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  • lua-自动寻路

    2018-05-10 00:41:05
    lua-自动寻路,没有看博客的不要浪费积分下载.
  • 易语言地图寻路源码

    2020-07-22 03:46:04
    易语言地图寻路源码,地图寻路,到坐标,到标签,可走,寻路
  • 下载本程序仅可演示A*自动寻路算法实现(java),该程序是基于我写的网络版贪吃蛇基础上编写的(网络版贪吃蛇下载地址:https://download.csdn.net/download/w110713121/15657669)。wasd键控制太阳的方向,鼠标左击...
  • A星寻路算法

    2018-03-08 18:11:52
    在游戏中,有一个很常见地需求,就是要让一个角色从A点走向B点,我们期望是让角色走最少的路。嗯,大家可能会说,直线就是最短的。没错,但大多数时候,A到B中间都会出现一些角色无法穿越的东西,比如墙、坑等障碍物...
  • 与传统的A*寻路算法相比,本文提出的B*寻路算法具备更高的效率。在网络游戏中,寻路已经成为一种自然的AI需求,但在游戏服务器端,除非有独立的AI处理线程或独立的AI服务器模块,否则无法允许可能消耗大量时间的寻路搜索,...
  • [译]寻路优化

    千次阅读 2020-12-16 17:56:41
    寻路对很多游戏来讲都是不可或缺的元素,在一般的游戏中,使用一些基本的寻路算法(譬如 BFS, Dijkstra 或者 A* 等等)就可以很好的解决寻路问题,但是在另一些游戏中,尤其是在游戏地图比较庞大的情况下,这些基本寻路算法...

    看到一篇关于寻路优化的文章,简单翻译了一下,原文在这里

    • 译文并未照搬原文翻译,多处是意译
    • 原文图片已经失效,不过其他转载网址仍有图片,我对应着补了一下

    寻路对很多游戏来讲都是不可或缺的元素,在一般的游戏中,使用一些基本的寻路算法(譬如 BFS, Dijkstra 或者 A* 等等)就可以很好的解决寻路问题,但是在另一些游戏中,尤其是在游戏地图比较庞大的情况下,这些基本寻路算法需要耗费大量的时间进行寻路,进而造成游戏卡顿,这使得寻路优化变得非常重要.

    在这篇文章中,我会简单介绍一下 A* 算法以及该算法的一些改进点,我也会讲解一些常用的 A* 衍生算法以及 HPA 算法的一些实现要点.

    重温 A* 算法

    A* 算法用于寻找从开始点至目标点之间的一条可达路径.A* 算法在寻路过程中会使用一种简单的方法来评估当前节点与目标点之间的距离.通过将已经经过的路径距离和预估的路径距离相加,算法会首先扩展搜索那些最有"前途"(与目标点距离最短)的节点.A* 算法的寻路方式保证其一定可以找到最优路径.

    在这里插入图片描述

    从上图中我们可以看出,从白色的开始点出发,A* 算法搜索了开始点附近的所有节点并沿着离目标点最近的节点找到了一条可达路径.当 A* 算法找到目标点后,他就通过回溯父节点的方式来重建路径.

    以下是我们实现 A* 算法的方式:

    1. 将开始点放入开放列表(open list)中

    2. 当开放列表不为空时我们重复执行以下操作:

    3. 从开放列表中取出 F 值最小的节点并将他放入关闭列表中(我们后续不会再考虑关闭列表中的节点)

    4. 对于该节点每一个不在关闭列表中的相邻节点:

    5. 将该节点设置为当前相邻节点的父节点(主要用于后面的节点回溯)

    6. 计算当前相邻节点的 G 值(从开始点到当前相邻点的距离)并将其加入到开放列表中

    7. 计算当前相邻节点的 F 值(通过将当前相邻节点的 H 值(当前相邻节点到目标点的预估距离)与当前相邻节点的 G 值相加)

    基本优化

    存在很多调整方法可以优化 A* 算法,这些方法能让 A* 算法执行的更快(但是加速程度不如一些对 A* 进行算法层面优化的方法),另外的,这些方法在某些情况下也并不一定能得到最优的寻路结果,但是对于较空旷(不包含大量阻挡)的游戏地图,这些方法的寻路结果也已经足够好了.如果你想加速 A* 算法但是又不想对其实现进行大幅改动的话,你可以参考以下的几点建议:

    • 使用有序列表. A* 算法的每一次搜索都需要找到具有最低 F 值的节点,通过使用有序列表,我们就可以在列表的头部位置方便的找到该节点(译注:原文中的意思是使用无序列表,疑有误或者有其他指代意义,译文改为有序列表)

    • 使用 字典(或者说优先级队列) 或者 堆 来替代 列表 也可以加速 A* 算法.在这些数据结构中遍历元素非常之快,这会非常有助于你在其中搜索某一节点,同样的,在有序字典或者最小堆中,我们也能很方便的找到具有最低 F 值的节点.

    • 分帧寻路.如果你的游戏并不需要在一帧中就获取完整的寻路结果,那么我们就可以使用分帧寻路来优化 A* 算法.我们可以设置一个循环上限,如果 A* 算法在该循环限制内没能完成寻路,我们便暂停当前寻路,并在下一帧继续.(译注:原文的意思应该是分段寻路,方法是如果在设置的循环限制内不能完成寻路的话,下一帧就从最后一个搜索节点开始重新寻路,这种方法并不一定能正确得到寻路结果,译文调整为分帧寻路)

    • 节点中保存 is_open 或者 is_close 变量.你可以在节点中保存一个变量,用以表示节点是否在开放列表中或者关闭列表中.通过这种方式,当你需要搜索一个列表中的节点时,你就可以不用在整个列表中搜索节点,而是直接检查对应的变量值即可.这种方法可以大幅减少检查节点是否在列表中的开销.

