unity中的一个简单易用的A*寻路算法类

以前项目中用到了寻路，就写了个A*寻路的算法类，感觉还不错，这里分享出来。

这里有可运行的测试项目：https://github.com/LiuFeng1011/Test/tree/master/Assets/AStar

A*算法的原理网上有很多，这里只简单说一下我这个算法的逻辑：

*我的这个算法里面没有关闭列表，因为我会根据地图数据创建一个对应的节点数据的数组，每个节点数据记录自己当前的状态，是开启还是关闭的。节点数据只有在寻找周围点被找到的时候才会建立并放到数组中，这样在每次添加节点时，只要在数组中取出对应位置的节点数据，就能知道节点是开启的还是关闭的或者还没有被添加，不用去遍历open和close列表。

*开放列表直接使用List来保存，为了使列表保持有序，每次添加节点时直接把节点按照从小到大的顺序插入到对应位置。这里可以使用其它数据结构或者排序算法来进行优化。

*路径可以行进的方向使用一个数组来表示:

//附近的格子 4方向int[,] nearArray = new int[,]{{0, 1},{1, 0},{0, -1},{-1, 0},};

    //附近的格子 8方向int[,] nearArray= new int[,]{{0, 1},   {1, 1},   {1, 0},   {1, -1},  {0, -1},  {-1, -1}, {-1, 0},  {-1, 1}   };

这里可以修改成任意个方向和距离，我只对1个距离以内的移动进行过测试。其它距离不能保证正确性。

*G和H值的计算可以使用曼哈顿距离或者欧式距离，曼哈顿距离效率上会更高。

    float GetNodeG(MapNode parent,MapNode node){//曼哈顿距离float dis = Mathf.Abs(parent.p.x - node.p.x) + Mathf.Abs(parent.p.y - node.p.y);//欧式距离//float dis = Vector2.Distance(parent.p, node.p);return parent.g + dis;}float GetNodeH( MapNode node){//曼哈顿距离return Mathf.Abs(endPosition.x - node.p.x) + Mathf.Abs(endPosition.y - node.p.y);//欧式距离//return Vector2.Distance(endPosition,node.p);}

最终的结果只有在4方向时表现上会有些许不同：

左图为曼哈顿距离的结果，右图为欧式距离的结果，虽然移动距离是一样的，但是很明显欧式距离更符合我们的习惯。

*使用方式:

调用AStar类的StratAStar方法即可

    /// <summary>/// 开始寻路/// </summary>/// <returns>路径点数据，从起始点到结束点路径的有序vector数组.</returns>/// <param name="map">地图数据 二维数组，0为可移动路径，1为不可移动路径.</param>/// <param name="startPosition">开始位置.</param>/// <param name="endPosition">结束位置.</param>public List<Vector2> StratAStar(int[,] map,Vector2 startPosition,Vector2 endPosition)

*示例:

定义一个二维数据作为我们的地图数据:

int[,] map = { {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},{0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0},{0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}};

设置起始和结束位置:

        Vector2 startPosition = new Vector2(5,6);Vector2 endPosition = new Vector2(8, 12);

创建AStar类并调用开始方法:

        AStar astar = new AStar();List<Vector2> path = astar.StratAStar(map,startPosition,endPosition);

看下效果:

下面使用随机数组：

int[, ] map = new int[mapWidth,mapHight];

设定起始点和结束点，然后随机向数组中填充数据

        Vector2 startPosition = new Vector2(Random.Range(0, mapWidth),Random.Range(0, mapHight));Vector2 endPosition = new Vector2(Random.Range(0, mapWidth), Random.Range(0, mapHight));for (int i = 0; i < mapWidth;i ++){for (int j = 0; j < mapHight; j++){//如果是起点或者终点 跳过if((i == (int)startPosition.x && j == (int)startPosition.y) ||(i == (int)endPosition.x && j == (int)endPosition.x) ){continue;}if (Random.Range(0f, 1f) < 0.2f){map[i, j] = 1;}}}

看下效果:

完整的AStar类:

