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第七章 寻路与地图对象（Pathfinding and Map Object）

这一章主要进行寻路与地图对象的部分工作。

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五 搜索移动范围与路径（Search Move Range and Path）

就像我们之前说的，移动范围与攻击范围的搜索算法十分的类似，只需要修改少部分内容：

• 计算消耗G；

• 在判断是否能加入开放集时，需要判断格子是否有效（是否可移动）；

• 对外调用的函数，加入移动消耗。

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1 修改寻路（Extend Pathfinding）

这个方法，我们在PathFinding类中添加。

• 首先，修改对外调用函数：

          // 修改后寻找移动范围public bool SearchMoveRange(IHowToFind howToFind, CellData start, float movePoint, MoveConsumption consumption){if (howToFind == null || start == null || movePoint < 0){return false;}Reset();m_HowToFind = howToFind;m_MoveConsumption = consumption;m_StartCell = start;m_StartCell.ResetAStar();m_Range.y = movePoint;m_Reachable.Add(m_StartCell);return SearchRangeInternal();}// 修改后搜寻路径public bool SearchPath(IHowToFind howToFind, CellData start, CellData end, MoveConsumption consumption){if (howToFind == null || start == null || end == null){return false;}Reset();m_HowToFind = howToFind;m_MoveConsumption = consumption;m_StartCell = start;m_StartCell.ResetAStar();m_EndCell = end;m_EndCell.ResetAStar();m_Reachable.Add(m_StartCell);m_StartCell.h = m_HowToFind.CalcH(this, m_StartCell);return SearchRangeInternal();}/// 修改后寻找攻击范围/// 这里添加的参数 `useEndCell` ，/// 是在 `移动范围` 与 `攻击范围` 一起显示时，/// 不破坏 `起始节点`。public bool SearchAttackRange(IHowToFind howToFind, CellData start, int minRange, int maxRange, bool useEndCell = false){if (howToFind == null || start == null || minRange < 1 || maxRange < minRange){return false;}Reset();m_HowToFind = howToFind;m_Range = new Vector2(minRange, maxRange);// 在重置时，不重置 `父亲节点` ，// 其一：没有用到// 其二：二次查找时不破坏路径，否则路径将被破坏if (useEndCell){m_EndCell = start;m_EndCell.g = 0f;m_Reachable.Add(m_EndCell);}else{m_StartCell = start;m_StartCell.g = 0f;m_Reachable.Add(m_StartCell);}return SearchRangeInternal();}

  当然，你还要记得修改MapGraph里的对应函数。

• 其次，修改Reset函数：

  在寻路过程中，我们会不断的重新计算A星的G和H，还有父亲节点。

  在Reset时，我们不必每个都重置，只需要之前做的修改那样，将关键点重置（例如起始结束节点，而攻击范围没有用到父亲节点，所以只重置G）。

          /// <summary>/// 重置/// </summary>public void Reset(){m_Reachable.Clear();m_Explored.Clear();m_Result.Clear();m_Range = Vector2.zero;m_StartCell = null;m_EndCell = null;m_CurrentCell = null;m_Finished = false;m_HowToFind = null;m_MoveConsumption = null;m_SearchCount = 0;}

• 再次，添加获取消耗方法：

          /// <summary>/// 获取移动消耗/// </summary>/// <param name="terrainType"></param>/// <returns></returns>public float GetMoveConsumption(TerrainType terrainType){if (m_MoveConsumption == null){return 1f;}return m_MoveConsumption[terrainType];}

• 最后，添加建立路径方法：

          /// <summary>/// 建立路径List/// </summary>/// <param name="endCell"></param>/// <param name="useResult"></param>/// <returns></returns>public List<CellData> BuildPath(CellData endCell, bool useResult){if (endCell == null){Debug.LogError("PathFinding -> Argument named `endCell` is null.");return null;}List<CellData> path = useResult ? m_Result : new List<CellData>();CellData current = endCell;path.Add(current);while (current.previous != null){current = current.previous;path.Insert(0, current);}return path;}/// <summary>/// 建立路径Stack/// </summary>/// <param name="endCell"></param>/// <returns></returns>public Stack<CellData> BuildPath(CellData endCell){if (endCell == null){Debug.LogError("PathFinding -> Argument named `endCell` is null.");return null;}Stack<CellData> path = new Stack<CellData>();CellData current = endCell;path.Push(current);while (current.previous != null){current = current.previous;path.Push(current);}return path;}

