[go] Go 언어와 로봇 경로 계획 알고리즘

07 Dec 2023

로봇 경로 계획은 로봇이 주어진 환경에서 목적지까지 이동하는 최적의 경로를 찾는 문제입니다. 이 문제는 다양한 분야에서 활용되며, 로봇 제조, 자율주행차, 드론 등 다양한 응용분야에서 사용됩니다.

Go 언어(Golang)는 구글이 개발한 간단하고 효율적인 프로그래밍 언어로, 분산 시스템 및 병렬 처리를 위해 특히 좋은 성능을 보여줍니다. Go 언어를 사용하여 로봇 경로 계획 알고리즘을 구현하는 것은 효율적이고 빠른 실행 속도를 제공할 수 있습니다.

로봇 경로 계획 알고리즘 - Dijkstra 알고리즘

로봇 경로 계획 알고리즘 중 Dijkstra 알고리즘은 널리 사용되는 알고리즘 중 하나입니다. 이 알고리즘은 그래프에서 시작 노드로부터 모든 노드까지의 최단 경로를 찾아내는 데에 사용됩니다.

Go 언어에서 Dijkstra 알고리즘을 구현하기 위해서는 그래프의 노드와 간선을 표현하는 자료구조를 생성하고, 시작 노드부터 각 노드까지의 최단 거리를 계산할 수 있는 함수를 작성해야 합니다. 이를 위해 우선순위 큐를 사용하여 최단 거리가 작은 노드부터 방문하도록 할 수 있습니다.

다음은 Go 언어로 Dijkstra 알고리즘을 구현한 예제 코드입니다:

package main

import "container/heap"

type Node struct {
    id       int
    distance int
}

type PriorityQueue []*Node

func (pq PriorityQueue) Len() int { return len(pq) }
func (pq PriorityQueue) Less(i, j int) bool {
    return pq[i].distance < pq[j].distance
}
func (pq PriorityQueue) Swap(i, j int) {
    pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i]
}
func (pq *PriorityQueue) Push(x interface{}) {
    item := x.(*Node)
    *pq = append(*pq, item)
}
func (pq *PriorityQueue) Pop() interface{} {
    old := *pq
    n := len(old)
    item := old[n-1]
    *pq = old[0 : n-1]
    return item
}

func Dijkstra(graph map[int]map[int]int, start int, end int) int {
    distances := make(map[int]int)
    previous := make(map[int]int)
    pq := make(PriorityQueue, 0)

    for node := range graph {
        distances[node] = int(^uint(0) >> 1) // initialize distances to infinity
        previous[node] = -1
    }

    distances[start] = 0
    heap.Push(&pq, &Node{id: start, distance: 0})

    for len(pq) > 0 {
        current := heap.Pop(&pq).(*Node)

        if current.id == end {
            break
        }

        for next, weight := range graph[current.id] {
            distance := current.distance + weight
            if distance < distances[next] {
                distances[next] = distance
                previous[next] = current.id
                heap.Push(&pq, &Node{id: next, distance: distance})
            }
        }
    }

    return distances[end]
}

func main() {
    graph := make(map[int]map[int]int)
    graph[1] = map[int]int{2: 4, 3: 1}
    graph[2] = map[int]int{4: 5}
    graph[3] = map[int]int{2: 2, 5: 3}
    graph[4] = map[int]int{3: 1, 5: 1}
    graph[5] = map[int]int{}

    distance := Dijkstra(graph, 1, 5)
    println("Shortest distance:", distance)
}

위의 코드는 container/heap 패키지를 사용하여 우선순위 큐를 구현하고, Dijkstra 알고리즘을 Dijkstra 함수로 구현한 예시입니다. 주어진 그래프에서 시작 노드인 1부터 목적지 노드인 5까지의 최단 경로를 계산하고 그 거리를 출력합니다.

Go 언어를 사용하여 로봇 경로 계획 알고리즘을 구현할 때에는 위 예시처럼 Dijkstra 알고리즘을 활용하여 최적의 경로를 계산할 수 있습니다.

로봇 경로 계획 알고리즘 - Dijkstra 알고리즘

참고 자료