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var num=15;
var chess = document.getElementById("mycanvas");
var context = chess.getContext('2d'); //渲染2D图像
var tree=[]; //树
var islink=[]; //连通表
var value=[]; //树结点的大小
var astarclick=1;
var bfsclick=1;
var antclick=1;
function block(n) //定义block结构体 n为编号
{
this.m=n;
this.x=parseInt(n/num);
this.y=n%num;
this.F=0;
this.G=0;
this.H=0;
this.parent=null;
this.time=time;
}
//以(25,25)为左上点
function drawChessBoard()//绘画
{
for(var i=0;i<num+1;i++)
{
context.strokeStyle='gray';//灰色画笔 可选区域
context.moveTo(25+i*30,25);//垂直方向画num根线,相距30px;
context.lineTo(25+i*30,25+30*num);
context.stroke();
context.moveTo(25,25+i*30);//水平方向画num根线,相距30px;棋盘为14*14;
context.lineTo(25+30*num,25+i*30);
context.stroke();
}
drawRect(29,29,20,20,'blue');
drawRect(450,450,20,20,'#ff4433');
}
function drawRect(x,y,width,height,color)
{
context.fillStyle=color;
context.fillRect(x,y,width,height);
}
function getnei(n)//获得邻居号 random
{
var a= new block(n);
var x=a.x;//要精确成整数(首先是JavaScipt中变量无Int、float类型之分
var y=a.y; //a/num为小数
var mynei=new Array();//储存邻居编号(还原)
if(x-1>=0){mynei.push((x-1)*num+y);}//上节点
if(x+1<num){mynei.push((x+1)*num+y);}//下节点
if(y+1<num){mynei.push(x*num+y+1);}//有节点
if(y-1>=0){mynei.push(x*num+y-1);}//下节点
var ran=parseInt(Math.random() * mynei.length );//Math.random()返回0-1之间的数
return mynei[ran]; //返回一个随机的邻居
}
//n为当前节点编号
//tree[][]中存的是该节点的双亲节点
// 递归算法
// getRoot(n)返回根节点编号
// n为根节点时返回n
// n为子节点是,返回getRoot(n的双亲)
function getRoot(n)
{
var a= new block(n);
if(tree[a.x][a.y]>0)//大于0是为子节点 根节点n的tree[][]=0
{
return getRoot(tree[a.x][a.y]);
}
else
return n;
}
//计算树的大小 均为从根节点开始到树结束的H
function getvalue(n)
{
var a= new block(n);
if(tree[a.x][a.y]>0)//为子树时
{
return value[a.x][a.y]=getvalue(tree[a.x][a.y]);
}
else return value[a.x][a.y];
}
//合并两个树
//union(a,b)合并两树
//首先是当a,b为根节点时,置m并到n树上,n.value+=m.value
//m.tree[][]置为n
//若a,b不为根节点时,找到根节点
// 小树成为大树的子树
function union(n,m) //合并某两个点即将其根节点union
{
var nRoot=getRoot(n);
var mRoot=getRoot(m);
var a= new block(n);
var b= new block(m);
var aR= new block(nRoot);
var bR= new block(mRoot);
if(nRoot==mRoot)
{
}
else
{
if(getvalue(nRoot)>=getvalue(mRoot)) //将mRoot的加到nRoot树上
{
value[a.x][a.y]+=value[b.x][b.y];
tree[bR.x][bR.y]=nRoot;
}
else //将nRoot的加到mRoot树上
{
value[b.x][b.y]+=value[a.x][a.y];
tree[aR.x][aR.y]=mRoot;
}
}
}
function drawline(n,m)
{
var a= new block(n);
var b= new block(m);
var x=(a.x+b.x)/2;
var y=(a.y+b.y)/2;
//左右方向
if(a.x-b.x==1||a.x-b.x==-1)
{
context.strokeStyle='white';
context.fillStyle='white';
context.fillRect(x*30+39,y*30+26,2,28);
}
else//上下方向
{
context.strokeStyle='white';
context.fillStyle='white';
context.fillRect(x*30+26,y*30+39,28,2);
}
}
function clearCanvas() //清空地图
{
var chess = document.getElementById("mycanvas");
var context = chess.getContext('2d');
chess.height=chess.height;
chess.width=chess.width;
}
function linkedToFirst()
{
for(var i=0;i<=num*num-1;i++)
{
if(getRoot(0)!=getRoot(i))
return false;
}
return true;
}
function drawPathRect(x,y)
{
context.fillStyle="rgba(333,255,0,0.6)";
