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Python - 加速星寻路算法

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我编写了我的第一个稍微复杂的算法，这是A Star Pathfinding算法的一个实现 . 我在实现图形时遵循了一些Python.org advice，因此字典包含每个节点也链接的所有节点 . 现在，因为这是游戏的全部，每个节点实际上只是节点网格中的一个区块，因此我如何计算启发式和偶尔引用它们 .

感谢timeit我知道我可以成功运行这个功能一秒钟一百多次 . 可以理解这让我有点不安，这是没有任何其他'游戏的东西'继续下去，如图形或计算游戏逻辑 . 所以我很想知道你们中是否有人可以加速我的算法，我完全不熟悉Cython或者它的亲属，我不能编写一行C.

没有更多的漫步，这是我的A Star功能 .

def aStar(self, graph, current, end):
    openList = []
    closedList = []
    path = []

    def retracePath(c):
        path.insert(0,c)
        if c.parent == None:
            return
        retracePath(c.parent)

    openList.append(current)
    while len(openList) is not 0:
        current = min(openList, key=lambda inst:inst.H)
        if current == end:
            return retracePath(current)
        openList.remove(current)
        closedList.append(current)
        for tile in graph[current]:
            if tile not in closedList:
                tile.H = (abs(end.x-tile.x)+abs(end.y-tile.y))*10 
                if tile not in openList:
                    openList.append(tile)
                tile.parent = current
    return path
python algorithm performance a-star

3 回答

  • 5

    一个简单的优化是使用集合而不是列表来打开和关闭集合 .

    openSet   = set()
closedSet = set()

    这将使所有 in 和 not in 测试O（1）而不是O（n） .

    回复于
  • 9

    我会使用已经说过的集合，但我也会使用堆来查找最小元素（将是下一个 current ） . 这将需要保持openSet和openHeap，但内存不应该真正使用它来使用键 . 就个人而言，我只是修改它来使用密钥 . 这应该不是很难 . 或者，您可以在堆中使用（tile.H，tile）元组 .

    另外，我会遵循aaronasterling的使用迭代而不是递归的想法，但是，我会将元素追加到 path 的末尾并在最后反转 path . 原因是在列表中的第0位插入一个项目非常慢，（我相信是O（N）），而如果我没记错的话，追加是O（1） . 该部分的最终代码是：

    def retracePath(c):
    path = [c]
    while c.parent is not None:
        c = c.parent
        path.append(c)
    path.reverse()
    return path

    我把返回路径放在最后，因为它似乎应该来自你的代码 .

    这是使用集合，堆和最后代码的最终代码：

    import heapq


def aStar(graph, current, end):
    openSet = set()
    openHeap = []
    closedSet = set()

    def retracePath(c):
        path = [c]
        while c.parent is not None:
            c = c.parent
            path.append(c)
        path.reverse()
        return path

    openSet.add(current)
    openHeap.append((0, current))
    while openSet:
        current = heapq.heappop(openHeap)[1]
        if current == end:
            return retracePath(current)
        openSet.remove(current)
        closedSet.add(current)
        for tile in graph[current]:
            if tile not in closedSet:
                tile.H = (abs(end.x - tile.x)+abs(end.y-tile.y))*10
                if tile not in openSet:
                    openSet.add(tile)
                    heapq.heappush(openHeap, (tile.H, tile))
                tile.parent = current
    return []
    回复于
  • 38

    如上所述，将 closedSet 设为一个集合 .

    我尝试将 openList 编码为堆 import heapq ：

    import heapq

def aStar(self, graph, current, end):
    closedList = set()
    path = []

    def retracePath(c):
        path.insert(0,c)
        if c.parent == None:
            return
        retracePath(c.parent)

    openList = [(-1, current)]
    heapq.heapify(openList)
    while openList:
        score, current = openList.heappop()
        if current == end:
            return retracePath(current)
        closedList.add(current)
        for tile in graph[current]:
            if tile not in closedList:
                tile.H = (abs(end.x-tile.x)+abs(end.y-tile.y))*10 
                if tile not in openList:
                    openList.heappush((tile.H, tile))
                tile.parent = current
    return path

    但是，你仍然需要在 if tile not in openList 搜索，所以我会这样做：

    def aStar(self, graph, current, end):
    openList = set()
    closedList = set()

    def retracePath(c):
        def parentgen(c):
             while c:
                 yield c
                 c = c.parent
        result = [element for element in parentgen(c)]
        result.reverse()
        return result

    openList.add(current)
    while openList:
        current = sorted(openList, key=lambda inst:inst.H)[0]
        if current == end:
            return retracePath(current)
        openList.remove(current)
        closedList.add(current)
        for tile in graph[current]:
            if tile not in closedList:
                tile.H = (abs(end.x-tile.x)+abs(end.y-tile.y))*10 
                openList.add(tile)
                tile.parent = current
    return []
    回复于

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