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Unity3D MMORPG 战斗系统: 打造基于AStar的寻路导航系统

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发表于 2024-7-15 18:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言

Unity3D是一款非常强大的游戏引擎，它能够让开发者轻松地创建出高质量的游戏。此中，寻路导航系统是游戏中不成或缺的一部门，它可以让玩家在游戏中自由地移动，探索世界。本文将介绍如何使用AStar算法来打造一个基于Unity3D的寻路导航系统，同时提供详细的技术解析和代码实现。
对惹，这里有一个游戏开发交流小组，但愿大师可以点击进来一起交流一下开发经验呀！
一、AStar算法简介
AStar算法是一种常用的寻路算法，它通过启发式搜索来寻找最短路径。在图论中，AStar算法被广泛应用于寻找两个节点之间的最短路径。它的长处在于能够在较短的时间内找到最优解，而且可以措置大规模的图。
AStar算法的基本思想是从起点开始，按照启发式函数的估计值逐步向方针节点移动。在移动的过程中，AStar算法会记录每个节点的代价和路径，同时维护一个开放列表和封锁列表，用于存储已访谒的节点和待访谒的节点。当搜索到方针节点时，AStar算法就可以通过回溯的方式得到最短路径。
二、AStar算法在Unity3D中的应用
在Unity3D中，AStar算法可以用于实现寻路导航系统。具体来说，我们可以将游戏场景中的地图转化为一个二维网格图，然后使用AStar算法来搜索最短路径。在搜索的过程中，我们需要考虑以下几个因素：

  • 节点的代价：每个节点都有一个代价，代表达到该节点所需的资源消耗。例如，在游戏中，有些节点可能需要花费更多的时间和精力才能达到，这些节点的代价就会斗劲高。
  • 启发式函数：启发式函数用于估计从当前节点到方针节点的代价。在AStar算法中，我们凡是使用曼哈顿距离或欧几里得距离来作为启发式函数。
  • 开放列表和封锁列表：开放列表用于存储待访谒的节点，封锁列表用于存储已访谒的节点。
  • 路径回溯：当搜索到方针节点时，我们需要通过回溯的方式得到最短路径。
接下来，我们将详细介绍如安在Unity3D中实现基于AStar算法的寻路导航系统。
三、代码实现

  • 创建地图
首先，我们需要在Unity3D中创建一个地图。为了便利起见，我们可以将地图转换为一个二维网格图。具体来说，我们可以使用一个二维数组来暗示地图，此中每个元素暗示一个节点。节点可以是空地，也可以是障碍物。
public class Map
{
public int[,] nodes; // 二维数组暗示地图
public int width; // 地图宽度
public int height; // 地图高度
}

  • 实现AStar算法
接下来，我们需要实现AStar算法。为了便利起见，我们可以将AStar算法封装成一个类，便利在游戏中调用。具体来说，我们需要实现以下几个方式：

