - noDestino.x) + (noDestino.y - no.y))
elif no.x < noDestino.x:
if no.y > noDestino.y:
return ((noDestino.x - no.x) + (no.y - noDestino.y))
elif no.y < noDestino.y:
return ((noDestino.x - no.x) + (noDestino.y - no.y))
if __name__ == '__main__':
# -- tipo: bloco(-8), piso(11)
# y y y y y y y y y y y y y y y y
mapa = [[-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8], # x
[-8,11,11,-8,11,11,11,11,-8,11,11,11,11,11,11,-8], # x
[-8,11,11,-8,11,11,11,11,-8,11,11,11,11,11,11,-8], # x
[-8,11,-8,-8,11,-8,11,11,11,11,11,11,11,-8,11,-8], # x
[-8,11,11,-8,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,-8], # x
[-8,11,11,-8,-8,11,-8,11,11,11,11,11,-8,11,11,-8], # x
[-8,11,-8,11,11,11,11,-8,11,11,11,11,-8,11,-8,-8], # x
[-8,11,11,11,11,-8,11,11,-8,-8,-8,-8,-8,11,11,-8], # x
[-8,11,11,11,11,11,-8,11,11,11,-8,11,11,11,11,-8], # x
[-8,11,11,11,11,11,11,-8,11,11,-8,11,11,11,11,-8], # x
[-8,11,11,11,11,11,11,-8,11,11,11,11,11,11,11,-8], # x
[-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8,-8]] # x
AStar(mapa, 1, 1, 10, 14)