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2 搜索移动范围（Search Move Range）

我们先新建类：

using UnityEngine;namespace DR.Book.SRPG_Dev.Maps.FindPath
{[CreateAssetMenu(fileName = "FindMoveRange.asset", menuName = "SRPG/How to find move range")]public class FindMoveRange : FindRange {public override CellData ChoseCell(PathFinding search){// TODOreturn base.ChoseCell(search);}public override float CalcGPerCell(PathFinding search, CellData adjacent){// TODOreturn base.CalcGPerCell(search, adjacent);}public override bool CanAddAdjacentToReachable(PathFinding search, CellData adjacent){// TODOreturn base.CanAddAdjacentToReachable(search, adjacent);}}
}

• 首先，选择节点，根据A星需要选择F最小的节点：

          public override CellData ChoseCell(PathFinding search){if (search.reachable.Count == 0){return null;}/// 取得f最小的节点（因为我们没有计算h，这里就是g）/// 当你在寻找路径有卡顿时，请一定使用更好的查找方式，/// 例如可以改用二叉树的方式，/// 也可将PathFinding里面reachable.Add(adjacent)的方法改成边排序边加入的方法search.reachable.Sort((cell1, cell2) => -cell1.f.CompareTo(cell2.f));int index = search.reachable.Count - 1;CellData chose = search.reachable[index];search.reachable.RemoveAt(index);return chose;}

• 其次， 是判断格子是否可移动，还需要判断是否更新新的损失与父亲节点：

          public override bool CanAddAdjacentToReachable(PathFinding search, CellData adjacent){// 没有Tileif (!adjacent.hasTile){return false;}// 已经有对象了if (adjacent.hasMapObject){return false;}// 如果已经在关闭集if (search.IsCellInExpored(adjacent)){return false;}// 计算消耗 = 当前cell的消耗 + 邻居cell的消耗float g = search.currentCell.g + CalcGPerCell(search, adjacent);// 已经加入过开放集if (search.IsCellInReachable(adjacent)){// 如果新消耗更低if (g < adjacent.g){adjacent.g = g;adjacent.previous = search.currentCell;}return false;}// 不在范围内if (g < 0f || g > search.range.y){return false;}adjacent.g = g;adjacent.previous = search.currentCell;return true;}

• 最后，我们填充计算G的函数：

          public override float CalcGPerCell(PathFinding search, CellData adjacent){// 获取邻居的TileSrpgTile tile = search.map.GetTile(adjacent.position);// 返回本格子的消耗return search.GetMoveConsumption(tile.terrainType);}

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3 搜索路径（Search Path）

直接搜索路径可以说是最标准的A星了，以前我们已经写了很多方法，所以不用再重新写了。

由于多了目标节点，所以在结束搜索的判断上要进行更改。

我们需要做的工作如下：

• 更改结束搜索的判断；

• 计算H值；

• 更改加入是否开放集的判断；

• 更改建立结果。

我们一个一个来解决。

• 第一，还是新建一个类：

  using System.Linq;
  using UnityEngine;namespace DR.Book.SRPG_Dev.Maps.FindPath
  {[CreateAssetMenu(fileName = "FindPathDirect.asset", menuName = "SRPG/How to find path")]public class FindPathDirect : FindMoveRange{public override bool IsFinishedOnChose(PathFinding search){// TODOreturn true;}public override float CalcH(PathFinding search, CellData adjacent){// TODOreturn 0f;}public override bool CanAddAdjacentToReachable(PathFinding search, CellData adjacent){// TODOreturn true;}public override void BuildResult(PathFinding search){// TODO}}
  }