context.fillRect(x,y,30,30);
}
function drawPath2Rect(x,y)
{
context.fillStyle="rgba(122,2,333,0.6)";
context.fillRect(x,y,30,30);
}
function drawAstarOpenRect(x,y)
{
context.fillStyle="rgba(11,255,33,0.2)";
context.fillRect(x,y,30,30);
}
function drawBFSOpenRect(x,y)
{
context.fillStyle="rgba(0,223,245,0.2)";
context.fillRect(x,y,30,30);
}
/**************************************
* Astar算法
* *************************************/
var open1=new LinkList();
var close1=new LinkList();
var cost =1;
//进open1表的为block
//计算结点nblk的G
//移动的步数为G
function calcG(nblk)
{
var curblk=nblk;
var extraG=cost;
var parentG=getRoot(curblk.m)==-1?0:curblk.parent.G;
return extraG+parentG;
}
//将与end的欧氏距离或曼哈顿距离作为结点nblk的H
//H*为当前块到终点的距离>x与y的曼哈顿距离>x与y的欧氏距离>H
//均满足H<H*
//考虑H越接近H*越优,因而取曼哈顿距离
function calcH(nblk,end)
{
var curblk=nblk;
var e=end;
return e.x-curblk.x+e.y-curblk.y;
//return Math.sqrt((e.x-curblk.x)*(e.x-curblk.x)+(e.y-curblk.y)*(e.y-curblk.y));
}
//F=G+H
function calcF(nblk)
{
var curblk=nblk;
return curblk.G+curblk.H;
}
//返回block n的可遍历的所有邻居的编号链表
function getsurroudblocks(n)
{
var surroundBlock=new LinkList();
x=n.x;
y=n.y;
if(y-1>=0)
{
var m=new block(x*num+y-1);
if(isAstarCanReach(n,m))
{
m.parent=n;
surroundBlock.insert(m);
}
}//上节点
if(y+1<num)
{
var m=new block(x*num+y+1);
if(isAstarCanReach(n,m))
{
m.parent=n;
surroundBlock.insert(m);
}
}//下节点
if(x+1<num)
{
var m=new block((x+1)*num+y);
if(isAstarCanReach(n,m))
{
m.parent=n;
surroundBlock.insert(m);
}
}//右节点
if(x-1>=0)
{
var m=new block((x-1)*num+y);
if(isAstarCanReach(n,m))
{
m.parent=n;
surroundBlock.insert(m);
}
}//左节点
return surroundBlock;
}
//返回F最小的block
function getLeastFBlock()
{
if(!open1.isEmpty())
{
var resBlock=open1.head.next.element;
for(var i=0;i<open1.length;i++)
{
var curiBlock=open1.findNumNode(i);
if(curiBlock.F < resBlock.F)
resBlock=curiBlock;
return resBlock;
}
return null;
}
}
//判断nblock是否在open1表里
function isInlist(open1,nblock)
{
if(open1.length==0)
{
return null;
}
else
{
for(var i=0;i<open1.length;i++)
{
var iblk=open1.findNumNode(i);
if(nblock.x==iblk.x && nblock.y==iblk.y)
{
return open1;
}
}
return null;
}
}
function isAstarCanReach(curblk,target)
{
if(islink[curblk.m][target.m]==0||isInlist(close1,target)||curblk==target)
return false;
else
return true;
}
function returnPath(find,end)
{
if(!find)
return false;
else
{
var curblk=end;
while(curblk!=null)
{
drawPathRect(25+30*curblk.x,25+30*curblk.y);
var m=curblk.parent;
curblk=m;
}
}
}
//start end 为block
function AstarfindPath(start,end)
{
open1.clear();
close1.clear();
open1.insert(start); //首先将起点加入open1表
drawAstarOpenRect(25,25);
while(!open1.isEmpty()&&!isInlist(open1,end)) //若为空,结束遍历
{
var curblk=getLeastFBlock(); //curblk为open1表中F值最小的结点
var surround=getsurroudblocks(curblk);//Block类型 得到curblk的邻居结点表
open1.remove(curblk); //将curblk移出遍历表(因为已遍历结束)
close1.insert(curblk); //将curblk加入close1表
curblk.F=0;
curblk.H=0;
curblk.G=0;
for(var i=0;i<surround.length;i++) //依次遍历surround中的所有结点(Block类型)
{