    • 在开始实际寻路之前先进行一次低层级的寻路.你可以在原游戏地图的基础上预先构建一张由部分节点构成的地图,然后在实际真实寻路之前,先在这张低层级地图上进行寻路,这样你就可以获取到一条由部分节点构成的寻路路径,之后你就可以分帧来搜寻这些(部分)节点之间的路径,与上述的分帧寻路不同的是,你不用限制循环上限,而是一帧一帧的来寻找(部分)节点之间的路径.

    算法优化

    所谓算法优化,是指那些会改变算法搜寻节点方式的优化.每一个对于算法搜寻节点方式(基于地图分布方式或者角色移动方式)的微小改变都可能极大的改善寻路算法的效率.值得一提的是,根据游戏地图的动态程度不同,算法优化的效果也不尽相同.目前有很多关于 A* 的算法优化方式,我们这里只会谈论其中的两种: HPA 和 JPS.

    HPA

    分层寻路会将原始地图预处理成一张更低层级的地图,其中原始地图会被分为多个簇(块),这些簇之间的距离和最优路径会被预先计算并缓存起来.实际寻路时,首先在更低层级的地图上(即簇之间)进行寻路,然后,我们根据之前预先计算缓存的(簇之间的)最优路径来获得一条到达目标点的路径.

    在这里插入图片描述

    正如我们在上图中所看到的,各个网格(节点)都按簇的方式进行划分,并且在这些簇上有用于连接相邻簇的出口,一旦我们将簇的出口(也是网格,或者说节点)进行相连,我们就可以得到簇从一条边(出口)到另一条边(出口)的距离,这些可以预计算的距离对于我们后面搜索路径非常有帮助.

    在这里插入图片描述

    现在,我们来看个例子,我们想寻找一条从 S 到 G 的路径,我们首先在低层级地图上(各个簇之间)进行一次 A* 寻路,然后,我们可以根据预计算数据(簇之间的连通数据)快速的得到一条完整的路径.

    记住一点:你可以自定义网格和簇的创建方式,这听起来似乎很当然,但是这意味着你可以根据你游戏地图的分布方式来创建网格(和簇).通过自定义网格(和簇),你可以使一些簇变得更大,以使这些簇可以适应整个房间或者其他一些地图区域.

    算法利弊:

    每一种优化都有适合的使用情境,如果使用不当,优化效果就会大打折扣. 譬如在动态地图中, HPA 便 需要不时的重新计算簇之间的距离和路径,这会消耗很多的时间. 类似的, HPA 也并不是在空旷地图中寻路的最佳选择,不过这并不是说 HPA 在空旷地图上的寻路表现糟糕,而是说另一些寻路算法(譬如 JPS)更适用于这种情况.

    JPS

    JPS 算法的基本思路就是持续"扩展"节点直到到达无法继续"扩展"的区域为止.如果你仔细想一想就会发现, JPS 算法的内涵思想其实挺简单的:如果我们可以通过其他节点以更短的距离达到某一节点,那么我们完全可以不在(开放)列表中添加这个节点(因为这个节点在扩展其他节点时会被评估是否要加到开放列表中).

    和 HPA 不同的是, JPS 不需要预计算任何数据,他的优势在于遍历开放列表和关闭列表的开销很小.需要注意的是, JPS 只支持规则网格(节点)的寻路,即使你的游戏地图包含不同寻路成本(距离)的网格或者区域, JPS 也只会把他们当做统一成本(距离)的网格或者区域.不过也正因为只支持规则网格的关系,JPS 才能够跳过网格的某些扩展方向,️而相对应的, A* 算法则需要扩展网格的所有可能方向.在 JPS 中,算法仅需要扩展被其称为 跳跃点(jump point) 的节点,接下来我会解释 JPS 是如何找到这些跳跃点的.

    在讲解 JPS 算法的细节之前,我们先聊聊 JPS 的算法基础: 邻点裁剪(neighbour pruning)

    在这里插入图片描述

    假设节点 x 正在通过其父节点进行扩展,上图中我们用箭头来表示这个"父子"关系.如图所示,对于其中各个灰色节点而言,我们都可以不经过 x 节点,而是通过 x 的父节点(即 4 号节点)来进行访问(译注:意思是这些节点如果经过 x 节点来访问,其成本(距离)将小于或等于仅经过 x 父节点(4 号节点)来访问,所以在扩展 x 节点时,我们可以直接忽略这些节点而不进行扩展).现在我们来说下什么是强制邻点(forced neighbour):

    在这里插入图片描述

    强制邻点是指无法从 x 节点扩展到的节点,如上图所示,如果沿着灰色网格的箭头方向,我们无法到达红圈中的节点(译注:这里说的有些笼统,我们可以简单这么理解,由于阻挡的存在,我们已经不能直接经
    x 父节点访问到红圈节点),这些节点便称为强制邻点.记住,如果正在扩展的节点旁边有阻挡的话,阻挡"后面"的节点便是强制邻点.

