前言

本博客中采用的寻路算法主要为A星算法，A星算法主要实现代码借鉴他人博客(忘记原文地址了，如果原作者刚好看到可以留言，博主将注明原文出处，若涉及侵权请联系博主核实后将立马删除)A星算法具体原理不在本文章描述范围， 若想深入学习算法原理可自行搜索关键字：A星算法。

主要实现功能

AI 在将以自身为原点，生成自定义大小的正方形为检测范围；
AI 在自由寻路状态时，随机选取正方形边缘上的一点为目标点，朝目标点移动，到达目标点时将再次选取随机点作为目标点进行移动；
AI生成的地图中每个地图元素都会在成时发射一条向上2米的射线检测，用于检测障碍物（AI定义为1米身高，超过2米的障碍物并不会影响AI前进）；
地图元素采用对象池模式，每次敌人切换目标时地图元素并不用重新生成，而是初始化后继续使用；
AI在追随模式时，地图所有元素将与目标点做距离判定，将距离玩家最近的元素作为目标点，当AI到达目标点时若还为玩家位置将再次作出判定，直到接近玩家为止；
鼠标左键为自由寻路模式，右键为追随模式，游戏时可自行控制查看效果。

主要代码分析

AI控制脚本

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Enemy : MonoBehaviour
{//内部单例private static Enemy Instance = null;//路径private List<Node> path = new List<Node>();//起点private GameObject start;//目标private GameObject end;//开始寻路public bool startPathfinding = true;//克隆体public GameObject cube;//行public int row;//计时器public float timer = 0;//地图private Dictionary<Vector3, Node> map = new Dictionary<Vector3, Node>();//圆点private GameObject dot;//辅助线private LineRenderer line = null;//移动点数量public int pathCount = 0;/// <summary>/// 单利访问/// </summary>public static Enemy instance{get{return Instance;}}private void Awake(){Instance = this;//辅助线line = new GameObject("Line").AddComponent<LineRenderer>();line.startWidth = 0.1f;line.endWidth = 0.1f;dot = new GameObject("Dot");}private void Update(){//测试if (Input.GetMouseButtonDown(0)) AutoFindWay();if (Input.GetMouseButtonDown(1)) PursueTarget();if (startPathfinding){if (path.Count > 0){transform.position = Vector3.MoveTowards(transform.position, path[pathCount].transform.position, Time.deltaTime);transform.LookAt(path[pathCount].transform.position);if (Vector3.Distance(transform.position, path[pathCount].transform.position) <= 0){pathCount--;}}}else{Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit) && hit.collider != null && hit.collider.GetComponent<Node>() != null){path.Clear();FindTargetPath(hit.collider.gameObject);startPathfinding = true;}}}/// <summary>/// 自动寻路/// </summary>public void AutoFindWay(){path.Clear();NewPath();startPathfinding = true;}/// <summary>/// 追击目标/// </summary>public void PursueTarget(){path.Clear();FindTargetPath(FindObjectOfType<Player>().gameObject);startPathfinding = true;}/// <summary>/// 新路线/// </summary>private void NewPath(){print("寻找新路径 >>>>>>>>>>");//原点到两边距离相等if (row % 2 == 0) row++;//圆点位置等于自身位置dot.transform.position = transform.position;//以自身为圆点形成坐标坐标系MovingRangeFormationPoint(map,row);//设置地图NodeManager.Instance.getMap(dot.GetComponentsInChildren<Node>());//起点start = map[FindRecently(map, transform.transform)].gameObject;//目标点end = map[EdgeGetTarget(start.transform)].gameObject;//延迟0.5s寻路Invoke("FindWay", 0.5f);}/// <summary>/// 找到目标/// </summary>public void FindTargetPath(GameObject target){print("以距离目标最近的点作为路径 >>>>>>");//原点到两边距离相等if (row % 2 == 0) row++;//圆点位置等于自身位置dot.transform.position = transform.position;//以自身为圆点形成坐标坐标系MovingRangeFormationPoint(map,row);//设置地图NodeManager.Instance.getMap(dot.GetComponentsInChildren<Node>());//起点start = map[FindRecently(map, transform.transform)].gameObject;//目标点end = map[FindRecently(map,target.transform)].transform.gameObject;//延迟1s寻路Invoke("FindWay", 0.5f);}/// <summary>/// 以自身为圆点形成坐标坐标系/// </summary>private void MovingRangeFormationPoint(Dictionary<Vector3, Node> map, int row){print("以自身为圆点形成坐标坐标系");//以自身为原点Vector3 centerPos = dot.transform.position - new Vector3(row * 0.5f - 0.5f, 0, row * 0.5f - 0.5f);//复用之前的对象if (map.Count > 0){//清空障碍物NodeManager.Instance.CloseObstacle();//下标int index = 0;//地图上的点（重复利用）List<Node> points = new List<Node>();//找出之前的点foreach (Vector3 i in map.Keys){//坐标初始化map[i].Init();//加入对象池列表points.Add(map[i]);}//清空地图map.Clear();for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < row; j++){//正方形坐标Vector3 pos = new Vector3(centerPos.x + i, 0, centerPos.z + j);//点的位置重新赋值points[index].transform.position = pos;//加入地图map.Add(pos, points[index]);//下一个点index++;}}}else{for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < row; j++){Vector3 pos = new Vector3(centerPos.x + i, 0, centerPos.z + j);//正方形坐标GameObject game = Instantiate(cube, pos, Quaternion.identity);//将地图设置为圆点的之物体game.transform.SetParent(dot.transform);//点坐标位置game.name = pos.ToString();//添加至地图map.Add(pos, game.GetComponent<Node>());//坐标初始化map[pos].Init();}}}}/// <summary>/// 寻找路线/// </summary>public void FindWay(){if (end.GetComponent<Node>().nObstacle){NewPath();Debug.LogError("目标为障碍物，重新寻路");return;}//路径path = AStar.FindPath(start.GetComponent<Node>(), end.GetComponent<Node>());//画辅助线line.positionCount = path.Count;for (int i = 0; i < path.Count; i++){line.SetPosition(i, path[i].gameObject.transform.position);}//移动路径大小pathCount = path.Count - 1;}/// <summary>/// 边缘获取目标位置/// </summary>private Vector3 EdgeGetTarget(Transform dot){List<Vector3> squarePoints = new List<Vector3>();int width = (row - 1) / 2;for (int j = row - 1; j >= 0; j--){squarePoints.Add(dot.position + new Vector3(width - j, 0, width));}for (int j = 1; j < row; j++){squarePoints.Add(dot.position + new Vector3(width, 0, width - j));}for (int j = 1; j < row; j++){squarePoints.Add(dot.position + new Vector3(width - j, 0, -width));}for (int j = row - 2; j > 0; j--){squarePoints.Add(dot.position + new Vector3(-width, 0, width - j));}int randomTarget = Random.Range(0, squarePoints.Count - 1);return squarePoints[randomTarget];}/// <summary>/// 寻找地图最近的点/// </summary>/// <param name="target"></param>/// <returns></returns>private Vector3 FindRecently(Dictionary<Vector3, Node> map, Transform target){List<Vector3> dos = new List<Vector3>();//找出地图上的点foreach (Vector3 i in map.Keys){dos.Add(i);}//寻找距离玩家最近的点Vector3 miniDis = dos[0];for (int i = 1; i < dos.Count; i++){   //找出距离玩家最近位置点if (Vector3.Distance(miniDis, target.position) > Vector3.Distance(dos[i], target.position)){miniDis = dos[i];}}return map[miniDis].transform.position;}
}

