Unity中自带有NavMeshAgent寻路组件，很好用很方便，功能也挺多的，不过性能可能比不上A寻路算法，但是A算法也有一个缺点，就是寻的路线不一定是最短的，但却是较短的，可以满足寻路的需求。
简易地图
如图所示简易地图, 其中绿色方块的是起点 (用 A 表示), 中间蓝色的是障碍物, 红色的方块 (用B 表示) 是目的地. 为了可以用一个二维数组来表示地图, 我们将地图划分成一个个的小方块.
二维数组在游戏中的应用是很多的, 比如贪吃蛇和俄罗斯方块基本原理就是移动方块而已. 而大型游戏的地图, 则是将各种"地貌"铺在这样的小方块上.
寻路步骤
1. 从起点 A 开始, 把它作为待处理的方格存入一个"开启列表", 开启列表就是一个等待检查方格的列表.
2. 寻找起点 A 周围可以到达的方格, 将它们放入"开启列表", 并设置它们的"父方格"为 A.
3. 从"开启列表"中删除起点 A, 并将起点 A 加入"关闭列表", "关闭列表"中存放的都是不需要再次检查的方格
图中浅绿色描边的方块表示已经加入 “开启列表” 等待检查. 淡蓝色描边的起点 A 表示已经放入"关闭列表" , 它不需要再执行检查.
从 “开启列表” 中找出相对最靠谱的方块, 什么是最靠谱? 它们通过公式 F=G+H 来计算.
F = G + H
G 表示从起点 A 移动到网格上指定方格的移动耗费 (可沿斜方向移动).
H 表示从指定的方格移动到终点 B 的预计耗费 (H 有很多计算方法, 这里我们设定只可以上下左右移动).
我们假设横向移动一个格子的耗费为 10, 为了便于计算, 沿斜方向移动一个格子耗费是 14. 为了更直观的展示如何运算 FGH, 图中方块的左上角数字表示 F, 左下角表示 G, 右下角表示 H. 看看是否跟你心里想的结果一样?
从 “开启列表” 中选择 F 值最低的方格 C (绿色起始方块 A 右边的方块), 然后对它进行如下处理:
4. 把它从 “开启列表” 中删除, 并放到 “关闭列表” 中.
5. 检查它所有相邻并且可以到达 (障碍物和 “关闭列表” 的方格都不考虑) 的方格. 如果这些方格还不在 “开启列表” 里的话, 将它们加入 “开启列表”, 计算这些方格的 G, H 和 F 值各是多少, 并设置它们的 “父方格” 为 C.
6. 如果某个相邻方格 D 已经在 “开启列表” 里了, 检查如果用新的路径 (就是经过 C 的路径) 到达它的话, G 值是否会更低一些, 如果新的 G 值更低, 那就把它的 “父方格” 改为目前选中的方格 C, 然后重新计算它的 F 值和 G 值 (H 值不需要重新计算, 因为对于每个方块, H 值是不变的). 如果新的 G值比较高, 就说明经过 C 再到达 D 不是一个明智的选择, 因为它需要更远的路, 这时我们什么也不做.
如图, 我们选中了 C 因为它的 F 值最小, 我们把它从 “开启列表” 中删除, 并把它加入 “关闭列表”. 它右边上下三个都是墙, 所以不考虑它们. 它左边是起始方块, 已经加入到 “关闭列表” 了, 也不考虑. 所以它周围的候选方块就只剩下 4 个. 让我们来看看 C 下面的那个格子, 它目前的 G 是 14, 如果通过 C 到达它的话, G 将会是 10 + 10, 这比 14 要大, 因此我们什么也不做.
然后我们继续从 “开启列表” 中找出 F 值最小的, 但我们发现 C 上面的和下面的同时为 54, 这时怎么办呢? 这时随便取哪一个都行, 比如我们选择了 C 下面的那个方块 D.
D 右边已经右上方的都是墙, 所以不考虑, 但为什么右下角的没有被加进 “开启列表” 呢? 因为如果 C 下面的那块也不可以走, 想要到达 C 右下角的方块就需要从 “方块的角” 走了, 在程序中设置是否允许这样走. (图中的示例不允许这样走)
就这样, 我们从 “开启列表” 找出 F 值最小的, 将它从 “开启列表” 中移掉, 添加到 “关闭列表”.
再继续找出它周围可以到达的方块, 如此循环下去…
那么什么时候停止呢? —— 当我们发现 “开始列表” 里出现了目标终点方块的时候, 说明路径已经被找到.
如何找回所寻的路径呢？
除了起始方块, 每一个曾经或者现在还在 “开启列表” 里的方块, 它都有一个 “父方
块”, 通过 “父方块” 可以索引到最初的 “起始方块”, 这就是路径.
