㈠ 從原點出發,遍歷50個點,再回到原點的最短路徑,求matlab程序
據 Drew 所知最短路經演算法現在重要的應用有計算機網路路由演算法,機器人探路,交通路線導航,人工智慧,游戲設計等等。美國火星探測器核心的尋路演算法就是採用的D*(D Star)演算法。
最短路經計算分靜態最短路計算和動態最短路計算。
靜態路徑最短路徑演算法是外界環境不變,計算最短路徑。主要有Dijkstra演算法,A*(A Star)演算法。
動態路徑最短路是外界環境不斷發生變化,即不能計算預測的情況下計算最短路。如在游戲中敵人或障礙物不斷移動的情況下。典型的有D*演算法。這是Drew程序實現的10000個節點的隨機路網三條互不相交最短路真實路網計算K條路徑示例:節點5696到節點3006,三條最快速路,可以看出路徑基本上走環線或主幹路。黑線為第一條,蘭線為第二條,紅線為第三條。約束條件系數為1.2。共享部分路段。 顯示計算部分完全由Drew自己開發的程序完成。 參見 K條路演算法測試程序
Dijkstra演算法求最短路徑:
Dijkstra演算法是典型最短路演算法,用於計算一個節點到其他所有節點的最短路徑。主要特點是以起始點為中心向外層層擴展,直到擴展到終點為止。Dijkstra演算法能得出最短路徑的最優解,但由於它遍歷計算的節點很多,所以效率低。
Dijkstra演算法是很有代表性的最短路演算法,在很多專業課程中都作為基本內容有詳細的介紹,如數據結構,圖論,運籌學等等。
Dijkstra一般的表述通常有兩種方式,一種用永久和臨時標號方式,一種是用OPEN, CLOSE表方式,Drew為了和下面要介紹的 A* 演算法和 D* 演算法表述一致,這里均採用OPEN,CLOSE表的方式。
大概過程:
創建兩個表,OPEN, CLOSE。
OPEN表保存所有已生成而未考察的節點,CLOSED表中記錄已訪問過的節點。
1. 訪問路網中里起始點最近且沒有被檢查過的點,把這個點放入OPEN組中等待檢查。
2. 從OPEN表中找出距起始點最近的點,找出這個點的所有子節點,把這個點放到CLOSE表中。
3. 遍歷考察這個點的子節點。求出這些子節點距起始點的距離值,放子節點到OPEN表中。
4. 重復2,3,步。直到OPEN表為空,或找到目標點。
這是在drew 程序中4000個節點的隨機路網上Dijkstra演算法搜索最短路的演示,黑色圓圈表示經過遍歷計算過的點由圖中可以看到Dijkstra演算法從起始點開始向周圍層層計算擴展,在計算大量節點後,到達目標點。所以速度慢效率低。
提高Dijkstra搜索速度的方法很多,據Drew所知,常用的有數據結構採用Binary heap的方法,和用Dijkstra從起始點和終點同時搜索的方法。
推薦網頁:http://www.cs.ecnu.e.cn/assist/js04/ZJS045/ZJS04505/zjs045050a.htm
簡明扼要介紹Dijkstra演算法,有圖解顯示和源碼下載。
A*(A Star)演算法:啟發式(heuristic)演算法
A*(A-Star)演算法是一種靜態路網中求解最短路最有效的方法。
公式表示為: f(n)=g(n)+h(n),
其中f(n) 是節點n從初始點到目標點的估價函數,
g(n) 是在狀態空間中從初始節點到n節點的實際代價,
h(n)是從n到目標節點最佳路徑的估計代價。
保證找到最短路徑(最優解的)條件,關鍵在於估價函數h(n)的選取:
估價值h(n)<= n到目標節點的距離實際值,這種情況下,搜索的點數多,搜索范圍大,效率低。但能得到最優解。
如果 估價值>實際值, 搜索的點數少,搜索范圍小,效率高,但不能保證得到最優解。
估價值與實際值越接近,估價函數取得就越好。
例如對於幾何路網來說,可以取兩節點間歐幾理德距離(直線距離)做為估價值,即f=g(n)+sqrt((dx-nx)*(dx-nx)+(dy-ny)*(dy-ny));這樣估價函數f在g值一定的情況下,會或多或少的受估價值h的制約,節點距目標點近,h值小,f值相對就小,能保證最短路的搜索向終點的方向進行。明顯優於Dijstra演算法的毫無無方向的向四周搜索。
conditions of heuristic
Optimistic (must be less than or equal to the real cost)
As close to the real cost as possible
主要搜索過程:
創建兩個表,OPEN表保存所有已生成而未考察的節點,CLOSED表中記錄已訪問過的節點。
遍歷當前節點的各個節點,將n節點放入CLOSE中,取n節點的子節點X,->算X的估價值->
While(OPEN!=NULL)
{
從OPEN表中取估價值f最小的節點n;
if(n節點==目標節點) break;
else
{
if(X in OPEN) 比較兩個X的估價值f //注意是同一個節點的兩個不同路徑的估價值
if( X的估價值小於OPEN表的估價值 )
更新OPEN表中的估價值; //取最小路徑的估價值
if(X in CLOSE) 比較兩個X的估價值 //注意是同一個節點的兩個不同路徑的估價值
if( X的估價值小於CLOSE表的估價值 )
更新CLOSE表中的估價值; 把X節點放入OPEN //取最小路徑的估價值
if(X not in both)
求X的估價值;
並將X插入OPEN表中;//還沒有排序
}
將n節點插入CLOSE表中;
按照估價值將OPEN表中的節點排序; //實際上是比較OPEN表內節點f的大小,從最小路徑的節點向下進行。
}
㈡ 利用MATLAB遍歷演算法如何計算圖像指定區域像素點
imread就可以讀入圖像坐標就是x,y的碰嘩值除以分辨拿蘆率圖像在matlab里就是一個矩陣用行列號找就可以比如圖像a左上角坐標為(0,0),其坐標(100,100)笑敏行的點的像素為a(101,101)