• 第二，结束搜索：

  要注意结束搜索的条件，当开放集中没有节点时说明没有找到到达目标点的路径，这就需要我们寻找离目标点最近的节点作为路径目标。

          public override bool IsFinishedOnChose(PathFinding search){// 如果开放集中已经空了，则说明没有达到目标点if (search.currentCell == null){// 使用h最小值建立结果CellData minHCell = search.explored.First(cell => cell.h == search.explored.Min(c => c.h));search.BuildPath(minHCell, true);return true;}// 找到了目标点if (search.currentCell == search.endCell){return true;}if (!search.IsCellInExpored(search.currentCell)){search.explored.Add(search.currentCell);}return false;}

• 第三，判断加入开放集的条件：

  这里和移动范围相差不多，只是不用再判断范围了，还需要计算H值。

          public override bool CanAddAdjacentToReachable(PathFinding search, CellData adjacent){// 没有Tileif (!adjacent.hasTile){return false;}// 已经有对象了if (adjacent.hasMapObject){return false;}// 如果已经在关闭集if (search.IsCellInExpored(adjacent)){return false;}// 计算消耗 = 当前cell的消耗 + 邻居cell的消耗float g = search.currentCell.g + CalcGPerCell(search, adjacent);// 已经加入过开放集if (search.IsCellInReachable(adjacent)){// 如果新消耗更低if (g < adjacent.g){adjacent.g = g;adjacent.previous = search.currentCell;}return false;}adjacent.g = g;adjacent.h = CalcH(search, adjacent);adjacent.previous = search.currentCell;return true;}

• 第四，计算H值：

  H值是预计消耗，我们规定这里每个格子的预计消耗为1，即到达目标点的预计消耗为距离。

          public override float CalcH(PathFinding search, CellData adjacent){Vector2 hVec;hVec.x = Mathf.Abs(adjacent.position.x - search.endCell.position.x);hVec.y = Mathf.Abs(adjacent.position.y - search.endCell.position.y);return hVec.x + hVec.y;}

• 第五，建立结果：

          public override void BuildResult(PathFinding search){// 当没有达到目标点时，已经建立过结果if (search.result.Count > 0){return;}search.BuildPath(search.endCell, true);}

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4 测试寻路与移动（Test Pathfinding and Moving）

要测试寻路，遵循以下步骤（修改后的测试代码见下一节）：

• 1 建立新的寻路资源：点击菜单Assets/Create/SRPG/How to find move range和Assets/Create/SRPG/How to find path；

  

• 2 将资源拖入到MapGraph；

  

• 3 修改EditorTestPathFinding.cs测试代码，加入移动范围和直接寻路的代码；

  

• 4 在地图中查看测试效果；

  

  

• 5 在Console面板查看输出。

  