var target=surround.findNumNode(i); //设置本次的目标target
if(isInlist(open1,target)==null) //如果target不在open1表中
{
target.parent=curblk; //完成初始化
target.G=calcG(target);
target.H=calcH(target,end);
target.F=calcF(target);
open1.insert(target); // 加入open1表
drawAstarOpenRect(25+target.x*30,25+target.y*30);
}
else//若target在open1中则
{
var tempG=calcG(target);//重新计算G值
if(tempG<target.G)//若重新计算后G要小则更新
{
target.parent = curblk;//修改指针
target.G = tempG;
target.F = calcF(target);
}
}
var resBlock=isInlist(open1,end);//如果end在open1表中则返回resBlock(即当前的open1表),算法结束
if(target.m===224)
{
end.parent=curblk;
return resBlock;
}
}
}
return null;
}
console.time("Astar");
function aStar()
{
var find=AstarfindPath(start,end);
returnPath(find,end);
}
console.timeEnd("Astar");
/**************************************
* 宽度优先搜索算法
* *************************************/
var direction=
[
[0,1],
[0,-1],
[1,0],
[-1,0]
];
function isInArray(open2,nblock)
{
if(open2.length==0)
{
return null;
}
else
{
for(var i=0;i<open2.length;i++)
{
var iblk=open2[i];
if(nblock.x==iblk.x && nblock.y==iblk.y)
{
return open2;
}
}
return null;
}
}
function isBFSCanReach(nblock,mblock)
{
if(islink[nblock.m][mblock.m]==0||mblock==nblock||isInArray(close2,mblock))
return false;
else
return true;
}
var open2=new Array();
var close2=new Array();
console.time("BFS");
function BFS(start,end)
{
open2.length=0;
close2.length=0;
open2.push(start);
drawBFSOpenRect(25,25);
while(open2.length!=0)
{
var curblk;
curblk=open2.shift();
close2.push(curblk);
for(var i=0;i<4;i++)
{
var surroundBlock_x=curblk.x+direction[i][0];
var surroundBlock_y=curblk.y+direction[i][1];
if(surroundBlock_x>=0&&surroundBlock_x<num&&surroundBlock_y>=0&&surroundBlock_y<num)
{
var surroundBlock=new block(surroundBlock_x*num+surroundBlock_y)
if(isBFSCanReach(curblk,surroundBlock)&&!isInArray(open2,surroundBlock))
{
surroundBlock.parent=curblk;
drawBFSOpenRect(surroundBlock.x*30+25,surroundBlock.y*30+25);
open2.push(surroundBlock);
}
if(surroundBlock.m==224)
{
end.parent=curblk;
var outblk=end;
while(outblk!=null)
{
drawPathRect(25+30*outblk.x,25+30*outblk.y);
var m=outblk.parent;
outblk=m;
}
return true;
}
}
}
}
return false;
}
console.timeEnd("BFS");
/***********************
蚁群算法OS
一个食物信息素数组food[][]
***********************/
var food=[];
var time=200000;//迭代次数
var besttour=[];//最短的路径
var antpast=[];
function drawAntsRect(x,y)
{
context.fillStyle="rgba(555,222,22,0.06)";
context.fillRect(x,y,30,30);
}
//每只蚂蚁
function ant(name)
{
this.name=name;
this.tour=[];//路径
this.getAntnext=getAntnext;
this.pherChoose=pherChoose;
this.isantCanReach=isantCanReach;
}
//信息素更新表
//每一轮结束后更新信息素
function getFoodPheromone()
{
for(var i=0;i<num*num;i++)//更新的是整个地图,有输出所有蚂蚁走过的点的信息素浓度
{
food[i]+=200*antpast[i];
if(food[i]>0)
{
food[i]-=0.5;
}
antpast[i]=0;
}
}
//判断蚂蚁是否可到下一个节点
function isantCanReach(nblock,mblock)
{
//是否连通,是否相同
if(islink[nblock.m][mblock.m]==0||mblock==nblock)
return false;
else
return true;
}
//产生信息素选择下一步的节点
function pherChoose(curblk)
{
var chooseList=[]; //一个移动表
var phre=[]; //记录信息素的浓度
