概述
C#实现Astar 算法以及导航系统
首先来说一下 Astar 是什么，它是寻求两个点之间一条最优路径 。但可能并不是最短路径.
要找地图上的一个点你就需要一个地图，而且把地图分成一个个格子，每个格子都有自己的信息
每个地图格子身上的类
//格子类型
public enum E_Type_Node
{
//可行走区域
walk,
//不可走区域
stop
}
//格子类
public class AstarNode
{
//格子坐标
public int x, y;
public float f;//寻路消耗
public float g;//起点距离消耗
public float h;//终点距离消耗
public AstarNode father;//父对象
public E_Type_Node type;//格子类型
public AstarNode(int x,int y,E_Type_Node type)
{
this. x = x;
this.y = y;
this.type = type;
}
}
AstarMgr
这里 实现了 A星 找到了路径点
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Singletion<T> where T : class, new()
{
static T ins;
public static T Ins
{
get
{
if (ins == null)
{
ins = new T();
}
return ins;
}
}
}
// A星寻路管理器
public class AstarMgr : Singletion<AstarMgr>
{
//所有格子对象
public AstarNode[,] nodes;
//打开
private List<AstarNode> OpenList=new List<AstarNode>();
//关闭
private List<AstarNode> CloseList= new List<AstarNode>();
//地图的 x,y 宽高
private int Mapw;
private int Maph;
public void InitMapInfo(int w, int h)
{
this.Mapw = w;
this.Maph = h;
//声明容器 的长度
nodes = new AstarNode[w, h];
AstarNode node;
for (int i = 0; i < w; i++)
{
for (int j = 0; j < h; j++)
{
//只是为了测试
node = new AstarNode(i, j, Random.Range(0, 100) < 20 ? E_Type_Node.stop : E_Type_Node.walk);
nodes[i, j] = node;
}
}
}
/// <summary>
/// 寻找路径
/// </summary>
/// <param name="startPos">开始坐标</param>
/// <param name="endPos">结束坐标 </param>
/// <returns></returns>
public List<AstarNode> FindPath(Vector2 startPos, Vector2 endPos)
{
//1.是否在地图范围内
if (startPos.x < 0 || startPos.x >= Mapw || startPos.y < 0 || startPos.y >= Maph || endPos.x < 0 || endPos.x >= Mapw || endPos.y < 0 || endPos.y >= Maph)
{
Debug.Log("不在地图范围内");
return null;
}
AstarNode start = nodes[(int)startPos.x, (int)startPos.y];
AstarNode end = nodes[(int)endPos.x, (int)endPos.y];
//2.判断格子是否阻挡
if (start.type == E_Type_Node.stop || end.type == E_Type_Node.stop)
{
Debug.Log("开始或结束点是阻挡");
return null;
}
//清空上一次寻路数据
// 清空关闭和寻路列表
OpenList.Clear();
CloseList.Clear();
// 把开始点放入关闭列表中
start.father = null;
start.f = 0;
start.g = 0;
start.h = 0;
CloseList.Add(start);
while (true)
{
//从起点开始找周围的点并放入开启列表中
///左上x -1 y - 1
FindNearNodeToOpenList(start.x - 1, start.y - 1, 1.4f, start, end);
//上 x y-1
FindNearNodeToOpenList(start.x, start.y - 1, 1, start, end);
//右上 x+1,y-11
FindNearNodeToOpenList(start.x + 1, start.y - 1, 1.4f, start, end);
//左 x-1,y
FindNearNodeToOpenList(start.x - 1, start.y, 1f, start, end);
//右 x,y-1;
FindNearNodeToOpenList(start.x + 1, start.y, 1f, start, end);
//左下 x-1,y+1
FindNearNodeToOpenList(start.x - 1, start.y + 1, 1.4f, start, end);
//下 x,y+1
FindNearNodeToOpenList(start.x, start.y + 1, 1, start, end);
//右下 x+1,y+1
FindNearNodeToOpenList(start.x + 1, start.y + 1, 1.4f, start, end);
//死路判断 开启列表为空 就是死路
if (OpenList.Count == 0)
{
Debug.Log("死路");
return null;
}
// 选择 寻路消耗最小的点
OpenList.Sort(SotrOpenList);
//放入关闭列表中
CloseList.Add(OpenList[0]);
start = OpenList[0];
OpenList.RemoveAt(0);
if (start == end)
{
//找到重点
List<AstarNode> path = new List<AstarNode>();
path.Add(end);
while (end.father!=null)
{
path.Add(end.father);
end = end.father;
}
//反转