    算法流程

    暂略(译注:原文在这里通过示例描述了 JPS 算法在 水平方向 与 对角方向 搜索节点的流程,但是描述的比较简略,也存在一些错误,在此暂时省略翻译,有兴趣的朋友可以阅读这篇文章来了解 JPS 的算法流程)

    算法利弊

    正如之前所说,JPS 不能用于非规则网格地图的寻路;对于其适用的规则网格地图,地图的空旷程度越高,JPS 的效率也会越高.另外, JPS 也不需要预处理任何数据,并且支持动态地图.

    如果你发现自己仍然不太理解 JPS 的算法步骤,你可以在这个网站上直观的查看 A*, Djikstra, JPS 等寻路算法的运行方式.

    优化实现

    现在,我们来看一个简单的寻路优化的实现方式,基本思想就是避免开放列表和关闭列表的遍历.我们首先需要创建一个节点数组.

    在这里插入图片描述

    通过这个节点数组,我们就可以通过网格的位置(索引)直接访问节点数据,这对于节点遍历非常有用.一旦我们有了节点数据,我们就可以执行 A* 算法了,我们要做的第一步就是在该数组中填充原始节点,我们使用的填充函数是
    std::fill(first item, last item, Node).

    在这里插入图片描述

    注意,size 的大小为 width * height.我们接下来需要为开放列表创建优先级队列.正如我们之前所说,优先级队列可以让具有最低 F 值的节点位于队列头部,这样我们就不需要去遍历搜索该节点了.

    在这里插入图片描述

    如果你不知道上述代码里模板参数中的 compare 是什么,你可以简单理解是一种定义了如何比较节点的简单数据结构.

    在这里插入图片描述

    下一步就是创建 firstNode 节点指针,并将其加入开放列表中.我使用了 DistanceTo 函数来计算节点的启发式距离(到目标点的评估距离,即节点的 H 值).

    在这里插入图片描述

    其中 GetPathNode 函数用于通过给定节点位置(索引)获取对应的节点指针.

    在这里插入图片描述

    代码写到这里,我们就已经准备好进行 while 循环了,我们会使用节点指针来进行循环操作并检查这些节点指针是否已经在开放列表或者关闭列表中.

    在这里插入图片描述

    我们将当前节点的分值设置为最低,并且将其 on_close 变量设置为 true,正常来说,我们应该将节点放置于关闭列表中,但是设置节点变量数据是效率更高的一种方式.OK,现在是时候扩展相邻节点了,扩展之前我们需要检查相邻节点是否已经处于关闭列表中.

    在这里插入图片描述

    循环中我们创建了一个指向当前评估节点的指针 temp,然后我们检查他的 on_close 和 on_open 变量以获知其是否在关闭列表中或是在开放列表中.使用这种方法我们就避免了在传统 A* 算法中最大的一个性能问题:遍历列表以检查某一节点是否存在.代码的其他部分和一般的 A* 算法没有什么区别,值得一提的一点是,如果我们找到了一条到某一节点更短的路径,我们需要重新设置该节点的父节点.

    在这里插入图片描述

    CalculateFopt 是一个用来计算节点 G 值 和 H 值 的函数,方法上主要是检查了节点间是对角距离还是水平(或垂直)距离.我们需要做的最后一件事是,当我们搜索到目标点后,如何回溯节点直到返回开始点:

    我们可以首先保存当前节点,然后一直回溯节点的父节点直到父节点为空.至此,我们仅通过节点数组便完成了所有的寻路操作(而没有使用节点列表)!

    优化总结

    我尝试在 120x120 的地图上进行最"困难"的路径搜索,结果显示,使用优化过的 A* 算法寻路,时间花费最多是在 20ms 左右,而普通的 A* 算法则需要 200 ~ 600 ms.

    你可以在 github 上下载工程文件并自己尝试下~

    参考

    展开全文
  • 简易迷宫寻路

    2015-08-11 21:23:02
    一个简单的迷宫寻路程序, 包括了dfs搜索, java基础内容, 多线程 等等
  • MMORPG游戏地图寻路径源代码+两小时视频讲解百度云地址下载
  • Unity 2d寻路插件
  • unity 自动寻路插件可以用于游戏制作 方便大家下载
  • 深度寻路.cpp

    2018-10-22 18:12:54
    深度寻路的.cpp,含有注释,里面使用到的Stack.h也在我的资源中,也可下载
  • Unity寻路插件最新版-A Pathfinding Project Pro 4.1.16
  • NULL 博文链接:https://dayday-up1.iteye.com/blog/1748991
  • cocos2d x A 寻路算法

    2014-08-29 17:05:05
    使用cocos2d-x和tiledMap制作A*,tiledMap里边可以将拼接好的地图整张的导出
  • Asset Store地址:https://assetstore.unity.com/packages/tools/ai/poly-nav-2d-pathfinding-14718 用于2D游戏寻路 用法想当简单,Demo一看就懂
  • unity A星寻路系统A Pathfinding Project Pro 4.1.16
  • 深度优先寻路算法是路径规划算法中的经典路径规划算法。
  • 迷宫寻路算法

    2020-02-25 23:31:07
    在Unity3d的一些2d游戏制作上,有时需要敌人在众多箱子(障碍物)中向主角移动,如果是简单的移动ai代码实现,敌人有可能...您还可以下载 CSDN 旗下精品原创内容社区 GitChat App ,阅读更多 GitChat 专享技术内容哦。