var p=[]; //记录选择概率
var j=0;
for(var i=0;i<4;i++)
{
var surBlock_x=curblk.x+direction[i][0];
var surBlock_y=curblk.y+direction[i][1];//产生下一个节点
if(surBlock_x>=0&&surBlock_x<num&&surBlock_y>=0&&surBlock_y<num)
{
var surBlock=new block(surBlock_x*num+surBlock_y)
if(ant[this.name].isantCanReach(curblk,surBlock))
{
chooseList.push(surBlock);//如果可以加入移动表
phre[j]=food[surBlock.m];//可选移动节点的信息素浓度表
j++;
}
}
}
if(chooseList==null)
{
return false;
}
var choose=Math.random();
var sum=0;
for(var i=0;i<j;i++)//计算总浓度
{
sum +=phre[i];
}
if(sum!=0)//sum!=0,轮盘赌选择
{
for(var i=0;i<j;i++)
{
var allP=0;
p[i]=phre[i]/sum;
allP+=p[i];
if(choose<allP) //表明选择了i
{
ant[this.name].tour.push(chooseList[i]);
chooseList[i].time=time;
}
}
}
else//没有信息素直接选择第一个下一节点
{
if(j==1)
{
ant[this.name].tour.push(chooseList[j-1]);
}
else
{
var a =Math.round((choose*10000+1333)%(j-1)) ;
ant[this.name].tour.push(chooseList[a]);
}
}
}
var bestant=0;
var bestlength;
var backblk;
var flag=0;
var drawpath=0;
var antget=[];
function getAntnext()//获得下一步
{
var last=ant[this.name].tour.length; //最新的节点编号+1
var CBLK=ant[this.name].tour[last-1];//得到最新节点
ant[this.name].pherChoose(CBLK);//选择下一步
drawAntsRect(25+30*CBLK.x,25+30*CBLK.y)//画出节点
var last=ant[this.name].tour.length;
//如果找到了就可以开始回去
if(ant[this.name].tour[last-1].m==224)
{
antget.push(ant[this.name].name);
if(flag==0)
{
bestlength=ant[this.name].tour.length;
flag=1;
}
if(ant[this.name].tour.length<=bestlength)
{
bestant=ant[this.name].name;
besttour.length=0;
bestlength=ant[this.name].tour.length;
while(ant[this.name].tour!=0)
{
backblk=ant[this.name].tour.pop();
besttour.push(backblk);
antpast[backblk.m]=1;
}
}
ant[this.name].tour.length=0;
var blk=new block(0);
ant[this.name].tour.push(blk);
}
}
console.time("antColony");
function antColony()
{
for(var i=0;i<100;i++)
{
ant[i]= new ant(i);
var blk=new block(0);
ant[i].tour.push(blk);//初始节点加入当前蚂蚁的路径
}
for(var i=0;i<num*num;i++)
{
food[i]=0;
antpast[i]=0;
}
food[224]=200000;
while(time>=0)
{
for(var i=0;i<100;i++)//每一轮遍历100只蚂蚁均走一步
{
ant[i].getAntnext();
}
getFoodPheromone();//更新信息素
time--;
}
for(var i=0;i<bestlength;i++)
{
var pathblk=besttour.pop();
drawpath++;
drawPath2Rect(25+30*pathblk.x,25+30*pathblk.y);//输出最短路径
}
}
console.timeEnd("antColony");
/***********************/
/***********************/
//getRoot(0)!=getRoot(num*num-1)为迷宫生成的标志
//改为如下是为了消除封闭方格
function updateMaze()
{
astarclick=1;
bfsclick=1;
antclick=1;
for(var i=0;i<num;i++)
{
tree[i]=[];
for(var j=0;j<num;j++)
{
tree[i][j]=-1;
}
}
for(var i=0;i<num;i++)
{
value[i]=[];
for(var j=0;j<num;j++)
{
value[i][j]=1;
}
}
for(var i=0;i<num*num;i++)
{
islink[i]=[];
for(var j=0;j<num*num;j++)
{
islink[i][j]=0;
}
}
drawChessBoard();
while(linkedToFirst()==0)
{
var n = parseInt(Math.random() * num*num );//产生一个小于225的随机数
var neighbor=getnei(n);
if(getRoot(n)==getRoot(neighbor)){continue;}
else//不在一个上
{
union(n,neighbor);
islink[n][neighbor]=1;islink[neighbor][n]=1;
drawline(n,neighbor);//划线
}
}
}
updateMaze();
var start=new block(0);
var end=new block(224);