path.Reverse();
return path;
}
}
}
private int SotrOpenList(AstarNode a, AstarNode b)
{
if (a.f > b.f)
{
return 1;
}
else
return -1;
}
/// <summary>
/// 计算临近点 是否可以放入Open List
/// </summary>
/// <param name="x"></param>
/// <param name="y"></param>
/// <param name="g"></param>
/// <param name="father"></param>
private void FindNearNodeToOpenList(int x, int y, float g, AstarNode father, AstarNode end)
{
//判断边界
if (x < 0 || x >= Mapw || y < 0 || y >= Maph)
{
Debug.Log("不在地图范围内");
return;
}
//在范围内 取点
AstarNode node = nodes[x, y];
if (node == null || node.type == E_Type_Node.stop||CloseList.Contains(node)||OpenList.Contains(node))
{
return;
}
//计算寻路消耗
//记录父对象
node.father = father;
//计算g 我的开始距离= 我父亲的距离 +我的距离
node.g = father.g = g;
node.h = Mathf.Abs(end.x - node.x) + Mathf.Abs(end.y - node.y);
node.f = node.g + node.h;
//通过了上面 的验证，存入开启列表
OpenList.Add(node);
}
}
NavAgent( 导航实现类)
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Events;
public class NavAgent : MonoBehaviour
{
//速度
private float speed;
//路径的集合
private Vector3[] roads;
// 回掉
private UnityAction endFunc;
//当前路径点下标
private int nextIndex = 0;
private float totalTime;
private float passedTime;
private float vx, vy, vz;
private bool isWalking;
private Quaternion dstRot;
public void Init() {
}
public void NavOnRoad(float speed, Vector3[] roads, UnityAction endFunc) {
// step1: 准备数据，验证数据的合法性;
this.speed = speed;
this.roads = roads;
this.endFunc = endFunc;
if (this.roads.Length < 2) {
return;
}
// step1: 将我们的角色放到起点，调整好初始方向
this.transform.position = this.roads[0];
this.transform.LookAt(this.roads[1]);
// end
// step2: 下一个点数据相关
this.nextIndex = 1;
this.WalkToNext();
// end
}
// 走向nextIndex
private void WalkToNext(){
if (this.nextIndex >= this.roads.Length) { // 走到了尽头;
this.isWalking = false;
if (this.endFunc != null) {
this.endFunc();
}
return;
}
// 从当前点走到下一个点
Vector3 src = this.transform.position;
Vector3 dst = this.roads[this.nextIndex];
Vector3 dir = dst - src;
float len = dir.magnitude;
if (len <= 0) {
this.nextIndex++;
this.WalkToNext();
return;
}
this.totalTime = len / this.speed;
this.passedTime = 0;
// end
// 分解速度
this.vx = this.speed * dir.x / len;
this.vy = this.speed * dir.y / len;
this.vz = this.speed * dir.z / len;
// end
// 调整角色的朝向
Quaternion old = this.transform.rotation;
this.transform.LookAt(dst);
this.dstRot = this.transform.rotation;
this.transform.rotation = old;
// end
this.isWalking = true;
}
public void StopNav() {
}
public void GoAheadOnRoad() {
}
private void Update() {
if (this.isWalking == false) {
return;
}
// 更新移动的时间
float dt = Time.deltaTime;
this.passedTime += dt;
if(this.passedTime > this.totalTime) {
dt -= (this.passedTime - this.totalTime);
}
// end
// 每次Update更新位置
Vector3 pos = this.transform.position;
pos.x += this.vx * dt;
pos.y += this.vy * dt;
pos.z += this.vz * dt;
this.transform.position = pos;
// 转向插值
this.transform.rotation = Quaternion.Slerp(this.transform.rotation, this.dstRot, 8.0f * dt);
// end
if (this.passedTime >= this.totalTime) {
this.nextIndex++;
this.WalkToNext();
}
}
}
最后
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