摘要：以下是用 IEC 61131-3 语言设计的A*程序。该程序对自动导航车的自动控制有一定参考意义。

以下是用 IEC 61131-3 语言设计的A*程序。该程序对自动导航车的自动控制有一定参考意义。

// 定义节点数据类型

TYPE nodeType : STRUCT

x : INT;

y : INT;

cost : INT;

heuristic : INT;

parent_x : INT;

parent_y : INT;

END_STRUCT

// 定义地图数据类型

TYPE MapType : ARRAY [0..99, 0..99] OF BOOL;

// 定义常量

CONSTANT

OBSTACLE : BOOL := TRUE;

FREE_SPACE : BOOL := FALSE;

END_CONSTANT

// 启发式函数

FUNCTION Heuristic : INT

VAR_INPUT

node1 : NodeType;

node2 : NodeType;

END_VAR

Heuristic := ABS(node1.x - node2.x) + ABS(node1.y - node2.y);

END_FUNCTION

// 检查节点是否有效

FUNCTION IsValid : BOOL

VAR_INPUT

x : INT;

y : INT;

grid : MapType;

END_VAR

IF x = UPPER_BOUND(grid, 1) OR y = UPPER_BOUND(grid, 2) THEN

RETURN FALSE;

END_IF;

IF grid[x, y] = OBSTACLE THEN

RETURN FALSE;

ELSE

RETURN TRUE;

END_IF;

END_FUNCTION

// 错误类型定义

TYPE ErrorType : (

NoPathFound,

InvalidStartOrGoal,

OutOfBounds

)

// A* 算法主函数

FUNCTION AStar : ARRAY [0..99] OF NodeType

VAR_INPUT

grid : MapType;

start_x : INT;

start_y : INT;

goal_x : INT;

goal_y : INT;

END_VAR

VAR

open_list : ARRAY [0..99] OF NodeType;

closed_list : ARRAY [0..99, 0..99] OF BOOL;

current_node : NodeType;

new_x : INT;

new_y : INT;

new_cost : INT;

new_heuristic : INT;

new_node : NodeType;

i : INT;

error : ErrorType;

END_VAR

// 边界条件检查

IF start_x = UPPER_BOUND(grid, 1) OR start_y = UPPER_BOUND(grid, 2) THEN

error := OutOfBounds;

RETURN;

END_IF;

IF goal_x = UPPER_BOUND(grid, 1) OR goal_y = UPPER_BOUND(grid, 2) THEN

error := OutOfBounds;

RETURN;

END_IF;

// 初始化起始节点

current_node.x := start_x;

current_node.y := start_y;

current_node.cost := 0;

current_node.heuristic := Heuristic(current_node, NodeType{goal_x, goal_y, 0, 0, 0, 0});

open_list[0] := current_node;

i := 1;

WHILE i > 0 DO

// 取出最小总成本节点

current_node := open_list[0];

SHIFT(open_list, 1);

i := i - 1;

// 到达目标

IF current_node.x = goal_x AND current_node.y = goal_y THEN

// 回溯路径

FOR j := 0 TO 99 DO

open_list[j].x := 0;

open_list[j].y := 0;

open_list[j].cost := 0;

open_list[j].heuristic := 0;

open_list[j].parent_x := 0;

open_list[j].parent_y := 0;

END_FOR;

RETURN open_list;

END_IF;

closed_list[current_node.x, current_node.y] := TRUE;

FOR dx := -1 TO 1 DO

FOR dy := -1 TO 1 DO

new_x := current_node.x + dx;

new_y := current_node.y + dy;

IF IsValid(new_x, new_y, grid) THEN

new_cost := current_node.cost + 1;

new_heuristic := Heuristic(NodeType{new_x, new_y, 0, 0, 0, 0}, NodeType{goal_x, goal_y, 0, 0, 0, 0});

new_node.x := new_x;

new_node.y := new_y;

new_node.cost := new_cost;

new_node.heuristic := new_heuristic;

new_node.parent_x := current_node.x;

new_node.parent_y := current_node.y;

IF NOT closed_list[new_x, new_y] THEN

// 插入新节点到开放列表

open_list[i] := new_node;

i := i + 1;

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