Unity A星（A Star/A*）寻路算法

演示：

我们知道Unity中的Navigation只能实现3D场景的寻路，不能实现2D的寻路，常见的寻路算法有很多种，其中A星是项目中最常用的寻路方法。在项目中用到了A星，就简单总结一下吧。

原理：

最通俗的原理就是寻找周围的点。选出一个到终点最近的点，再从选出的点为起点寻找下一个点，直到到达目标点。

实现：

如何选出最近的点呢，我们就会利用曼哈顿街区算法公式寻找下一个点。

如下图：我们以黄色为起点，黄色的点周围有八个可以移动的点，移动的距离对角移动为1.4，直线移动为1。

我们用f来代表寻路的总代价，g代表从开始点到下一个点的距离，h（此处用到麦哈顿街区算法）为从下一个点到目标点的距离。则f=g+h。

因此我们的格子类就基本完成了；

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// 格子的类型
/// </summary>
public enum E_Node_Type {Walk,Stop}/// <summary>
/// 格子类
/// </summary>
public class AStarNode
{//格子的坐标public int x;public int y;//寻路消耗public float f;//起点距离public float g;//终点距离public float h;//父对象public AStarNode father;public E_Node_Type type;public AStarNode( int x,int y,E_Node_Type type){this.x = x;this.y = y;this.type = type;}
}

接下来写寻路的控制器，经过分析，应该记录开始点周围的每一个点，经过计算后看看他是否是最近的点。这里我们就需要两个列表，一个列表记录格子周围的点。另一个列表我们要记录最近路径上的格子。另外我们还要一个二维数组来记录地图的信息。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;/// <summary>
/// A星管理器
/// </summary>
public class AStarMgr : MonoBehaviour
{public static AStarMgr Instance;//地图的宽高private int mapW;private int mapeH;//地图相关的所有的格子容器public AStarNode[,] nodes;//开启列表private List<AStarNode> openList=new List<AStarNode>();//关闭列表private List<AStarNode> closeList=new List<AStarNode>();private void Awake(){Instance = this;}/// <summary>/// 初始化地图信息/// </summary>/// <param name="w"></param>/// <param name="h"></param>public void InItMapInfo(int w,int h){this.mapeH = h;this.mapW = w;nodes = new AStarNode[w,h];for (int i = 0; i < w; i++){for (int j = 0; j < h; j++){AStarNode node = new AStarNode(i, j, Random.Range(0, 100) < 20 ? E_Node_Type.Stop : E_Node_Type.Walk);nodes[i, j] = node;}}}/// <summary>/// 寻路的方法/// </summary>/// <param name="startPos"></param>/// <param name="endPos"></param>/// <returns></returns>public List<AStarNode>FindPath(Vector2 startPos,Vector2 endPos){//判断起始点是不是在地图的范围内if (startPos.x < 0 || startPos.x >= mapW|| startPos.y < 0 || startPos.y >= mapeH|| endPos.x < 0 || endPos.x >= mapW|| endPos.y < 0 || endPos.y >= mapeH)return null;//判断起始点是不是不能通行的点AStarNode start = nodes[(int)startPos.x, (int)startPos.y];AStarNode end = nodes[(int)endPos.x, (int)endPos.y];if (start.type == E_Node_Type.Stop || end.type == E_Node_Type.Stop)return null;closeList.Clear();openList.Clear();//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){//周围的点FindNearlyToOpenList(start.x - 1, start.y - 1, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x, start.y - 1, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x + 1, start.y - 1, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x - 1, start.y, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x + 1, start.y, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x - 1, start.y + 1, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x, start.y + 1, 1.4f, start, end);FindNearlyToOpenList(start.x + 1, start.y + 1, 1.4f, start, end);if (openList.Count == 0)return null;//排序选出最小的点openList.Sort(SortOpenList);//放入关闭列表，然后从开启列表中移除closeList.Add(openList[0]);//找到这个点，进行下一次寻路start = openList[0];openList.RemoveAt(0);if (start == end){//结束List<AStarNode> path = new List<AStarNode>();path.Add(end);while (end.father != null){path.Add(end.father);end = end.father;}path.Reverse();return path;}}}/// <summary>/// 排序函数/// </summary>/// <param name="a"></param>/// <param name="b"></param>/// <returns></returns>private int SortOpenList(AStarNode a,AStarNode b){if (a.f > b.f)return 1;else if (a.f == b.f)return 1;elsereturn -1;}/// <summary>/// 临近的点放入开启列表/// </summary>/// <param name="x"></param>/// <param name="y"></param>private void FindNearlyToOpenList(int x,int y,float g,AStarNode father, AStarNode end){if (x < 0 || x >= mapW || y < 0 || y >= mapeH)return;AStarNode node = nodes[x, y];if (node == null||node.type==E_Node_Type.Stop||closeList.Contains(node)||openList.Contains(node))return;//计算f值 f=g+h;node.father = father;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;openList.Add(node);}}

以上的代码就完成了A星算法的核心内容。下边为测试代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class TestAStar : MonoBehaviour
{public int beginX = -3;public int beginY = 5;public int offsetX = 2;public int offsetY = 2;public int mapW = 5;public int mapH = 5;private Vector2 beginPos = Vector2.right * -1;private Vector2 endPos = Vector2.right * -1;public Material red;public Material yellow;private Dictionary<string, GameObject> cubes = new Dictionary<string, GameObject>();void Start(){AStarMgr.Instance.InItMapInfo(mapW, mapW);for (int i = 0; i < mapW; i++){for (int j = 0; j < mapH; j++){GameObject obj = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);obj.transform.position = new Vector3(beginX + i * offsetX, beginY + j * offsetY, 0);obj.name = i + "_" + j;cubes.Add(obj.name, obj);AStarNode node = AStarMgr.Instance.nodes[i, j];if (node.type == E_Node_Type.Stop){obj.GetComponent<MeshRenderer>().material = red;}}}}// Update is called once per framevoid Update(){if (Input.GetMouseButtonDown(0)){RaycastHit hit;Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);if (Physics.Raycast(ray, out hit, 1000)){if (beginPos == Vector2.right * -1){string[] strs = hit.collider.gameObject.name.Split('_');beginPos = new Vector2(int.Parse(strs[0]), int.Parse(strs[1]));hit.collider.gameObject.GetComponent<MeshRenderer>().material = yellow;}else{string[] strs = hit.collider.gameObject.name.Split('_');endPos = new Vector2(int.Parse(strs[0]), int.Parse(strs[1]));Debug.Log(endPos);List<AStarNode> list = AStarMgr.Instance.FindPath(beginPos, endPos);Debug.Log(list.Count);if (list != null){for (int i = 0; i < list.Count; i++){Debug.Log(list[i]);cubes[list[i].x + "_" + list[i].y].GetComponent<MeshRenderer>().material = yellow;}}}}}}
}

以上为A星寻路算法的核心理念，在用到商业项目中肯定要对算法进行封装。那下边就介绍一个已经封装完善的A星算法插件：

A* Pathfinding Project

下载免费版：点击更多信息-点击download就可以下载免费版。

使用方法看这个视频吧：

Unity 2D AI自动寻路功能 [风农译制]_哔哩哔哩_bilibilihttps://www.youtube.com/watch?v=jvtFUfJ6CP8利用A* 寻路项目做的unity自动寻路。涉及到较多脚本编写，有不明白的部分可以看我之前的脚本教程。A* Pathfinding 项目地址: https://arongranberg.com/astar/https://www.bilibili.com/video/BV1D4411N7FZ

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