代码部分
先创建一个Point的类：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Point
{
public Point Parent { get; set; }
public float F { get; set; }
public float G { get; set; }
public float H { get; set; }
public int X { get; set; }
public int Y { get; set; }
public bool IsWall { get; set; }
public Point(int x,int y,Point parent=null)
{
X = x;
Y = y;
Parent = parent;
IsWall = false;
}
/// <summary>
/// 更新父节点的g值
/// </summary>
public void UpdateParent(Point parent,float g)
{
Parent = parent;
G = g;
F = G + H;
}
}再创建一个AStart算法的主要实现类：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class AStar : MonoBehaviour
{
private int mapWidth = 8;
private int mapHeight = 6;
private Point[,] map;
void Start()
{
InitMap();
Point start = map[2, 3];
Point end = map[6, 3];
FindPath(start, end);
ShowPath(start, end);
}
/// <summary>
/// 初始化地图
/// </summary>
private void InitMap()
{
map = new Point[mapWidth, mapHeight];
for (int y = 0; y < mapHeight; y++)
{
for (int x = 0; x < mapWidth; x++)
{
map[x, y] = new Point(x, y);
}
}
map[4, 2].IsWall = true;
map[4, 3].IsWall = true;
map[4, 4].IsWall = true;
}
/// <summary>
/// 创建Cube当做地图
/// </summary>
private void CreateCube(int x,int y,Color color)
{
GameObject go = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
go.transform.position = new Vector3(x, y, 0);
go.GetComponent<Renderer>().material.color = color;
}
/// <summary>
/// 显示路径坐标
/// </summary>
private void ShowPath(Point start, Point end)
{
Point temp = end;
while (true)
{
//Debug.Log(temp.X + "-" + temp.Y);
Color color = Color.gray;
if(temp==start)
{
color = Color.green;
}
if(temp==end)
{
color = Color.red;
}
CreateCube(temp.X, temp.Y, color);
if (temp.Parent == null)
break;
temp = temp.Parent;
}
for (int y = 0; y < mapHeight; y++)
{
for (int x = 0; x < mapWidth; x++)
{
if(map[x,y].IsWall)
{
CreateCube(x, y, Color.blue);
}
}
}
}
/// <summary>
/// 查找路径
/// </summary>
/// <param name="start">开始点</param>
/// <param name="end">目标点</param>
private void FindPath(Point start,Point end)
{
List<Point> openList = new List<Point>();
List<Point> closeList = new List<Point>();
openList.Add(start);
while(openList.Count>0)
{
Point point = FindMinFOfPoint(openList);
openList.Remove(point);
closeList.Add(point);
List<Point> surroundPointsList = GetSurroundPoints(point);
PointsFilter(surroundPointsList, closeList);
foreach (Point surroundPoint in surroundPointsList)
{
if(openList.IndexOf(surroundPoint)>-1)
{
float nowG = CalculateG(surroundPoint, point);
if(nowG<surroundPoint.G)
{
surroundPoint.UpdateParent(point, nowG);
}
}
else
{
surroundPoint.Parent = point;
CalculateF(surroundPoint, end);
openList.Add(surroundPoint);
}
}
//判断一下是否到达了目标点
if(openList.IndexOf(end)>-1)
{
break;
}
}
}
/// <summary>
/// 过滤掉关闭列表中的Point
/// </summary>
private void PointsFilter(List<Point> src,List<Point> closePoint)
{
foreach (Point p in closePoint)
{
if(src.IndexOf(p)>-1)
{
src.Remove(p);
}
}
}
private List<Point> GetSurroundPoints(Point point)
{
Point up = null, down = null, left = null, right = null;
Point lu = null, ld = null, ru = null, rd = null;
//取得上下左右的Point
if(point.Y<mapHeight-1)
{
up = map[point.X, point.Y + 1];
}
if(point.Y>0)
{
down = map[point.X, point.Y - 1];
}
if(point.X>0)
{
left = map[point.X - 1, point.Y];
}
if(point.X<mapWidth-1)
{
right = map[point.X + 1, point.Y];
}
//取得左上、左下、右上、右下的Point
if (left != null&& up != null)
{
lu = map[point.X - 1, point.Y + 1];
}
if(left!=null&&down!=null)
{
ld = map[point.X - 1, point.Y - 1];
}
if (right != null && up != null)
{
ru = map[point.X + 1, point.Y + 1];
}
if (right != null && down != null)
{
rd = map[point.X + 1, point.Y - 1];
}
List<Point> pointList = new List<Point>();
//周围的Point如果不是墙就可以走
if(up!=null&&up.IsWall==false)
{
pointList.Add(up);
}
if (down != null && down.IsWall == false)
{
pointList.Add(down);
}
if (left != null && left.IsWall == false)
{
pointList.Add(left);
}
if (right != null && right.IsWall == false)
{
pointList.Add(right);
}
//两边也不是墙才可以走
if(lu!=null&&lu.IsWall==false&&left.IsWall==false&&up.IsWall==false)
{
pointList.Add(lu);
}
if (ld != null && ld.IsWall == false && left.IsWall == false && down.IsWall == false)
{
pointList.Add(ld);
}
if (ru != null && ru.IsWall == false && right.IsWall == false && up.IsWall == false)
{
pointList.Add(ru);
}
if (rd != null && rd.IsWall == false && right.IsWall == false && down.IsWall == false)
{
pointList.Add(rd);
}
return pointList;
}
/// <summary>
/// 查找开启列表中的最小F值
/// </summary>
/// <param name="openList"></param>
/// <returns></returns>
private Point FindMinFOfPoint(List<Point> openList)
{
float f = float.MaxValue;
Point temp = null;
foreach (Point p in openList)
{
if(p.F<f)
{
temp = p;
f = p.F;
}
}
return temp;
}
/// <summary>
/// 计算F的值
/// </summary>
/// <param name="now">当前位置</param>
/// <param name="end">目标位置</param>
private void CalculateF(Point now,Point end)
{
//F = G + H
float h = Mathf.Abs(end.X - now.X) + Mathf.Abs(end.Y - now.Y);
float g = 0;
if(now.Parent==null)
{
g = 0;
}
else
{
g = Vector2.Distance(new Vector2(now.X, now.Y), new Vector2(now.Parent.X, now.Parent.Y)) + now.Parent.G;
}
float f = g + h;
now.F = f;
now.G = g;
now.H = h;
}
/// <summary>
/// 计算F的值
/// </summary>
private float CalculateG(Point now,Point parent)
{
return Vector2.Distance(new Vector2(now.X, now.Y), new Vector2(parent.X, parent.Y)) + parent.G;
}
}将AStart脚本挂载在空物体上，运行之后的效果：
蓝色块是障碍物，绿色块是起点，红色块是终点，灰色块是所寻得的路径。