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class AStar
{//节点private class MapNode{//节点状态 public enum enNodeState{normal,//待机open,//开启close //关闭}public MapNode parent = null;//父节点public float g, h, f;public Vector2 p;//位置public enNodeState state = enNodeState.normal;}//附近的格子 8方向int[,] nearArray= new int[,]{{0, 1},   {1, 1},   {1, 0},   {1, -1},  {0, -1},  {-1, -1}, {-1, 0},  {-1, 1}   };//附近的格子 4方向//int[,] nearArray = new int[,]{//    {0, 1},//    {1, 0},//    {0, -1},//    {-1, 0},//};Vector2 startPosition, endPosition;//起始点和结束点//开放列表，在插入时根据MapNode的f值进行排序，即优先队列List<MapNode> openList = new List<MapNode>();//所有点MapNode[,] mapList;//向开放列表中加入节点，这里需要进行排序void PushNode(MapNode node){node.state = MapNode.enNodeState.open;for (int i = 0; i < openList.Count; i++){if (openList[i].f > node.f){openList.Insert(i,node);return;}}openList.Add(node);}//创建节点时即对节点进行估价MapNode CreateNode(Vector2 p,MapNode parent){MapNode node = new MapNode();node.parent = parent;node.p = p;//f = g+h//g和h直接使用曼哈顿距离//--------g------if(parent != null){node.g = GetNodeG(parent,node);}else {node.g = 0;}//--------h------node.h =GetNodeH(node);//--------f------node.f = node.g + node.h;//创建的节点加入到节点列表中mapList[(int)node.p.x,(int)node.p.y] = node;return node;}float GetNodeG(MapNode parent,MapNode node){//曼哈顿距离//float dis = Mathf.Abs(parent.p.x - node.p.x) + Mathf.Abs(parent.p.y - node.p.y);//欧式距离float dis = Vector2.Distance(parent.p, node.p);return parent.g + dis;}float GetNodeH( MapNode node){//曼哈顿距离//return Mathf.Abs(endPosition.x - node.p.x) + Mathf.Abs(endPosition.y - node.p.y);//欧式距离return Vector2.Distance(endPosition,node.p);}/// <summary>/// 开始寻路/// </summary>/// <returns>路径点数据，从起始点到结束点路径的有序vector数组.</returns>/// <param name="map">地图数据 二维数组，0为可移动路径，1为不可移动路径.</param>/// <param name="startPosition">开始位置.</param>/// <param name="endPosition">结束位置.</param>public List<Vector2> StratAStar(int[,] map,Vector2 startPosition,Vector2 endPosition){mapList = new MapNode[map.GetLength(0),map.GetLength(1)];//附近可移动点的数量int nearcount = nearArray.GetLength(0);this.startPosition = startPosition;this.endPosition = endPosition;//起始点加入开启列表MapNode startNode = CreateNode(startPosition,null);PushNode(startNode);MapNode endNode = null;//目标节点//开始寻找路径while(openList.Count > 0){//取出开启列表中f值最低的节点，由于我们在向开启列表中添加节点时已经进行了排序，所以这里直接取第0个值即可MapNode node = openList[0];//如果node为目标点则结束寻找if(node.p.x == endPosition.x && node.p.y == endPosition.y){endNode = node;break;}//设置为关闭状态并从开启列表中移除node.state = MapNode.enNodeState.close;openList.RemoveAt(0);//当前点坐标//相邻格子加入到开启列表for (int i = 0; i < nearcount; i ++){Vector2 nearPosition = node.p - new Vector2(nearArray[i,0], nearArray[i,1]);//位置是否超出范围if((nearPosition.x < 0 || nearPosition.x >= map.GetLength(0)) ||(nearPosition.y < 0 || nearPosition.y >= map.GetLength(1))){continue;}//该位置是否可以移动if(map[(int)nearPosition.x,(int)nearPosition.y] != 0){continue;}//是否已经创建过这个点MapNode nearNode = mapList[(int)nearPosition.x, (int)nearPosition.y];if(nearNode != null){//该节点已经创建过//节点是否关闭if(nearNode.state == MapNode.enNodeState.close){continue;}//重新计算gfloat newg = GetNodeG(node, nearNode);if(newg < nearNode.g){nearNode.parent = node;nearNode.g = newg;nearNode.f = nearNode.g + nearNode.h;Debug.Log("==" + openList.Count);//重新对开放列表排序openList.Remove(nearNode);Debug.Log(openList.Count);}else{continue;}}else{//创建节点nearNode = CreateNode(nearPosition, node);}PushNode(nearNode);}}//路径数据List<Vector2> ret = new List<Vector2>();if (endNode == null){Debug.Log("no path!");return ret;}//将路径保存到数组中while(endNode.parent != null){ret.Insert(0,endNode.p);endNode = endNode.parent;}return ret;}
}

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