看起来还不错。

---

5 测试完整代码（Testing Full Code）

#region ---------- File Info ----------
/// **********************************************************************
/// Copyright (C) 2018 DarkRabbit(ZhangHan)
///
/// File Name:              EditorTestPathFinding.cs
/// Author:                 DarkRabbit
/// Create Time:            Sun, 02 Sep 2018 01:49:51 GMT
/// Modifier:
/// Module Description:
/// Version:                V1.0.0
/// **********************************************************************
#endregion ---------- File Info ----------using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;namespace DR.Book.SRPG_Dev.Maps.Testing
{using DR.Book.SRPG_Dev.Maps.FindPath;using DR.Book.SRPG_Dev.Models;public class EditorTestPathFinding : MonoBehaviour{[Serializable]public enum TestPathfindingType{Attack,Move,MoveAndAttack,Path}public MapGraph m_Map;public MapClass m_TestClassPrefab;public GameObject m_TestCursorPrefab;/// <summary>/// 选择测试的寻路类型/// </summary>public TestPathfindingType m_PathfindingType;/// <summary>/// 移动点数/// </summary>public float m_MovePoint = 9f;/// <summary>/// 攻击范围/// </summary>public Vector2Int m_AttackRange = new Vector2Int(2, 3);/// <summary>/// 是否打印不关键的信息/// </summary>public bool m_DebugInfo = true;/// <summary>/// 是否打印寻路的每一步/// </summary>public bool m_DebugStep = false;private List<GameObject> m_TestCursors;private MapClass m_TestClass;private MoveConsumption m_MoveConsumption;private List<CellData> m_CursorCells;private CellData m_StartCell;private CellData m_EndCell;#if UNITY_EDITORprivate void Awake(){if (m_Map == null){m_Map = GameObject.FindObjectOfType<MapGraph>();}if (m_Map == null){Debug.LogError("EditorTestPathFinding -> Map was not found.");return;}m_Map.InitMap();m_Map.searchPath.onStep += MapPathfinding_OnStep;if (m_TestCursorPrefab == null){Debug.LogError("EditorTestPathFinding -> Cursor Prefab is null.");return;}m_TestCursors = new List<GameObject>();if (m_TestClassPrefab == null){Debug.LogError("EditorTestPathFinding -> Class Prefab is null.");return;}m_TestClass = GameObject.Instantiate<MapClass>(m_TestClassPrefab,m_Map.transform.Find("MapObject"),false);m_TestClass.map = m_Map;m_TestClass.UpdatePosition(new Vector3Int(-1, -1, 0));m_TestClass.onMovingEnd += M_TestClass_onMovingEnd;RecreateMoveConsumption();m_CursorCells = new List<CellData>();}private void M_TestClass_onMovingEnd(CellData endCell){m_TestClass.animatorController.StopMove();}private void MapPathfinding_OnStep(PathFinding searchPath){if (m_DebugInfo && m_DebugStep){Debug.LogFormat("{0}: The G value of Cell {1} is {2}.",searchPath.searchCount,searchPath.currentCell.position.ToString(),searchPath.currentCell.g.ToString());}}private void Update(){if (m_Map == null || m_TestCursorPrefab == null){return;}if (Input.anyKeyDown && m_TestClass.moving){Debug.Log("Wait for moving.");return;}// 左键建立范围if (Input.GetMouseButtonDown(0)){if (m_AttackRange.x < 1 || m_AttackRange.y < m_AttackRange.x){Debug.LogError("EditorTestPathFinding -> Check the attack range.");return;}Vector3 mousePos = Input.mousePosition;Vector3 world = Camera.main.ScreenToWorldPoint(mousePos);Vector3Int cellPosition = m_Map.grid.WorldToCell(world);CellData selectedCell = m_Map.GetCellData(cellPosition);if (selectedCell != null){ClearTestCursors();switch (m_PathfindingType){case TestPathfindingType.Move:case TestPathfindingType.MoveAndAttack:ShowMoveRangeCells(selectedCell);break;case TestPathfindingType.Path:if (!ShowPathCells(selectedCell)){return;}break;default:ShowAttackRangeCells(selectedCell);break;}}}// 右键删除建立的cursorif (Input.GetMouseButtonDown(1)){ClearTestCursors();ClearMoveRangeAndPath();}// 中建重新生成移动消耗if (Input.GetMouseButtonDown(2)){RecreateMoveConsumption();}}private void OnDestroy(){if (m_Map != null){m_Map.searchPath.onStep -= MapPathfinding_OnStep;m_Map = null;}}/// <summary>/// 生成Cursors/// </summary>/// <param name="cells"></param>/// <param name="atk"></param>public void CreateTestCursors(List<CellData> cells, bool atk){if (cells != null && cells.Count > 