地图元素管理类

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class NodeManager : MonoBehaviour
{private static NodeManager instance = null;public static NodeManager Instance{get{if (instance == null)instance = FindObjectOfType(typeof(NodeManager)) as NodeManager;if (instance == null)Debug.LogError("Could not find a NodeManager. Please add one NodeManager in the scense");return instance;}}//地图坐标public Node[,] nodes;/// <summary>/// 障碍物列表/// </summary>public List<GameObject> obstacleList = new List<GameObject>();//设置为障碍物public void SetObstacle(GameObject obs){if (obstacleList.Contains(obs))return;//障碍物列表obstacleList.Add(obs);//设置障碍物obs.GetComponent<Node>().MarkAsObstacle();}/// <summary>/// 清理障碍物/// </summary>public void CloseObstacle(){foreach (GameObject i in obstacleList){i.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.white;}obstacleList.Clear();print("清理障碍物");}//得到地图public void getMap(Node[] games){int index = -1;nodes = new Node[Enemy.instance.row, Enemy.instance.row];for (int i = 0; i < Enemy.instance.row; i++){for (int j = 0; j < Enemy.instance.row; j++){index++;nodes[i, j] = games[index];}}}/// <summary>/// 得到附近节点/// </summary>/// <param name="node"></param>/// <returns></returns>public List<Node> GetNeighbours(Node node){//附近节点List<Node> neighbours = new List<Node>();for (int i = 0; i < Enemy.instance.row; i++){for (int j = 0; j < Enemy.instance.row; j++){if(nodes[i,j] == node){neighbours = AssignNeighbours(i, j + 1, neighbours);//up//neighbours = AssignNeighbours(i + 1, j + 1, neighbours);//up + rightneighbours = AssignNeighbours(i + 1, j, neighbours);//right//neighbours = AssignNeighbours(i + 1, j - 1, neighbours);//right + downneighbours = AssignNeighbours(i, j - 1, neighbours);//down//neighbours = AssignNeighbours(i - 1, j - 1, neighbours);//down + leftneighbours = AssignNeighbours(i - 1, j, neighbours);//left//neighbours = AssignNeighbours(i - 1, j + 1, neighbours);//left + up}}}return neighbours;}/// <summary>/// 分配的临近点/// </summary>/// <param name="row"></param>/// <param name="col"></param>/// <param name="neighbours"></param>/// <returns></returns>private List<Node> AssignNeighbours(int row, int col, List<Node> neighbours){//if (row >= 0 && col >= 0 && row < Enemy.instance.row && col < Enemy.instance.row){//不属于障碍物if(!obstacleList.Contains(nodes[row, col].gameObject)){neighbours.Add(nodes[row, col]);}}return neighbours;}}

