A*寻路算法
作者:追风剑情 发布于:2016-8-13 11:36 分类:Algorithms
一、定义地图文件格式
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace MapEditor.Map { /// <summary> /// 地图文件 /// </summary> public class MapFile { public MapHeader header = new MapHeader(); public Grid[] grids; } /// <summary> /// 地图文件头信息 /// </summary> public class MapHeader { public int version = 1; public int type = 1; public string name = "未命名"; public int width = 1080; public int height = 960; public int tileWidth = 64; public int tileHeight = 32; //2.5D行数和列数 public int rows = 10; public int cols = 10; //2D行数和列数 public int rows2d = 10; public int cols2d = 10; public string background = ""; } /// <summary> /// 网格 /// </summary> public class Grid { //网格索引 public int index = 0; //网格像素坐标 public int px = 0; public int py = 0; //网格坐标 public int gx = 0; public int gy = 0; //权值 public int weight = 0; //贴图名称 public string tile = ""; #region 以下字段用于A*寻路 //上一个节点索引 public int prev = 0; //起点到当前点的移动代价值 public int g = 0; //当前点到终点的移动代价值 public int h = 0; //起点到终点的移动代价值 public int f = 0; #endregion } }
二、写个像素坐标与2.5D网格坐标相互转换的工具类
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Drawing; namespace MapEditor.Map { /// <summary> /// 2.5D地图坐标转换工具类 /// </summary> public class CoordinateUtil { /// <summary> /// 像素坐标转网格坐标 /// </summary> /// <param name="tileWidth">网格宽度</param> /// <param name="tileHeight">网格高度</param> /// <param name="px">像素x坐标</param> /// <param name="py">像素y坐标</param> /// <returns></returns> public static Point GetCellPoint(int tileWidth, int tileHeight, int px, int py) { int xtile = 0; //网格的x坐标 int ytile = 0; //网格的y坐标 int cx, cy, rx, ry; cx = (int)(px / tileWidth) * tileWidth + tileWidth/2; //计算出当前X所在的以tileWidth为宽的矩形的中心的X坐标 cy = (int)(py / tileHeight) * tileHeight + tileHeight/2;//计算出当前Y所在的以tileHeight为高的矩形的中心的Y坐标 rx = (px - cx) * tileHeight/2; ry = (py - cy) * tileWidth/2; if (Math.Abs(rx)+Math.Abs(ry) <= tileWidth * tileHeight/4)//<=上三角面积 { xtile = (int)(px / tileWidth); ytile = (int)(py / tileHeight) * 2; } else {//偶行 px = px - tileWidth/2; xtile = (int)(px / tileWidth) + 1; py = py - tileHeight/2; ytile = (int)(py / tileHeight) * 2 + 1; } return new Point(xtile - (ytile&1), ytile); } /// <summary> /// 网格坐标转像素坐标 /// </summary> /// <param name="tileWidth">网格宽度</param> /// <param name="tileHeight">网格高度</param> /// <param name="tx">网格x坐标</param> /// <param name="ty">网格y坐标</param> /// <returns></returns> public static Point GetPixelPoint(int tileWidth, int tileHeight, int tx, int ty) { //偶数行tile中心 int tileCenter = (tx * tileWidth) + tileWidth/2; // x象素 如果为奇数行加半个宽 int xPixel = tileCenter + (ty&1) * tileWidth/2; // y象素 int yPixel = (ty + 1) * tileHeight/2; return new Point(xPixel, yPixel); } /// <summary> /// 根据网格索引取得网格坐标 /// </summary> /// <param name="gindex">网格索引</param> /// <param name="cols">网格列数</param> /// <param name="rows">网格行数</param> public static Point GetICellPoint( int gindex, int cols ) { int xtile = gindex % cols; int ytile = gindex / cols; return new Point(xtile, ytile); } /// <summary> /// 根据网格索引取得象素坐标 /// </summary> /// <param name="gindex">网格索引</param> /// <param name="cols">网格列数</param> /// <param name="rows">网格行数</param> /// <param name="tileWidth">网格宽度</param> /// <param name="tileHeight">网格高度</param> /// <returns></returns> public static Point GetIPixelPoint( int gindex, int cols, int rows, int tileWidth, int tileHeight ) { Point cellPoint = GetICellPoint(gindex, cols); Point pixelPoint = GetPixelPoint(tileWidth, tileHeight, cellPoint.X, cellPoint.Y); return pixelPoint; } /// <summary> /// 根据网格坐标取得网格索引 /// </summary> /// <param name="gx">网格x坐标</param> /// <param name="gy">网格y坐标</param> /// <param name="cols">网格列数</param> /// <returns></returns> public static int GetCellIndex( int gx, int gy, int cols ) { int gindex = gy * cols + gx; return gindex; } /// <summary> /// 根据像素坐标取得网格索引 /// </summary> public static int GetIndexPixel(int px, int py, int tileWidth, int tileHeight, int cols) { Point gp = GetCellPoint(tileWidth, tileHeight, px, py); int index = GetCellIndex(gp.X, gp.Y, cols); return index; } } }
三、A*算法实现
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Drawing; namespace MapEditor.Map { /// <summary> /// A*寻路 /// </summary> public class AStar { //最大搜索步数 public static int MAX_FIND_STEP = 5000; //开启列表 HeapSort openList = new HeapSort(); //关闭列表 Dictionary<int, bool> closeList = new Dictionary<int, bool>(); public List<Grid> Find(MapFile map, Grid start, Grid end) { Console.WriteLine("target index="+end.index); if (start.index == end.index) { start.prev = -1; return BackTrack(map, start); } List<Grid> path = null; int step = 0; openList.Clear(); closeList.Clear(); start.prev = -1; start.g = 0; Grid curGrid = start; openList.Push(curGrid); while (curGrid != null) { //(1)从开启列表中取出f值最小的节点 curGrid = openList.Shift(); Console.WriteLine("Shift index={0}, f={1}", curGrid.index, curGrid.f); //(2)当前节点的周围节点加入到开启列表 Grid target = PushAroundOpenList(map, curGrid, end); if (null != target) {//是否搜索到目标格 path = BackTrack(map, target); break; } //(3)当前节点加入到关闭列表 if (!closeList.ContainsKey(curGrid.index)) closeList.Add(curGrid.index, true); step++; if (step > MAX_FIND_STEP) { Console.WriteLine("停止搜索,超过最大搜索步数 MAX_FIND_STEP=" + MAX_FIND_STEP); break; } } return path; } //把周围的网格加入开启列表 Grid PushAroundOpenList(MapFile map, Grid cur, Grid end) { //计算出周围8向网格的索引号 int cols = map.header.cols; int rows = map.header.rows; int maxIndex = cols * rows - 1;//地图网格最大索引号 int index_u = cur.index - cols*2;//上 int index_d = cur.index + cols*2;//下 int index_l = cur.index - 1;//左 int index_r = cur.index + 1;//右 int index_lu=0, index_ld=0, index_ru=0, index_rd=0; if ((cur.gy & 1) > 0)//奇行 { index_lu = cur.index - cols;//左上 index_ld = cur.index + cols;//左下 index_ru = cur.index - cols + 1;//右上 index_rd = cur.index + cols + 1;//右下 } else { index_lu = cur.index - cols - 1;//左上 index_ld = cur.index + cols - 1;//左下 index_ru = cur.index - cols;//右上 index_rd = cur.index + cols;//右下 } //判断周围节点中是否包含终点 int[] around = new int[8] { index_u, index_d, index_l, index_r, index_lu, index_ld, index_ru, index_rd }; for (int i = 0; i < around.Length; i++) { if (around[i] == end.index) { end.prev = cur.index; return end; } } //周围网格加入开启列表 if (!closeList.ContainsKey(index_u) && index_u >= 0 && map.grids[index_u].