    在Unity3d的一些2d游戏制作上,有时需要敌人在众多箱子(障碍物)中向主角移动,如果是简单的移动ai代码实现,敌人有可能陷入死胡同然后左右移动,卡死在胡同上,为了一个智能的ai实现,比较常用的是A*算法,但这里为了简便,我们使用了深度搜索的方式进行判断。所谓深度搜索,一位博主总结得很好,就是“不见棺材不回头。算法会朝一个方向进发,直到遇到边界或者障碍物,才回溯。一般在实现的时候,我们采用递归的方式来进行,也可以采用模拟压栈的方式来实现。”

    这里给大家介绍一种用c#写的代码算法,希望能帮到大家

    阅读全文: http://gitbook.cn/gitchat/activity/5e54fe92e577af7e239ba463

    您还可以下载 CSDN 旗下精品原创内容社区 GitChat App ,阅读更多 GitChat 专享技术内容哦。

    FtooAtPSkEJwnW-9xkCLqSTRpBKX

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  • A* 寻路算法

    2021-01-20 14:23:12
    A* 寻路算法 英文原文链接:A* Pathfinding for Beginners 转载原文链接:A* 寻路算法 搜索区域(The Search Area) 我们假设某人要从 A 点移动到 B 点,但是这两点之间被一堵墙隔开。如图 1 ,绿色是 A ,红色是 B ,...

    A* 寻路算法

    英文原文链接:A* Pathfinding for Beginners
    转载原文链接:A* 寻路算法

    搜索区域(The Search Area)

    我们假设某人要从 A 点移动到 B 点,但是这两点之间被一堵墙隔开。如图 1 ,绿色是 A ,红色是 B ,中间蓝色是墙。
    图1

    你应该注意到了,我们把要搜寻的区域划分成了正方形的格子。这是寻路的第一步,简化搜索区域,就像我们这里做的一样。这个特殊的方法把我们的搜索区域简化为了 2 维数组。数组的每一项代表一个格子,它的状态就是可走 (walkalbe) 和不可走 (unwalkable) 。通过计算出从 A 到 B需要走过哪些方格,就找到了路径。一旦路径找到了,人物便从一个方格的中心移动到另一个方格的中心,直至到达目的地。

    方格的中心点我们成为“节点 (nodes) ”。如果你读过其他关于 A* 寻路算法的文章,你会发现人们常常都在讨论节点。为什么不直接描述为方格呢?因为我们有可能把搜索区域划为为其他多变形而不是正方形,例如可以是六边形,矩形,甚至可以是任意多变形。而节点可以放在任意多边形里面,可以放在多变形的中心,也可以放在多边形的边上。我们使用这个系统,因为它最简单。

    开始搜索(Starting the Search)

    一旦我们把搜寻区域简化为一组可以量化的节点后,就像上面做的一样,我们下一步要做的便是查找最短路径。在 A* 中,我们从起点开始,检查其相邻的方格,然后向四周扩展,直至找到目标。

    我们这样开始我们的寻路旅途:

    1. 从起点 A 开始,并把它就加入到一个由方格组成的 open list( 开放列表 ) 中。这个 open list 有点像是一个购物单。当然现在 open list 里只有一项,它就是起点 A ,后面会慢慢加入更多的项。 Open list 里的格子是路径可能会是沿途经过的,也有可能不经过。基本上 open list 是一个待检查的方格列表。

    2. 查看与起点 A 相邻的方格 ( 忽略其中墙壁所占领的方格,河流所占领的方格及其他非法地形占领的方格 ) ,把其中可走的 (walkable) 或可到达的 (reachable) 方格也加入到 open list 中。把起点 A 设置为这些方格的父亲 (parent node 或 parent square) 。当我们在追踪路径时,这些父节点的内容是很重要的。稍后解释。

    3. 把 A 从 open list 中移除,加入到 close list( 封闭列表 ) 中, close list 中的每个方格都是现在不需要再关注的。

    如下图所示,深绿色的方格为起点,它的外框是亮蓝色,表示该方格被加入到了 close list 。与它相邻的黑色方格是需要被检查的,他们的外框是亮绿色。每个黑方格都有一个灰色的指针指向他们的父节点,这里是起点 A 。

    图2

    下一步,我们需要从 open list 中选一个与起点 A 相邻的方格,按下面描述的一样或多或少的重复前面的步骤。但是到底选择哪个方格好呢?具有最小 F 值的那个。

    路径排序(Path Sorting)

    计算出组成路径的方格的关键是下面这个等式:

    F = G + H

    这里,

    G = 从起点 A 移动到指定方格的移动代价,沿着到达该方格而生成的路径。
    H = 从指定的方格移动到终点 B 的估算成本。这个通常被称为试探法,有点让人混淆。为什么这么叫呢,因为这是个猜测。直到我们找到了路径我们才会知道真正的距离,因为途中有各种各样的东西 ( 比如墙壁,水等 ) 。本教程将教你一种计算 H 的方法,你也可以在网上找到其他方法。

    我们的路径是这么产生的:反复遍历 open list ,选择 F 值最小的方格。这个过程稍后详细描述。我们还是先看看怎么去计算上面的等式。

    如上所述, G 是从起点A移动到指定方格的移动代价。在本例中,横向和纵向的移动代价为 10 ,对角线的移动代价为 14 。之所以使用这些数据,是因为实际的对角移动距离是 2 的平方根,或者是近似的 1.414 倍的横向或纵向移动代价。使用 10 和 14 就是为了简单起见。比例是对的,我们避免了开放和小数的计算。这并不是我们没有这个能力或是不喜欢数学。使用这些数字也可以使计算机更快。稍后你便会发现,如果不使用这些技巧,寻路算法将很慢。

