用Java实现最短路径算法的数据结构

Question

我一直在做一些室内导航，需要找到两个特定节点之间的最短路径。 通过进行一些搜索，发现A *算法比dijkstra算法更有效。 但是我不知道该如何处理我的原始数据：

1. 节点信息：包含节点ID和x，y坐标，共三个数字。 例如， {node id = 1, x = 0, y = 0}, {node id = 2, x = 1, y = 1}
2. 路径信息：包含一组节点ID作为路径的中间节点。 例如，路径= {1, 2, 3, 4}

如您所见，这些信息没有在许多最短路径算法中用作“权重”的“距离”值，这意味着我必须在实现任何路径查找算法之前计算两个相邻节点之间的距离。

没有太多的编码经验，这可能会让我不知所措。 有人可以从关于如何创建存储节点信息和路径信息并进一步通过节点ID引用数据结构的基本概念中帮助我。

Answer 1

这是以某种方式基于意见的，并且取决于您要实现它的方式。

我建议一个类代表一个节点，一个代表边缘：

class Node {
    Node previousNode;
    double weight;    // actual cost to reach this node
    ...  // problem specific attributes (id, x, y)
}

class Edge {
    Node node1, node2;
    double weight;    // cost to 'use' this edge
    ... // problem specific attributes (road number?)
}

最终，将一个字段添加到Node以容纳在该Node处开始/结束的所有Edge会很有帮助。

如果成本等于距离并且两个相连节点之间的距离只是欧几里得距离，则Edge类对于导航可能不是必需的。

Answer 2

因为您将要使用启发式方法，所以我建议：

class Node {
    Node prevNode;  //parent node
    int x;
    int y;
    int gn;    // cost to reach this node
    float hn;  // node's heuristic value
    float fn;  // evaluation function. Optional, you could do gn + hn
}

扩展节点之前，您需要计算到达每个子节点的距离。

扩展节点时（使用评估功能）：

g（节点） = g（父 节点） + 距离（父节点）

f（节点） = g（节点） + h（节点）