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_u], end); if (!closeList.ContainsKey(index_d) && index_d <= maxIndex && map.grids[index_d].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_d], end); if (!closeList.ContainsKey(index_l) && index_l >= 0 && map.grids[index_l].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_l], end); if (!closeList.ContainsKey(index_r) && index_r <= maxIndex && map.grids[index_r].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_r], end); if (!closeList.ContainsKey(index_lu) && index_lu >= 0 && map.grids[index_lu].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_lu], end); if (!closeList.ContainsKey(index_ld) && index_ld >= 0 && index_ld <= maxIndex && map.grids[index_ld].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_ld], end); if (!closeList.ContainsKey(index_ru) && index_ru >= 0 && map.grids[index_ru].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_ru], end); if (!closeList.ContainsKey(index_rd) && index_rd >= 0 && index_rd <= maxIndex && map.grids[index_rd].weight == 0) CheckInOpenList(cur, map.grids[index_rd], end); return null; } void CheckInOpenList(Grid cur, Grid ag, Grid end, int g=1) { if (openList.Contains(ag.index)) { if (cur.g + g < ag.g) { ag.g = cur.g + g; ag.prev = cur.index; } } else { ag.prev = cur.index; ag.g = cur.g + g; ag.h = ChebyshevDistance(ag.px, ag.py, end.px, end.py); ag.f = ag.g + ag.h; openList.Push(ag); } } //路径回溯 List<Grid> BackTrack(MapFile map, Grid end) { List<Grid> list = new List<Grid>(); Grid cur = end; while(cur.prev != -1){ Console.Write("{0}(px:{1},py:{2})->", cur.index, cur.px, cur.py); list.Add(cur); cur = map.grids[cur.prev]; } list.Add(cur); if (list.Count > 2) SmoothPath(map, list); return list; } #region 距离评估函数 //曼哈顿距离 int ManhattanDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) { return Math.Abs(x2 - x1) + Math.Abs(y2 - y1); } //欧氏几何平面距离(欧几里得距离) int EuclideanDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) { return (int)Math.Sqrt((x2-x1)*(x2-x1)+(y2-y1)*(y2-y1)); } int EuclideanSquareDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) { return (x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1); } //切比雪夫距离 int ChebyshevDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) { return Math.Max(Math.Abs(x2-x1), Math.Abs(y2-y1)); } #endregion #region 路径平滑处理 void SmoothPath(MapFile map, List<Grid> path) { RemoveStraightLine(map, path); RemoveTurn(map, path); } //移除同线的节点 void RemoveStraightLine(MapFile map, List<Grid> path) { int i = 0; int count; while (i < (count= path.Count) - 2) { for (int j = i + 1, k = i + 2; k < count; j++, k++) { if (path[j].px - path[j - 1].px != path[k].px - path[j].px || path[j].py - path[j - 1].py != path[k].py - path[j].py) { int n = j - i - 1; if(n > 0) path.RemoveRange(i + 1, n); break; } } i++; } } //移除多余拐点 void RemoveTurn(MapFile map, List<Grid> path) { int i = 0; int j = path.Count - 1; while (j > i + 1) { for (; j > 0; j--) { if(j <= i + 1) break; if (VisualDetection(map, path[i], path[j])) { int n = j - i - 1;//j - (i + 1); for (int k = 0; k < n; k++) Console.WriteLine("移除拐点 {0}", path[i+1+k].index); path.RemoveRange(i + 1, n); break; } } i++; j = path.Count - 1; } } //可视探测 bool VisualDetection(MapFile map, Grid g1, Grid g2) { int d = map.header.tileHeight / 2;//探测距离增量 int dline = (int)CalLineDistance(g1.px, g1.py, g2.px, g2.py); int dtimes = dline / d;//两拐点间探测次数 int deltaX = (g2.px - g1.px) / dtimes; int deltaY = (g2.py - g1.py) / dtimes; int dx = g1.px, dy = g1.py;//当前探测点坐标 Console.WriteLine("开始探测: "); while (dtimes > 0) { dx += deltaX; dy += deltaY; int index = CoordinateUtil.GetIndexPixel(dx, dy, map.header.tileWidth, map.header.tileHeight, map.header.cols); Grid g = map.grids[index]; Console.Write(index + "->"); if (g.weight > 0) return false; dtimes--; } return true; } //计算两点间距离 double CalLineDistance(int x1, int y1, int x2, int y2) { return Math.Sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1)); } #endregion } /// <summary> /// 二叉堆 /// </summary> class HeapSort { List<Grid> R; //声明个字典用来快速检查元素是否已在开启列表中。 Dictionary<int, bool> openList = new Dictionary<int, bool>(); public HeapSort() { R = new List<Grid>(); //堆排序不会用到0号元素,这里设个占位符。 R.Add(null); } public void Clear() { openList.Clear(); R.Clear(); R.Add(null); } public bool Contains(int index) { return openList.ContainsKey(index); } //筛选方法 private void SiftLess(List<Grid> R, int low, int high) { int i = low, j = 2 * i; Grid tmp = R[i]; while (j <= high) { if (j < high && R[j].f > R[j + 1].f) { j++; } if (tmp.f > R[j].f) { R[i] = R[j]; i = j; j = 2 * i; } else { break; } } R[i] = tmp; } //添加元素 public void Push(Grid value) { if (openList.ContainsKey(value.index)) return; openList.Add(value.index, true); R.Add(value); int high = R.Count - 1; int i = high / 2;//最后一个元素的父节点索引 int j = high;//最后一个元素索引 Grid tmp; while (i >= 1) { if (R[i].f > R[j].f) { tmp = R[i]; R[i] = R[j]; R[j] = tmp; j = i; i /= 2; } else { break; } } Console.WriteLine("Push[1]="+R[1].f); } //移除根元素 public Grid Shift() { int high = R.Count - 1; if (high < 1) return null; Grid r1; if (high <= 1) { r1 = R[1]; R.RemoveAt(1); openList.Remove(r1.index); return r1; } r1 = R[1]; R[1] = R[high]; openList.Remove(r1.index); R.RemoveAt(high); SiftLess(R, 1, high - 1); return r1; } } }
运行测试
Demo工程
360云盘分享
https://yunpan.cn/c6IHhimkdh6Xw 访问密码 5039
标签: Algorithms
« 进程间通信——AIDL&IPC
|
LitJson»
日历
最新文章
随机文章
热门文章
分类
存档
- 2024年11月(3)
- 2024年10月(5)
- 2024年9月(3)
- 2024年8月(3)
- 2024年7月(11)
- 2024年6月(3)
- 2024年5月(9)
- 2024年4月(10)
- 2024年3月(11)
- 2024年2月(24)
- 2024年1月(12)
- 2023年12月(3)
- 2023年11月(9)