  • GetPath：用于搜索最短路径。
  • GetNeighbors：用于获取一个节点的邻居节点。
  • CalculateHCost：用于计算从当前节点到方针节点的启发式估价。
  • CalculateGCost：用于计算从起点到当前节点的代价。
  • CalculateFCost：用于计算当前节点的总代价。
  1. public class AStar
  2. {
  3. public static List<Vector2Int> GetPath(Map map, Vector2Int start, Vector2Int end)
  4. {
  5. // 初始化开放列表和封锁列表
  6. List<Vector2Int> openList = new List<Vector2Int>();
  7. List<Vector2Int> closedList = new List<Vector2Int>();
  8. // 将起点插手开放列表
  9.      openList.Add(start);  
  10.         // 初始化代价和路径
  11.      Dictionary<Vector2Int, int> gCosts = new Dictionary<Vector2Int, int>();
  12.      Dictionary<Vector2Int, Vector2Int> parents = new Dictionary<Vector2Int, Vector2Int>();  
  13.    gCosts[start] = 0;     parents[start] = start;
  14.          // 开始搜索
  15.     while (openList.Count > 0)
  16.      {   
  17.       // 从开放列表中选择代价最小的节点
  18.         Vector2Int current = openList[0];
  19.         for (int i = 1; i < openList.Count; i++)  
  20.        {      
  21.        if (CalculateFCost(map, openList[i], end, gCosts) < CalculateFCost(map, current, end, gCosts))
  22.             {      
  23.           current = openList[i];
  24.             }   
  25.      }         
  26.         // 如果当前节点是方针节点，则回溯路径
  27.         if (current == end)      
  28.    {      
  29.        List<Vector2Int> path = new List<Vector2Int>();   
  30.           while (parents[current] != current)
  31.             {      
  32.            path.Add(current);  
  33.                current = parents[current];
  34.             }     
  35.         path.Reverse();   
  36.           return path;
  37.         }      
  38.            // 将当前节点从开放列表中移除，并插手封锁列表  
  39.        openList.Remove(current);
  40.         closedList.Add(current);
  41.                  // 获取当前节点的邻居节点
  42.         List<Vector2Int> neighbors = GetNeighbors(map, current);
  43.                  // 遍历邻居节点
  44.          foreach (Vector2Int neighbor in neighbors)
  45.          {           
  46. // 如果邻居节点已经在封锁列表中，则忽略
  47.              if (closedList.Contains(neighbor))
  48.              {                 
  49. continue;
  50.             }                        
  51. // 计算从起点到邻居节点的代价  
  52.            int gCost = gCosts[current] + CalculateGCost(map, current, neighbor);  
  53.                         // 如果邻居节点不在开放列表中，则插手开放列表
  54.              if (!openList.Contains(neighbor))
  55.              {   
  56.               openList.Add(neighbor);
  57.              }         
  58.                  // 如果从起点到邻居节点的代价更小，则更新代价和路径  
  59.            if (gCost < gCosts[neighbor])  
  60.            {               
  61.   gCosts[neighbor] = gCost;   
  62.               parents[neighbor] = current;  
  63.            }   
  64.      }   
  65.   }     
  66.      // 如果没有找到路径，则返回空列表
  67.     return new List<Vector2Int>(); }  public static List<Vector2Int> GetNeighbors(Map map, Vector2Int node) {     List<Vector2Int> neighbors = new List<Vector2Int>();
  68.     int x = node.x;     int y = node.y;     if (x > 0 && map.nodes[x - 1, y] != -1)
  69.     {      
  70.   neighbors.Add(new Vector2Int(x - 1, y));
  71.     }  
  72.    if (x < map.width - 1 && map.nodes[x + 1, y] != -1)
  73.     {   
  74.       neighbors.Add(new Vector2Int(x + 1, y));
  75.    }
  76.     if (y > 0 && map.nodes[x, y - 1] != -1)
  77.     {     
  78.     neighbors.Add(new Vector2Int(x, y - 1));  
  79.    }  
  80.    if (y < map.height - 1 && map.nodes[x, y + 1] != -1)
  81.      {   
  82.       neighbors.Add(new Vector2Int(x, y + 1));
  83.     }   
  84.   return neighbors; }  public static int CalculateHCost(Map map, Vector2Int node, Vector2Int end) {     int dx = Mathf.Abs(node.x - end.x);
  85.     int dy = Mathf.Abs(node.y - end.y);
  86.     return dx + dy;
  87. }
  88. public static int CalculateGCost(Map map, Vector2Int start, Vector2Int end)
  89. {   
  90. int dx = Mathf.Abs(start.x - end.x);
  91.    int dy = Mathf.Abs(start.y - end.y);     return dx + dy;
  92. }
  93. public static int CalculateFCost(Map map, Vector2Int node, Vector2Int end, Dictionary<Vector2Int, int> gCosts)
  94. {   
  95.   return CalculateGCost(map, node, end) + CalculateHCost(map, node, end) + gCosts[node];
  96. }
  97. }
复制代码

  • 在游戏中使用寻路导航系统
最后，我们需要在游戏中使用寻路导航系统。具体来说，我们可以将地图和AStar算法封装成一个单例类，便利在游戏中调用。然后，在需要寻路的处所，我们可以调用GetPath方式来搜索最短路径。
  1. public class NavigationSystem : MonoBehaviour
  2. {
  3. public static NavigationSystem instance; // 导航系统单例
  4. public Map map; // 地图
  6. private void Awake()
  7. {
  8.     instance = this;
  9. }
  11. public List<Vector2Int> GetPath(Vector2Int start, Vector2Int end)
  12. {
  13.     return AStar.GetPath(map, start, end);
  14. }
  15. }
复制代码
四、总结
本文介绍了如何使用AStar算法来打造一个基于Unity3D的寻路导航系统，并提供了详细的技术解析和代码实现。通过学习本文，读者可以了解到AStar算法的实现道理和在Unity3D中的应用，同时也可以了解到如安在游戏中使用寻路导航系统。但愿本文能够对读者有所辅佐。
附：视频教学
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