    既然我们是沿着到达指定方格的路径来计算 G 值,那么计算出该方格的 G 值的方法就是找出其父亲的 G 值,然后按父亲是直线方向还是斜线方向加上 10 或 14 。随着我们离开起点而得到更多的方格,这个方法会变得更加明朗。

    有很多方法可以估算 H 值。这里我们使用 Manhattan 方法,计算从当前方格横向或纵向移动到达目标所经过的方格数,忽略对角移动,然后把总数乘以 10 。之所以叫做 Manhattan 方法,是因为这很像统计从一个地点到另一个地点所穿过的街区数,而你不能斜向穿过街区。重要的是,计算 H 是,要忽略路径中的障碍物。这是对剩余距离的估算值,而不是实际值,因此才称为试探法。

    把 G 和 H 相加便得到 F 。我们第一步的结果如下图所示。每个方格都标上了 F , G , H 的值,就像起点右边的方格那样,左上角是 F ,左下角是 G ,右下角是 H 。

    图3

    好,现在让我们看看其中的一些方格。在标有字母的方格, G = 10 。这是因为水平方向从起点到那里只有一个方格的距离。与起点直接相邻的上方,下方,左方的方格的 G 值都是 10 ,对角线的方格 G 值都是 14 。

    H 值通过估算起点于终点 ( 红色方格 ) 的 Manhattan 距离得到,仅作横向和纵向移动,并且忽略沿途的墙壁。使用这种方式,起点右边的方格到终点有 3 个方格的距离,因此 H = 30 。这个方格上方的方格到终点有 4 个方格的距离 ( 注意只计算横向和纵向距离 ) ,因此 H = 40 。对于其他的方格,你可以用同样的方法知道 H 值是如何得来的。

    每个方格的 F 值,再说一次,直接把 G 值和 H 值相加就可以了。

    继续搜索(Continuing the Search)

    为了继续搜索,我们从 open list 中选择 F 值最小的 ( 方格 ) 节点,然后对所选择的方格作如下操作:

    1. 把它从 open list 里取出,放到 close list 中。

    2. 检查所有与它相邻的方格,忽略其中在 close list 中或是不可走 (unwalkable) 的方格 ( 比如墙,水,或是其他非法地形 ) ,如果方格不在 open lsit 中,则把它们加入到 open list 中。把我们选定的方格设置为这些新加入的方格的父亲。

    3. 如果某个相邻的方格已经在 open list 中,则检查这条路径是否更优,也就是说经由当前方格 ( 我们选中的方格 ) 到达那个方格是否具有更小的 G 值。如果没有,不做任何操作。

    相反,如果 G 值更小,则把那个方格的父亲设为当前方格 ( 我们选中的方格 ) ,然后重新计算那个方格的 F 值和 G 值。如果你还是很混淆,请参考下图。

    图4

    Ok ,让我们看看它是怎么工作的。在我们最初的 9 个方格中,还有 8 个在 open list 中,起点被放入了 close list 中。在这些方格中,起点右边的格子的 F 值 40 最小,因此我们选择这个方格作为下一个要处理的方格。它的外框用蓝线打亮。

    首先,我们把它从 open list 移到 close list 中 ( 这就是为什么用蓝线打亮的原因了 ) 。然后我们检查与它相邻的方格。它右边的方格是墙壁,我们忽略。它左边的方格是起点,在 close list 中,我们也忽略。其他 4 个相邻的方格均在 open list 中,我们需要检查经由这个方格到达那里的路径是否更好,使用 G 值来判定。让我们看看上面的方格。它现在的 G 值为 14 。如果我们经由当前方格到达那里, G 值将会为 20( 其中 10 为到达当前方格的 G 值,此外还要加上从当前方格纵向移动到上面方格的 G 值 10) 。显然 20 比 14 大,因此这不是最优的路径。如果你看图你就会明白。直接从起点沿对角线移动到那个方格比先横向移动再纵向移动要好。

    当把 4 个已经在 open list 中的相邻方格都检查后,没有发现经由当前方格的更好路径,因此我们不做任何改变。现在我们已经检查了当前方格的所有相邻的方格,并也对他们作了处理,是时候选择下一个待处理的方格了。

    因此再次遍历我们的 open list ,现在它只有 7 个方格了,我们需要选择 F 值最小的那个。有趣的是,这次有两个方格的 F 值都 54 ,选哪个呢?没什么关系。从速度上考虑,选择最后加入 open list 的方格更快。这导致了在寻路过程中,当靠近目标时,优先使用新找到的方格的偏好。但是这并不重要。 ( 对相同数据的不同对待,导致两中版本的 A* 找到等长的不同路径 ) 。

    我们选择起点右下方的方格,如下图所示。

    图5

    这次,当我们检查相邻的方格时,我们发现它右边的方格是墙,忽略之。上面的也一样。

    我们把墙下面的一格也忽略掉。为什么?因为如果不穿越墙角的话,你不能直接从当前方格移动到那个方格。你需要先往下走,然后再移动到那个方格,这样来绕过墙角。 ( 注意:穿越墙角的规则是可选的,依赖于你的节点是怎么放置的 )