地图元素类

using System;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;public class Node : MonoBehaviour, IComparable
{/// <summary>/// 节点到总成本  G/// </summary>public float nodeTotalCost = 1.0f;/// <summary>/// 估计成本     F/// </summary>public float estimateCost = 0.0f;/// <summary>/// 路径的父节点/// </summary>public Node nParent;/// <summary>/// 是否障碍物/// </summary>public bool nObstacle = false;/// <summary>/// 初始化/// </summary>public void Init(){nodeTotalCost = 1.0f;estimateCost = 0.0f;nObstacle = false;nParent = null;//向上2米检测是否有障碍物if (Physics.Raycast(transform.position, transform.up, out RaycastHit hit, 2)){//加入障碍物列表NodeManager.Instance.SetObstacle(gameObject);//画出辅助线Debug.DrawRay(transform.position, transform.up * 2, Color.red, 10);}}/// <summary>/// 设置为障碍物/// </summary>public void MarkAsObstacle(){nObstacle = true;}/// <summary>/// 对比路径成本/// </summary>/// <param name="obj"></param>/// <returns></returns>public int CompareTo(object obj){Node node = (Node)obj;if(estimateCost < node.estimateCost)return -1;else if(estimateCost > node.estimateCost)return 1;elsereturn 0;}public override string ToString(){return transform.position.x + "," + transform.position.y;}/// <summary>/// 显示大小/// </summary>public void ShowCost(){var text = GetComponentInChildren<Text>();if (nObstacle){text.text = "障碍物";text.color = Color.red;}else {text.text = "F: " + estimateCost.ToString("F2") + "\n" +"G: " + nodeTotalCost.ToString("F2") + "\n";}}}

A星算法主要实现类

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class AStar : MonoBehaviour
{//开启队列public static PriorityQueue openQueue;//关闭队列public static PriorityQueue closeQueue;//触发式评估大小private static float HeuristicEstimateCost(Node currentNode, Node goalNode){//返回两个节点的距离return Vector3.Distance(currentNode.transform.position, goalNode.transform.position);}/// <summary>/// 寻找路径/// </summary>/// <param name="start">开始位置</param>/// <param name="goal">目标位置</param>/// <returns></returns>public static List<Node> FindPath(Node start, Node goal){openQueue = new PriorityQueue();//天际节点openQueue.Add(start);//初始化成本为0start.nodeTotalCost = 0;//估计成本等于自身到目标的位置start.estimateCost = HeuristicEstimateCost(start, goal);closeQueue = new PriorityQueue();//起始节点Node node = null;//打开队列长度大于0while (openQueue.Count != 0){//得到起点node = openQueue.First();//判断起点是否等于目标点if(node == goal){//node.GetComponentInChildren<Text>().text = "目标点";print("寻路完毕");break;}//得到周围的位置List<Node> neighbours = NodeManager.Instance.GetNeighbours(node);foreach(Node neighbour in neighbours){//不在关闭队列if (!closeQueue.Contains(neighbour)){//节点总成本=节点初始节点 + 附近点到起点距离neighbour.nodeTotalCost = node.nodeTotalCost + HeuristicEstimateCost(neighbour,node);//估计成本 = 附近点到目标点距离 + 节点总成本neighbour.estimateCost = HeuristicEstimateCost(neighbour, goal) + neighbour.nodeTotalCost;//附近节点的父物体等于起点neighbour.nParent = node;//不在开启队列if (!openQueue.Contains(neighbour)){//加入开启队列openQueue.Add(neighbour);}}}//起点加入关闭队列closeQueue.Add(node);//起点从打开队列移除openQueue.Remove(node);}if (node != goal){Debug.LogError("找不到路径");}return CalculatePath(node);}/// <summary>/// 计算路径/// </summary>/// <param name="node"></param>/// <returns>计算后得到的路径</returns>private static List<Node> CalculatePath(Node node){//路径列表List<Node> path = new List<Node>();while (node != null){//节点加入路径列表path.Add(node);//设置父物体node = node.nParent;}return path;}
}

游戏运行效果

场景配置图

游戏运行效果

动手操作

打开unity，新建一个3D项目，将 AI自动寻路+绕路+追随.unitypackage文件导入项目，打开Game场景，点击开始运行就可以看到效果了！

AI自动寻路+绕路+追随.unitypackage
资源提取码: 7t1p

结语

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