- 2023年10月(7)
- 2023年9月(2)
- 2023年8月(7)
- 2023年7月(9)
- 2023年6月(6)
- 2023年5月(7)
- 2023年4月(11)
- 2023年3月(6)
- 2023年2月(11)
- 2023年1月(8)
- 2022年12月(2)
- 2022年11月(4)
- 2022年10月(10)
- 2022年9月(2)
- 2022年8月(13)
- 2022年7月(7)
- 2022年6月(11)
- 2022年5月(18)
- 2022年4月(29)
- 2022年3月(5)
- 2022年2月(6)
- 2022年1月(8)
- 2021年12月(5)
- 2021年11月(3)
- 2021年10月(4)
- 2021年9月(9)
- 2021年8月(14)
- 2021年7月(8)
- 2021年6月(5)
- 2021年5月(2)
- 2021年4月(3)
- 2021年3月(7)
- 2021年2月(2)
- 2021年1月(8)
- 2020年12月(7)
- 2020年11月(2)
- 2020年10月(6)
- 2020年9月(9)
- 2020年8月(10)
- 2020年7月(9)
- 2020年6月(18)
- 2020年5月(4)
- 2020年4月(25)
- 2020年3月(38)
- 2020年1月(21)
- 2019年12月(13)
- 2019年11月(29)
- 2019年10月(44)
- 2019年9月(17)
- 2019年8月(18)
- 2019年7月(25)
- 2019年6月(25)
- 2019年5月(17)
- 2019年4月(10)
- 2019年3月(36)
- 2019年2月(35)
- 2019年1月(28)
- 2018年12月(30)
- 2018年11月(22)
- 2018年10月(4)
- 2018年9月(7)
- 2018年8月(13)
- 2018年7月(13)
- 2018年6月(6)
- 2018年5月(5)
- 2018年4月(13)
- 2018年3月(5)
- 2018年2月(3)
- 2018年1月(8)
- 2017年12月(35)
- 2017年11月(17)
- 2017年10月(16)
- 2017年9月(17)
- 2017年8月(20)
- 2017年7月(34)
- 2017年6月(17)
- 2017年5月(15)
- 2017年4月(32)
- 2017年3月(8)
- 2017年2月(2)
- 2017年1月(5)
- 2016年12月(14)
- 2016年11月(26)
- 2016年10月(12)
- 2016年9月(25)
- 2016年8月(32)
- 2016年7月(14)
- 2016年6月(21)
- 2016年5月(17)
- 2016年4月(13)
- 2016年3月(8)
- 2016年2月(8)
- 2016年1月(18)
- 2015年12月(13)
- 2015年11月(15)
- 2015年10月(12)
- 2015年9月(18)
- 2015年8月(21)
- 2015年7月(35)
- 2015年6月(13)
- 2015年5月(9)
- 2015年4月(4)
- 2015年3月(5)
- 2015年2月(4)
- 2015年1月(13)
- 2014年12月(7)
- 2014年11月(5)
- 2014年10月(4)
- 2014年9月(8)
- 2014年8月(16)
- 2014年7月(26)
- 2014年6月(22)
- 2014年5月(28)
- 2014年4月(15)
友情链接
- Unity官网
- Unity圣典
- Unity在线手册
- Unity中文手册(圣典)
- Unity官方中文论坛
- Unity游戏蛮牛用户文档
- Unity下载存档
- Unity引擎源码下载
- Unity服务
- Unity Ads
- wiki.unity3d
- Visual Studio Code官网
- SenseAR开发文档
- MSDN
- C# 参考
- C# 编程指南
- .NET Framework类库
- .NET 文档
- .NET 开发
- WPF官方文档
- uLua
- xLua
- SharpZipLib
- Protobuf-net
- Protobuf.js
- OpenSSL
- OPEN CASCADE
- JSON
- MessagePack
- C在线工具
- 游戏蛮牛
- GreenVPN
- 聚合数据
- 热云
- 融云
- 腾讯云
- 腾讯开放平台
- 腾讯游戏服务
- 腾讯游戏开发者平台
- 腾讯课堂
- 微信开放平台
- 腾讯实时音视频
- 腾讯即时通信IM
- 微信公众平台技术文档
- 白鹭引擎官网
- 白鹭引擎开放平台
- 白鹭引擎开发文档
- FairyGUI编辑器
- PureMVC-TypeScript
- 讯飞开放平台
- 亲加通讯云
- Cygwin
- Mono开发者联盟
- Scut游戏服务器引擎
- KBEngine游戏服务器引擎
- Photon游戏服务器引擎
- 码云
- SharpSvn
- 腾讯bugly
- 4399原创平台
- 开源中国
- Firebase
- Firebase-Admob-Unity
- google-services-unity
- Firebase SDK for Unity
- Google-Firebase-SDK
- AppsFlyer SDK
- android-repository
- CQASO
- Facebook开发者平台
- gradle下载
- GradleBuildTool下载
- Android Developers
- Google中国开发者
- AndroidDevTools
- Android社区
- Android开发工具
- Google Play Games Services
- Google商店
- Google APIs for Android
- 金钱豹VPN
- TouchSense SDK
- MakeHuman
- Online RSA Key Converter
- Windows UWP应用
- Visual Studio For Unity
- Open CASCADE Technology
- 慕课网
- 阿里云服务器ECS
- 在线免费文字转语音系统
- AI Studio
- 网云穿
- 百度网盘开放平台
- 迅捷画图
- 菜鸟工具
- [CSDN] 程序员研修院
- 华为人脸识别
- 百度AR导航导览SDK
- 海康威视官网
- 海康开放平台
- 海康SDK下载
- git download
交流QQ群
-
Flash游戏设计: 86184192
Unity游戏设计: 171855449
游戏设计订阅号