原文地址：blog.liujunliang.com.cn

这里我先引用一篇详细文章来介绍A*算法

本文源码链接：点击打开链接

文章内容如下

简易地图

Unity 寻路A*算法

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

Unity 寻路A*算法

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.

Unity 寻路A*算法

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.

Unity 寻路A*算法

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)

Unity 寻路A*算法

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.

如何找回路径

如上图所示, 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.

Unity代码实现

算法类

[csharp]view plain copy
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
using UnityEngine;  
  
public class AStarAlgorithm   
{  
    private const int mGridWidth = 20;      
    private const int mGridHeight = 10;  
  
    //使用二维数组存储点网格      
    public AStarPoint[,] mPointGrid = new AStarPoint[mGridWidth,mGridHeight];  
    //存储路径方格子  
    public List<AStarPoint> mPathPosList = new List<AStarPoint>();  
  
    private static AStarAlgorithm _instance;  
    public static AStarAlgorithm GetInsatnce  
    {  
        get  
        {  
            if (_instance == null)  
            {  
                _instance = new AStarAlgorithm();  
            }  
  
            return _instance;  
        }  
    }  
  
    public AStarAlgorithm()  
    {  
        InitPoint();  
    }  
  
    //在网格上设置点的信息  
    private void InitPoint()  
    {  
        for (int i = 0; i < mGridWidth; i++)  
        {  
            for (int j = 0; j < mGridHeight; j++)  
            {                  
                mPointGrid[i, j] = new AStarPoint(i, j);  
            }  
        }  
  
        //设置障碍物  
        mPointGrid[4, 2].mIsObstacle = true;  
        mPointGrid[4, 3].mIsObstacle = true;  
        mPointGrid[4, 4].mIsObstacle = true;  
        mPointGrid[4, 5].mIsObstacle = true;  
        mPointGrid[4, 6].mIsObstacle = true;  
  
        //显示障碍物  
        for (int x = 0; x < mGridWidth; x++)  
        {  
            for (int y = 0; y < mGridHeight; y++)  
            {  
                if (mPointGrid[x, y].mIsObstacle)  
                {  
                    CreatePath(x, y, Color.blue);  
                }  
            }  
        }  
    }  
  
    public void ClearGrid()  
    {  
        for (int x = 0; x < mGridWidth; x++)  
        {  
            for (int y = 0; y < mGridHeight; y++)  
            {  
                if (!mPointGrid[x, y].mIsObstacle)  
                {  
                    if (mPointGrid[x, y].mGameObject != null)  
                    {  
                        GameObject.Destroy(mPointGrid[x, y].mGameObject);  
                        mPointGrid[x, y].mGameObject = null;  
  
                        //重新设置父节点  
                        mPointGrid[x, y].mParentPoint = null;  
                    }  
                }  
            }  
        }  
    }  
  
    //寻路  
    public List<AStarPoint> FindPath(AStarPoint mStartPoint, AStarPoint mEndPoint)  
    {  
        if (mEndPoint.mIsObstacle || mStartPoint.mPosition == mEndPoint.mPosition)  
        {  
            return  null;  
        }  
  
        //开启列表  
        List<AStarPoint> openPointList = new List<AStarPoint>();  
        //关闭列表  
        List<AStarPoint> closePointList = new List<AStarPoint>();  
  
        openPointList.Add(mStartPoint);  
  
        while (openPointList.Count > 0)  
        {  
            //寻找开启列表中最小预算值的表格  
            AStarPoint minFPoint = FindPointWithMinF(openPointList);  
            //将当前表格从开启列表移除 在关闭列表添加  
            openPointList.Remove(minFPoint);  
            closePointList.Add(minFPoint);  
            //找到当前点周围的全部点  
            List<AStarPoint> surroundPoints = FindSurroundPoint(minFPoint);              
            //在周围的点中，将关闭列表里的点移除掉  
            SurroundPointsFilter(surroundPoints, closePointList);  
            //寻路逻辑  
            foreach (var surroundPoint in surroundPoints)  
            {  
                if (openPointList.Contains(surroundPoint))  
                {  
                    //计算下新路径下的G值（H值不变的，比较G相当于比较F值）  
                    float newPathG = CalcG(surroundPoint, minFPoint);  
                    if (newPathG < surroundPoint.mG)  
                    {  
                        surroundPoint.mG = newPathG;  
                        surroundPoint.mF = surroundPoint.mG + surroundPoint.mH;  
                        surroundPoint.mParentPoint = minFPoint;  
                    }  
                }  
                else  
                {  
                    //将点之间的  
                    surroundPoint.mParentPoint = minFPoint;  
                    CalcF(surroundPoint, mEndPoint);  
                    openPointList.Add(surroundPoint);  
                }  
            }  
  
            //如果开始列表中包含了终点，说明找到路径  
            if (openPointList.IndexOf(mEndPoint) > -1)  
            {  
                break;  
            }  
        }  
  
        return ShowPath(mStartPoint, mEndPoint);  
    }  
  
    private List<AStarPoint> ShowPath(AStarPoint start, AStarPoint end)  
    {  
        mPathPosList.Clear();  
  
