TW项目寻路算法最优实践

一、描述
TW项目是一个拥有较广阔野外空间的SLG游戏，玩家的军队方阵可以在野外进行长距离行军、短距离自由行军、占领要塞、驻扎、形成战斗阵型战斗等行为。其中，野外的山脉、河流等会产生静态阻挡，可能会用到navmesh寻路；而由玩家把守的要塞、由玩家在空地上的驻扎行为，会在野外地图上产生动态阻挡；自动形成战斗阵型等行为，可能会兼用鱼群寻路算法或者RVO避障寻路算法。
每个服务器活跃军队方阵可能有几万个，每天产生的长距离寻路请求可能达几十万或者百万个，而用常规的A*寻路、navmesh寻路算法计算量巨大，并且很多长寻路是由服务器端计算或者校验，影响服务器效能，所以我们必须找一个快速长距离寻路、校验的方法。由于玩家可以自由行军，产生的短距离寻路比长距离寻路数量更多，所以我们必须找一个能快速校验短距离路径的方法。由于在野外会产生动态阻挡，随时挡住长/短距离寻路的路径。
本文给出了对于问题的分析和解决这些问题的方法。

二、需求
1、前端长距离行军寻路
2、后端长距离行军寻路（由于有些军队方阵所属于的玩家不在线，需要在服务器启动时或者玩家离线前有任务委托时寻路）
3、对前端长距离行军寻路的校验
4、前端短距离行军寻路
5、后端短距离行军寻路
6、对后端长距离行军寻路的校验
7、行军中遇到动态障碍物（要塞、驻扎的敌人）后停止
8、对战时形成战斗阵型（如步兵在前，工兵在后等）
9、军队方阵有最大密度，单位区域内达到最大密度会形成阻挡
10、隔障碍物（如河水）远距离攻击
11、追击（追击者最优路径）
注：以上所有需求是2D寻路

三、最优实践步骤
对于需求1-6，下面的第1，2，3步骤可以全部解决。
1、用navmesh寻路算法的第一步，为野外地图创建寻路面片并且优化，达到面片总数量最少、单个面片面积最大（要保证面片是凸多边形）即可；
2、用蚁群寻路算法、或者IP地址寻路算法、亦或者带权重网状递归寻路算法，计算形成静态网状路图，保存为数组，用来求寻路粗路径；
3、用漏斗寻路算法对第2步的粗路径计算得细路径（此步骤即可一次计算到终点也可以逐步计算）；
4、对于需求7，军队方阵行军过程中，后端每隔一定的时间用第3步算法寻找未来一定时间内是否有动态阻挡。
4.1）先按时间计算出长度；
4.2）当前位置为起始点与最终目标地点拉直线，长度在本面片内的直接计算下一目标终点，计算完毕；
4.3）长度超出本面片的，与下一面片连相交的直接按4.2方法计算下一目标终点，如果下一目标点在本面片内，则计算完毕；
4.4）4.3步骤中与下一面片不相交的，则连接边线段的近点为折线点，这个点也是下一个起始点，重复4.3，直至到达4.1计算的长度或者到目标地点，计算完毕；
4.5）4.3步骤中与下一面片相交，但是计算完下一目标点不在本面片内，以与再下一面片连接边的交点为起点，重复4.3，计算完毕。
注：因为第4步所谓一定的时间，是一个较短的时间（如1秒）所以路径总长度不会太大，又由于第1步保证了面片面积尽量大，所以第4步的运算通常在4.1就结束了，不会有太大的效率问题。
5、对于需求8，由于只是前端表现，不牵扯后端严格校验，所以可能会采用鱼群算法寻路。
6、对于需求9，同样采用第3，4步的计算方法，并且在短寻路后查看一下目标位置人数，如果超出规定数量后则不再前进。
7、对于需求10，与战斗计算相关，与寻路不直接相关
8、对于需求11，也是前端每个一定时间，计算当前位置与要追击目标的最优路径，如果比当前路径优，则发给服务器并按新路径行军。

四、拓展
寻路的算法有很多，各自应用在不同的场景。本次最优实践筛选了十几种不同的寻路算法，本文参考、采用或者部分采用了其中4，5种，也将一些算法拆解只用其中一部分，然后还自创了一些寻路算法，自创部分是最大化的用空间换取时间，最终达到了后端的长距离行军粗路径寻路CPU消耗为0的程度，然后在军队方阵行军时用很小的代价逐步细化路径。

五、专有名词解释
1）工会/帮会：由大概40玩家组成的组织，互为友好阵营，可以一起做一些事情。
2）野外要塞：野外的狭小的口装区域（如桥、山谷、城门等等），可由工会占领，形成对本工会会员可以通行但对敌对工会会员产生阻挡。
3）驻扎：点击玩家的军队方阵后，有驻扎按钮，点击后原地驻扎，驻扎成功后形成阻挡。
4）长距离寻路：指跨越手机整个屏幕或者跨越若干个面片的寻路。短距离寻路与此相反。

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