    这样还剩下 5 个相邻的方格。当前方格下面的 2 个方格还没有加入 open list ,所以把它们加入,同时把当前方格设为他们的父亲。在剩下的 3 个方格中,有 2 个已经在 close list 中 ( 一个是起点,一个是当前方格上面的方格,外框被加亮的 ) ,我们忽略它们。最后一个方格,也就是当前方格左边的方格,我们检查经由当前方格到达那里是否具有更小的 G 值。没有。因此我们准备从 open list 中选择下一个待处理的方格。

    不断重复这个过程,直到把终点也加入到了 open list 中,此时如下图所示。

    图6

    注意,在起点下面 2 格的方格的父亲已经与前面不同了。之前它的 G 值是 28 并且指向它右上方的方格。现在它的 G 值为 20 ,并且指向它正上方的方格。这在寻路过程中的某处发生,使用新路径时 G 值经过检查并且变得更低,因此父节点被重新设置, G 和 F 值被重新计算。尽管这一变化在本例中并不重要,但是在很多场合中,这种变化会导致寻路结果的巨大变化。

    那么我们怎么样去确定实际路径呢?很简单,从终点开始,按着箭头向父节点移动,这样你就被带回到了起点,这就是你的路径。如下图所示。从起点 A 移动到终点 B 就是简单从路径上的一个方格的中心移动到另一个方格的中心,直至目标。就是这么简单!

    图7

    A算法总结(Summary of the A Method)

    Ok ,现在你已经看完了整个的介绍,现在我们把所有步骤放在一起:

    1.把起点加入 open list 。

    2.重复如下过程:

    	a.遍历 open list ,查找 F 值最小的节点,把它作为当前要处理的节点。
    	
    	b.把这个节点移到 close list 。
    	
    	c.对当前方格的 8 个相邻方格的每一个方格?
    
    		◆     如果它是不可抵达的或者它在 close list 中,忽略它。否则,做如下操作。
    		
    		◆     如果它不在 open list 中,把它加入 open list ,并且把当前方格设置为它的父亲,记录该方格的 F , G 和 H 值。
    		
    		◆     如果它已经在 open list 中,检查这条路径 ( 即经由当前方格到达它那里 ) 是否更好,用 G 值作参考。更小的 G 值表示这是更好的路径。如果是这样,把它的父亲设置为当前方格,并重新计算它的 G 和 F 值。如果你的 open list 是按 F 值排序的话,改变后你可能需要重新排序。
    
    	d.停止,当你
    
    		◆     把终点加入到了 open list 中,此时路径已经找到了,或者
    		
    		◆     查找终点失败,并且 open list 是空的,此时没有路径。
    

    3.保存路径。从终点开始,每个方格沿着父节点移动直至起点,这就是你的路径。

    实现的注解(Notes on Implemetation)

    现在你已经明白了基本方法,这里是你在写自己的程序是需要考虑的一些额外的东西。下面的材料引用了一些我用 C++ 和 Basic 写的程序,但是对其他语言同样有效。

    1.维护 Open List

    这是 A* 中最重要的部分。每次你访问 Open list ,你都要找出具有最小 F 值的方格。有几种做法可以做到这个。你可以随意保存路径元素,当你需要找到具 有最小 F 值的方格时,遍历整个 open list 。这个很简单,但对于很长的路径会很慢。这个方法可以通过维护一个排好序的表来改进,每次当你需要找到具有最小 F 值的方格时,仅取出表的第一项即可。我写程序时,这是我用的第一个方法。

    对于小地图,这可以很好的工作,但这不是最快的方案。追求速度的 A* 程序员使用了叫做二叉堆的东西,我的程序里也用了这个。以我的经验,这种方法在多数场合下会快 2—3 倍,对于更长的路径速度成几何级数增长 (10 倍甚至更快 ) 。如果你想更多的了解二叉堆,请阅读Using Binary Heaps in A* Pathfinding

    2.其他单位

    如果你碰巧很仔细的看了我的程序,你会注意到我完全忽略了其他单位。我的寻路者实际上可以互相穿越。这取决于游戏,也许可以,也许不可以。如果你想考虑其他单位,并想使他们移动时绕过彼此,我建议你的寻路程序忽略它们,再写一些新的程序来判断两个单位是否会发生碰撞。如果发生碰撞,你可以产生一个新的路径,或者是使用一些标准的运动法则(比如永远向右移动,等等)直至障碍物不在途中,然后产生一个新的路径。为什么在计算初始路径是不包括其他单位呢?因为其他单位是可以动的,当你到达的时候它们可能不在自己的位置上。这可以产生一些怪异的结果,一个单位突然转向来避免和一个已不存在的单位碰撞,在它的路径计算出来后和穿越它路径的那些单位碰撞了。

    在寻路代码中忽略其他单位,意味着你必须写另一份代码来处理碰撞。这是游戏的细节,所以我把解决方案留给你。本文末尾引用的 Bryan Stout’s 的文章中的几种解决方案非常值得了解。

    3.一些速度方面的提示

    如果你在开发自己的 A* 程序或者是改编我写的程序,最后你会发现寻路占用了大量的 CPU 时间,尤其是当你有相当多的寻路者和一块很大的地图时。如果你阅读过网上的资料,你会发现就算是开发星际争霸,帝国时代的专家也是这样。如果你发现事情由于寻路而变慢了,这里有些主意很不错:

    • 使用小地图或者更少的寻路者。
    • 千万不要同时给多个寻路者寻路。取而代之的是把它们放入队列中,分散到几个游戏周期中。如果你的游戏以每秒 40 周期的速度运行,没人能察觉到。但是如果同时有大量的寻路者在寻路的话,他们会马上就发现游戏慢下来了。
    • 考虑在地图中使用更大的方格。这减少了寻路时需要搜索的方格数量。如果你是有雄心的话,你可以设计多套寻路方案,根据路径的长度而使用在不同场合。这也是专业人士的做法,对长路径使用大方格,当你接近目标时使用小方格。如果你对这个有兴趣,请看Two-Tiered A* Pathfinding
    • 对于很长的路径,考虑使用路径点系统,或者可以预先计算路径并加入游戏中。
    • 预先处理你的地图,指出哪些区域是不可到达的。这些区域称为“孤岛”。实际上,他们可以是岛屿,或者是被墙壁等包围而不可到达的任意区域。 A* 的下限是,你告诉他搜寻通往哪些区域的路径时,他会搜索整个地图,直到所有可以抵达的方格都通过 open list 或 close list 得到了处理。这会浪费大量的 CPU 时间。这可以通过预先设定不可到达的区域来解决。在某种数组中记录这些信息,在寻路前检查它。在我的 Blitz 版程序中,我写了个地图预处理程序来完成这个。它可以提前识别寻路算法会忽略的死路径,这又进一步提高了速度。

    4.不同的地形损耗

    在这个教程和我的程序中,地形只有 2 种:可抵达的和不可抵达的。但是如果你有些可抵达的地形,移动代价会更高些,沼泽,山丘,地牢的楼梯等都是可抵达的地形,但是移动代价比平地就要高。类似的,道路的移动代价就比它周围的地形低。

    在你计算给定方格的 G 值时加上地形的代价就很容易解决了这个问题。简单的给这些方格加上一些额外的代价就可以了。 A* 算法用来查找代价最低的路径,应该很容易处理这些。在我的简单例子中,地形只有可达和不可达两种, A* 会搜寻最短和最直接的路径。但是在有地形代价的环境中,代价最低的的路径可能会很长。

    就像沿着公路绕过沼泽而不是直接穿越它。

    另一个需要考虑的是专家所谓的“ influence Mapping ”,就像上面描述的可变成本地形一样,你可以创建一个额外的计分系统,把它应用到寻路的 AI 中。假设你有这样一张地图,地图上由个通道穿过山丘,有大批的寻路者要通过这个通道,电脑每次产生一个通过那个通道的路径都会变得很拥挤。如果需要,你可以产生一个 influence map ,它惩罚那些会发生大屠杀的方格。这会让电脑选择更安全的路径,也可以帮助它避免因为路径短(当然也更危险)而持续把队伍或寻路者送往某一特定路径。

    5.维护未探测的区域

    你玩 PC 游戏的时候是否发现电脑总是能精确的选择路径,甚至地图都未被探测。对于游戏来说,寻路过于精确反而不真实。幸运的是,这个问题很容易修正。答案就是为每个玩家和电脑(每个玩家,不是每个单位 — 那会浪费很多内存)创建一个独立的knownWalkability 数组。每个数组包含了玩家已经探测的区域的信息,和假设是可到达的其他区域,直到被证实。使用这种方法,单位会在路的死端徘徊,并会做出错误的选择,直到在它周围找到了路径。地图一旦被探测了,寻路又向平常一样工作。

    6.平滑路径

    A* 自动给你花费最小的,最短的路径,但它不会自动给你最平滑的路径。看看我们的例子所找到的路径(图 7 )。在这条路径上,第一步在起点的右下方,如果第一步在起点的正下方是不是路径会更平滑呢?

    有几个方法解决这个问题。在你计算路径时,你可以惩罚那些改变方向的方格,把它的 G 值增加一个额外的开销。另一种选择是,你可以遍历你生成的路径,查找那些用相邻的方格替代会使路径更平滑的地方。要了解更多,请看 Toward More Realistic Pathfinding

    7.非方形搜索区域

    在我们的例子中,我们使用都是 2D 的方形的区域。你可以使用不规则的区域。想想冒险游戏中的那些国家,你可以设计一个像那样的寻路关卡。你需要建立一张表格来保存国家相邻关系,以及从一个国家移动到另一个国家的 G 值。你还需要一个方法了估算 H 值。其他的都可以向上面的例子一样处理。当你向 open list 添加新项时,不是使用相邻的方格,而是查看表里相邻的国家。

    类似的,你可以为一张固定地形的地图的路径建立路径点系统。路径点通常是道路或地牢通道的转折点。作为游戏设计者,你可以预先设定路径点。如果两个路径点的连线没有障碍物的话它们被视为相邻的。在冒险游戏的例子中,你可以保存这些相邻信息在某种表中,当 open list 增加新项时使用。然后记录 G 值(可能用两个结点间的直线距离)和 H 值(可能使用从节点到目标的直线距离)。其它的都想往常一样处理。

    进一步阅读(Further Reading)

    Ok ,现在你已经对 A* 有了个基本的了解,同时也认识了一些高级的主题。我强烈建议你看看我的代码,压缩包里包含了 2 个版本的实现,一个是 C++ ,另一个是 Blitz Basic 。 2 个版本都有注释,你以该可以很容易就看懂。下面是链接:

    如果你不会使用 C++ 或是 BlitzBasic ,在 C++ 版本下你可以找到两个 exe 文件。 BlitzBasic 版本必须去网站 Blitz Basic 下载 BlitzBasic 3D 的免费 Demo 才能运行。 在这里 here 你可以看到一个 Ben O’Neill 的 A* 在线验证实例。

    你应该阅读下面这几个站点的文章。在你读完本教程后你可以更容易理解他们。

    • Amit’s A* Pages :Amit Patel 的这篇文章被广泛引用,但是如果你没有阅读本教程的话,你可能会感到很迷惑。尤其是你可以看到 Amit Patel 自己的一些想法。
    • Smart Moves: Intelligent Path Finding :Bryan Stout 的这篇需要去 Gamasutra.com 注册才能阅读。 Bryan 用 Delphi 写的程序帮助我学习了 A* ,同时给了我一些我的程序中的一些灵感。他也阐述了 A* 的其他选择。
    • Terrain Analysis : Dave Pottinger 一篇非常高阶的,有吸引力的文章。他是 Ensemble Studios 的一名专家。这个家伙调整了游戏帝国时代和王者时代。不要期望能够读懂这里的每一样东西,但是这是一篇能给你一些不错的主意的很有吸引力的文章。它讨论了包 mip-mapping ,influence mapping ,和其他高阶 AI 寻路主题。他的 flood filling 给了我在处理死路径 ”dead ends” 和孤岛 ”island” 时的灵感。这包含在我的 Blitz 版本的程序里。

    下面的一些站点也值得去看看:

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  • ET服务端框架学习——寻路demo

    千次阅读 2019-04-24 17:37:30
    这里用master版本的寻路来学习一下ET的服务端,ET的寻路部分是放在服务端计算的,然后将路径的点集发送到客户端,有客户端具体执行移动命令。 在此之前,先来看看ET客户端的关于寻路部分的demo。 ...

            这里用master版本的寻路来学习一下ET的服务端,ET的寻路部分是放在服务端计算的,然后将路径的点集发送到客户端,有客户端具体执行移动命令。

           在此之前,先来看看ET客户端的关于寻路部分的demo。

    • UnitPathComponent组件

          该组件是执行寻路移动的核心组件之一。 该组件没有接通事件系统。StartMove(M2C_PathfindingResult message)方法会从message消息中获取到移动路径点集和一个ServerPos变量(寻路移动的起点)。然后调用StartMove(CancellationToken cancellationToken)方法,该方法会根据ServerPos和客户端角色的移动起始位置进行移动速度矫正,该矫正速度仅用于移动到第一个位点。在移动的过程中,调用TurnComponent组件的Turn方法用于转弯,MoveComponent组件的MoveToAsync方法用于实施移动。

    • TurnComponent组件

         该组件用于转向,接通了Update事件, 在Update方法中,利用Quaternion.Slerp方法对方向进行调整

    • MoveComponent组件

       该组件也接通了Update事件。 在Update方法中,利用Vector3.Lerp方法对位置进行调整。

       UnitPathComponent组件的是通过事件系统调用的,如图所示:

    如图所示:

    对于该事件的具体讲解可以参考文章《ET框架学习——OpcodeTypeComponent组件和MessageDispatherComponent组件》。可以看到,该类继承了AMHandler抽象类,进而实现了IMHandler接口。MessageDispatcherComponent组件会收集持有MessageHandler特性的类,然后按照泛型Message(消息的类型)的类型进行分类存放。最后在收到相应的消息的时候,就可以通过消息类型追溯到指定的类,执行Run方法。

           到这里,客户端的寻路部分就结束了。

           服务端的寻路组件是PathfindingComponent

    • PathfindingComponent组件

            PathfindingComponent组件接通了Awake事件,在Awake方法中做了一些初始化的操作,包括读取配置,读取地图等操作。

    等操作。

    AStarConfig组件用于保存一些寻路配置相关的数据。地图数据解析完成后也是存放在AStarConfig组件中的。解析地图使用的是A*插件自带的解析器AstarSerializer,读取数据后会返回NavGraph数据,该数组用于保存地图数据。组件内部有一个Search方法,应该是搜索附近节点的办法。

    public bool Search(ABPathWrap path)
    {
        this.PathProcessor.queue.Push(path.Path);
        while (this.PathProcessor.CalculatePaths().MoveNext())
        {
            if (path.Path.CompleteState != PathCompleteState.NotCalculated)
            {
                break;
            }
        }
    
        if (path.Path.CompleteState != PathCompleteState.Complete)
        {
            return false;
        }
                
        PathModifyHelper.StartEndModify(path.Path);
        PathModifyHelper.FunnelModify(path.Path);
    
        return true;
    }

    参数ABPathWrap组件用于保存寻路路径。ABPath.Construct方法接受起止点两个参数,创建一个ABPath对象,并设置路径的起

    寻路路径。

    止点。CalculatePaths()方法应该是寻路的核心方法之一。

    汗。。。。。并没有找到什么实质性的关于寻路的代码。。。

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  • 如何制作RTS游戏的寻路系统?

    千次阅读 2018-04-17 10:34:49
    我们使用这个寻路方案的项目是:《战地指挥官》,你可以下载看看寻路是否符合你的要求,苹果安卓各平台都有。以上是我暂时想起来的一些心得,希望对题主有所帮助:) 感谢Yaukey@UWA问答社区提供了回答,欢迎大家转...

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