        AStarPoint temp = end;  
        while (true)  
        {  
            mPathPosList.Add(temp);  
  
            Color c = Color.white;  
            if (temp == start)  
            {  
                c = Color.green;  
            }  
            else if (temp == end)  
            {  
                c = Color.red;  
            }  
            CreatePath(temp.mPositionX, temp.mPositionY, c);  
  
            if (temp.mParentPoint == null)  
                break;  
            temp = temp.mParentPoint;  
        }  
  
        return mPathPosList;  
    }  
  
    private void CreatePath(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;  
        go.transform.SetParent(GameObject.Find("Path").transform);  
  
        if (mPointGrid[x, y].mGameObject != null)  
        {  
            GameObject.Destroy(mPointGrid[x, y].mGameObject);               
        }  
        mPointGrid[x, y].mGameObject = go;  
    }  
  
    //寻找预计值最小的格子  
    private AStarPoint FindPointWithMinF(List<AStarPoint> openPointList)  
    {  
        float f = float.MaxValue;  
        AStarPoint temp = null;  
        foreach (AStarPoint p in openPointList)  
        {  
            if (p.mF < f)  
            {  
                temp = p;  
                f = p.mF;  
            }  
        }  
        return temp;  
    }  
  
    //寻找周围的全部点  
    private List<AStarPoint> FindSurroundPoint(AStarPoint point)  
    {  
        List<AStarPoint> list = new List<AStarPoint>();  
  
        ////////////判断周围的八个点是否在网格内/////////////  
        AStarPoint up = null, down = null, left = null, right = null;  
        AStarPoint lu = null, ru = null, ld = null, rd = null;  
        if (point.mPositionY < mGridHeight - 1)  
        {  
            up = mPointGrid[point.mPositionX, point.mPositionY + 1];  
        }  
        if (point.mPositionY > 0)  
        {  
            down = mPointGrid[point.mPositionX, point.mPositionY - 1];  
        }  
        if (point.mPositionX > 0)  
        {  
            left = mPointGrid[point.mPositionX - 1, point.mPositionY];  
        }  
        if (point.mPositionX < mGridWidth - 1)  
        {  
            right = mPointGrid[point.mPositionX + 1, point.mPositionY];  
        }  
        if (up != null && left != null)  
        {  
            lu = mPointGrid[point.mPositionX - 1, point.mPositionY + 1];  
        }  
        if (up != null && right != null)  
        {  
            ru = mPointGrid[point.mPositionX + 1, point.mPositionY + 1];  
        }  
        if (down != null && left != null)  
        {  
            ld = mPointGrid[point.mPositionX - 1, point.mPositionY - 1];  
        }  
        if (down != null && right != null)  
        {  
            rd = mPointGrid[point.mPositionX + 1, point.mPositionY - 1];  
        }  
          
  
        /////////////将可以经过的表格添加到开启列表中/////////////  
        if (down != null && down.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(down);  
        }  
        if (up != null && up.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(up);  
        }  
        if (left != null && left.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(left);  
        }  
        if (right != null && right.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(right);  
        }  
        if (lu != null && lu.mIsObstacle == false && left.mIsObstacle == false && up.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(lu);  
        }  
        if (ld != null && ld.mIsObstacle == false && left.mIsObstacle == false && down.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(ld);  
        }  
        if (ru != null && ru.mIsObstacle == false && right.mIsObstacle == false && up.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(ru);  
        }  
        if (rd != null && rd.mIsObstacle == false && right.mIsObstacle == false && down.mIsObstacle == false)  
        {  
            list.Add(rd);  
        }  
  
        return list;  
    }  
  
    //将关闭带你从周围点列表中关闭  
    private void SurroundPointsFilter(List<AStarPoint> surroundPoints, List<AStarPoint> closePoints)  
    {  
        foreach (var closePoint in closePoints)  
        {  
            if (surroundPoints.Contains(closePoint))  
            {  
                Debug.Log("将关闭列表的点移除");  
                surroundPoints.Remove(closePoint);  
            }  
        }  
    }  
  
    //计算最小预算值点G值  
    private float CalcG(AStarPoint surround, AStarPoint minFPoint)  
    {  
        return Vector3.Distance(surround.mPosition, minFPoint.mPosition) + minFPoint.mG;  
    }  
  
    //计算该点到终点的F值  
    private void CalcF(AStarPoint now, AStarPoint end)  
    {  
        //F = G + H  
        float h = Mathf.Abs(end.mPositionX - now.mPositionX) + Mathf.Abs(end.mPositionY - now.mPositionY);  
        float g = 0;  
        if (now.mParentPoint == null)  
        {  
            g = 0;  
        }  
        else  
        {  
            g = Vector2.Distance(new Vector2(now.mPositionX, now.mPositionY), new Vector2(now.mParentPoint.mPositionX, now.mParentPoint.mPositionY)) + now.mParentPoint.mG;  
        }  
        float f = g + h;  
        now.mF = f;  
        now.mG = g;  
        now.mH = h;  
    }  
}  