0){Color color = Color.clear;if (atk){color = Color.red;color.a = 0.5f;}foreach (var cell in cells){CreateTestCursor(cell, color);}}}/// <summary>/// 生成单个Cursor/// </summary>/// <param name="cell"></param>/// <param name="color"></param>public void CreateTestCursor(CellData cell, Color color){Vector3 pos = m_Map.GetCellPosition(cell.position);GameObject find = GameObject.Instantiate(m_TestCursorPrefab, transform, false);find.name = cell.position.ToString();find.transform.position = pos;if (color != Color.clear){find.GetComponent<SpriteRenderer>().color = color;find.name += " atk";}m_TestCursors.Add(find);}public void ClearTestCursors(){if (m_TestCursors != null && m_TestCursors.Count > 0){foreach (var find in m_TestCursors){GameObject.Destroy(find);}m_TestCursors.Clear();}}public void ClearMoveRangeAndPath(){m_StartCell = null;m_EndCell = null;m_TestClass.UpdatePosition(new Vector3Int(-1, -1, 0));m_CursorCells.Clear();}/// <summary>/// 重新生成移动消耗/// </summary>public void RecreateMoveConsumption(){// TODO 在构造函数内部用的Random初始化，// 有了数据后，这个地方将进行修改m_MoveConsumption = new MoveConsumption(ClassType.Knight1);Debug.LogFormat("{0}={1}, {2}={3}",TerrainType.Plain.ToString(),m_MoveConsumption[TerrainType.Plain].ToString(),TerrainType.Road.ToString(),m_MoveConsumption[TerrainType.Road].ToString());}/// <summary>/// 当左键按下时，Move类型的活动/// </summary>/// <param name="selectedCell"></param>/// <returns></returns>public List<CellData> ShowMoveRangeCells(CellData selectedCell){List<CellData> cells;if (m_CursorCells.Count == 0 || !m_CursorCells.Contains(selectedCell)){m_CursorCells.Clear();if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("MoveRange: start position is {0}, move point is {1}",selectedCell.position.ToString(),m_MovePoint.ToString());}m_TestClass.UpdatePosition(selectedCell.position);cells = new List<CellData>(m_Map.SearchMoveRange(selectedCell, m_MovePoint, m_MoveConsumption));m_CursorCells.AddRange(cells);if (m_PathfindingType == TestPathfindingType.MoveAndAttack){// 移动范围后，进行查找攻击范围List<CellData> attackCells = new List<CellData>();foreach (var cell in m_CursorCells){List<CellData> atks = m_Map.SearchAttackRange(cell, m_AttackRange.x, m_AttackRange.y, true);foreach (var c in atks){if (!cells.Contains(c) && !attackCells.Contains(c)){attackCells.Add(c);}}}CreateTestCursors(attackCells, true);}}else{if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("Selected end position {0}", selectedCell.position);}m_CursorCells.Clear();Stack<CellData> pathCells = m_Map.searchPath.BuildPath(selectedCell);cells = new List<CellData>(pathCells);m_TestClass.animatorController.PlayMove();m_TestClass.StartMove(pathCells);}CreateTestCursors(cells, false);return cells;}/// <summary>/// 当左键按下时，Attack类型的活动/// </summary>/// <param name="selectedCell"></param>/// <returns></returns>public List<CellData> ShowAttackRangeCells(CellData selectedCell){if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("AttackRange: start position is {0}, range is {1}",selectedCell.position.ToString(),m_AttackRange.ToString());}List<CellData> cells = m_Map.SearchAttackRange(selectedCell, m_AttackRange.x, m_AttackRange.y);CreateTestCursors(cells, true);return cells;}/// <summary>/// 当左键按下时，Path类型的活动/// </summary>/// <param name="selectedCell"></param>/// <returns></returns>public bool ShowPathCells(CellData selectedCell){if (m_StartCell == null){m_StartCell = selectedCell;if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("Selected start position {0}", m_StartCell.position);}m_TestClass.UpdatePosition(selectedCell.position);return false;}m_EndCell = selectedCell;if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("Selected end position {0}", m_EndCell.position);}List<CellData> cells = m_Map.SearchPath(m_StartCell, m_EndCell, m_MoveConsumption);m_TestClass.animatorController.PlayMove();m_TestClass.StartMove(new Stack<CellData>(cells));m_StartCell = null;m_EndCell = null;CreateTestCursors(cells, false);return true;}#endif}
}

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