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Unity3D 打造基于AStar的寻路与导航详解

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前言

寻路与导航是游戏开发中非常重要的一部分，它可以让游戏中的角色自动寻找到目标位置，并避开障碍物。本文将介绍如何使用Unity3D 打造基于AStar算法的寻路与导航解，包括技术详解和代码实现。

对惹，这里有一个游戏开发交流小组，希望大家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，它可以在图形结构中找到从起点到终点的最佳路径。AStar算法的核心思想是通过启发式搜索，不断扩展当前最优的路径，直到找到终点。它具有高效性和准确性的特点，适用于各种复杂的场景。

AStar算法的基本步骤如下：

1. 初始化起点和终点，并将起点加入开放列表中；
2. 重复以下步骤直到找到终点或开放列表为空：
   a. 从开放列表中选择F值最小的节点作为当前节点，并将其从开放列表中移除；
   b. 将当前节点加入关闭列表中；
   c. 遍历当前节点的相邻节点，计算它们的G值、H值和F值，并更新它们的父节点；
   d. 将未在关闭列表中的相邻节点加入开放列表中；
3. 如果终点在关闭列表中，则找到了最优路径，否则无法到达终点。

二、Unity3D中的寻路与导航

在Unity3D中，可以通过NavMesh系统实现寻路与导航功能。NavMesh是一种基于网格的寻路技术，可以在场景中生成一个可行走区域的网格，角色可以根据这个网格自动寻找路径。Unity3D提供了NavMesh Agent组件和NavMesh Obstacle组件，分别用于角色的移动和障碍物的设置。

使用NavMesh系统实现寻路与导航的基本步骤如下：

1. 在场景中创建一个NavMesh Surface对象，并设置可行走区域的大小和高度；
2. 在场景中放置障碍物，并添加NavMesh Obstacle组件，设置障碍物的大小和形状；
3. 创建一个角色对象，并添加NavMesh Agent组件，设置移动速度、加速度等参数；
4. 编写脚本控制角色的移动，通过NavMesh Agent组件的SetDestination方法设置目标位置。

三、基于AStar算法的寻路与导航解

虽然Unity3D提供了NavMesh系统来实现寻路与导航功能，但有时候我们需要更灵活和精确的路径规划，这时就需要使用AStar算法来实现自定义的寻路与导航解。下面将介绍如何在Unity3D中实现基于AStar算法的寻路与导航功能。

1. 创建一个Grid类表示地图的网格结构，包括每个网格的位置、是否可行走等信息。

public class Grid {
    public int width;
    public int height;
    public Node[,] nodes;

    public Grid(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        nodes = new Node[width, height];
        // 初始化网格信息
    }
}

1. 创建一个Node类表示每个网格节点，包括节点的位置、是否可行走、G值、H值、F值等信息。

public class Node {
    public bool walkable;
    public Vector3 position;
    public int gridX;
    public int gridY;
    public int gCost;
    public int hCost;
    public Node parent;

    public int fCost {
        get {
            return gCost + hCost;
        }
    }
}

1. 实现AStar算法，通过启发函数计算节点的H值，通过开放列表和关闭列表来搜索最优路径。

public List<Node> FindPath(Vector3 startPos, Vector3 targetPos) {
    Node startNode = grid.NodeFromWorldPoint(startPos);
    Node targetNode = grid.NodeFromWorldPoint(targetPos);

    List<Node> openSet = new List<Node>();
    HashSet<Node> closedSet = new HashSet<Node>();

    openSet.Add(startNode);

    while (openSet.Count > 0) {
        Node currentNode = openSet[0];
        for (int i = 1; i < openSet.Count; i++) {
            if (openSet[i].fCost < currentNode.fCost || openSet[i].fCost == currentNode.fCost && openSet[i].hCost < currentNode.hCost) {
                currentNode = openSet[i];
            }
        }

        openSet.Remove(currentNode);
        closedSet.Add(currentNode);

        if (currentNode == targetNode) {
            return RetracePath(startNode, targetNode);
        }

        foreach (Node neighbour in grid.GetNeighbours(currentNode)) {
            if (!neighbour.walkable || closedSet.Contains(neighbour)) {
                continue;
            }

            int newCostToNeighbour = currentNode.gCost + GetDistance(currentNode, neighbour);
            if (newCostToNeighbour < neighbour.gCost || !openSet.Contains(neighbour)) {
                neighbour.gCost = newCostToNeighbour;
                neighbour.hCost = GetDistance(neighbour, targetNode);
                neighbour.parent = currentNode;

                if (!openSet.Contains(neighbour)) {
                    openSet.Add(neighbour);
                }
            }
        }
    }

    return null;
}

 

1. 实现RetracePath方法，根据父节点逆向遍历获取最优路径。

private List<Node> RetracePath(Node startNode, Node endNode) {
    List<Node> path = new List<Node>();
    Node currentNode = endNode;

    while (currentNode != startNode) {
        path.Add(currentNode);
        currentNode = currentNode.parent;
    }

    path.Reverse();
    return path;
}

1. 在Unity3D中使用AStar算法实现寻路与导航功能，创建一个角色对象并添加脚本控制移动。

public class AStarPathfinding : MonoBehaviour {
    public Transform target;
    private List<Node> path;

    void Update() {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0)) {
            Vector3 mousePos = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Input.mousePosition);
            path = FindObjectOfType<Grid>().FindPath(transform.position, mousePos);
        }

        if (path != null) {
            int currentWaypoint = 0;
            if (currentWaypoint < path.Count) {
                Vector3 targetPos = path[currentWaypoint].position;
                transform.position = Vector3.MoveTowards(transform.position, targetPos, speed * Time.deltaTime);

                if (transform.position == targetPos) {
                    currentWaypoint++;
                }
            }
        }
    }
}

通过以上步骤，我们就可以在Unity3D中实现基于AStar算法的寻路与导舨功能。这种自定义的寻路解决方案可以应用于各种复杂的场景，提供更灵活和精确的路径规划。希望本文能够帮助读者更好地理解Unity3D中的寻路与导航功能，并应用到实际的游戏开发中。

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Unity​www.bycwedu.com/promotion_channels/2146264125 发布于 2024-04-16 16:14・IP 属地湖南

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From： https://www.cnblogs.com/sexintercourse/p/18146304