其中AStarPoint是存储点的信息（位置、父格子、实体对象）

[csharp]view plain copy
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
using UnityEngine;  
  
  
/// <summary>  
/// 存储寻路点信息  
/// </summary>  
public class AStarPoint  
{  
    //父“格子”  
    public AStarPoint mParentPoint { get; set; }  
    //格子显示对象  
    public GameObject mGameObject { get; set; }  
  
    public float mF { get; set; }  
    public float mG { get; set; }  
    public float mH { get; set; }  
    //点的位置  
    public Vector2 mPosition { get; set; }  
    public int mPositionX { get; set; }  
    public int mPositionY { get; set; }  
    //该点是否处于障碍物  
    public bool mIsObstacle { get; set; }  
  
    public AStarPoint(int positionX,int positionY)  
    {  
        this.mPositionX = positionX;  
        this.mPositionY = positionY;  
        this.mPosition = new Vector2(mPositionX, mPositionY);  
        this.mParentPoint = null;  
    }  
}<span style="background-color:rgb(51,153,153);">  
</span>  

寻路模拟

创建一个DoPlayer测试类，用于模仿一个物体的寻路

[csharp]view plain copy
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
using UnityEngine;  
  
public class DoPlayer : MonoBehaviour  
{  
    private GameObject mCubeParent;  
  
    //存储路径点  
    private List<AStarPoint> mPathPosList;  
  
    //网格大小  
    private const int mGridWidth = 20;  
    private const int mGridHeight = 10;  
  
    private AStarPoint[,] mPointGrid;  
  
    private AStarPoint mStartPos;  
    private AStarPoint mEndPos { get; set; }  
  
    //每一秒发生位移  
    private float mTime = 0.7f;  
    private float mTimer = 0.0f;  
  
    //目标点  
    private int mTargetX { get; set; }  
    private int mTargetY { get; set; }  
  
    private void Start()  
    {  
        mCubeParent = GameObject.Find("Plane");  
  
        mPointGrid = AStarAlgorithm.GetInsatnce.mPointGrid;  
        mStartPos = mPointGrid[0, 0];  
  
        InitBG();  
    }  
  
    private void Update()  
    {  
        mTimer += Time.deltaTime;  
        if (mTimer >= mTime)  
        {  
            mTimer = 0;  
            Walk();  
        }  
    }  
  
    private void Walk()  
    {       
        if (mPathPosList != null && mPathPosList.Count > 1)  
        {  
            mStartPos = mPathPosList[mPathPosList.Count - 1];  
            Color color = mStartPos.mGameObject.GetComponent<Renderer>().material.color;  
            mPathPosList.Remove(mStartPos);  
            Destroy(mStartPos.mGameObject);  
            mStartPos.mGameObject = null;  
              
            mStartPos = mPathPosList[mPathPosList.Count - 1];  
            mStartPos.mGameObject.GetComponent<Renderer>().material.color = color;  
              
        }  
    }  
  
    private void InitBG()  
    {  
        for (int i = 0; i < mGridWidth; i++)  
        {  
            for (int j = 0; j < mGridHeight; j++)  
            {  
                CreateCube(i, j, Color.gray);  
            }  
        }  
    }  
  
  
    private void CreateCube(int x, int y, Color color)  
    {  
        GameObject go = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);  
        go.transform.SetParent(mCubeParent.transform);  
        go.transform.position = new Vector3(x, y, 0);  
        go.transform.localScale = new Vector3(0.9f, 0.9f, 0.9f);  
        go.GetComponent<Renderer>().material.color = color;  
  
        go.AddComponent<Cube>().FindPath = FindPath;  
    }  
  
    public void FindPath(int mTargetX, int mTargetY)  
    {  
        if (mPathPosList != null)  
        {  
            mPathPosList.Clear();  
        }  
        AStarAlgorithm.GetInsatnce.ClearGrid();  
  
        //网格点对象重新刷新了  需要使用网格来索引到点 mPathPosList存储的点是之前的AStarPoint  
        this.mEndPos = mPointGrid[mTargetX, mTargetY];  
        this.mStartPos = mPointGrid[mStartPos.mPositionX, mStartPos.mPositionY];  
  
        mPathPosList = AStarAlgorithm.GetInsatnce.FindPath(this.mStartPos, mEndPos);  
    }  
}  

其中创建的Cube网格类代码如下

[csharp]view plain copy
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
using UnityEngine;  
  
public class Cube : MonoBehaviour  
{  
    public delegate void VoidDelegate(int x, int y);  
    public VoidDelegate FindPath;  
  
    private void OnMouseDown()  
    {  
        if (FindPath != null)  
        {  
            FindPath((int)this.transform.position.x, (int)this.transform.position.y);  
        }  
    }  
}  

效果展示

效果显示正常，绿色方块代表主角位置，红色方块代表目标点，白色方块代表路径

Unity 寻路A*算法

原文地址：blog.liujunliang.com.cn

简易地图

寻路步骤

如何找回路径

Unity代码实现

寻路模拟

效果展示

原文地址：blog.liujunliang.com.cn

相关推荐