Unity A*算法实现+演示

news2025/1/23 22:25:22

注意：

本文是对基于下方文章链接的理论，并最终代码实现，感谢作者大大的描述，非常详细，流程稍微做了些改动，文末有工程网盘链接，感兴趣的可以下载。

A*算法详解(个人认为最详细,最通俗易懂的一个版本)-CSDN博客

1、效果演示：

2、A*算法流程：

（1）把起点加入 open list 。

（2）重复如下过程：

a. 遍历 open list ，查找 F 值最小的节点，把它作为当前要处理的节点。

b. 对当前方格的 8连通的每一个方格

◆ 如果它是不可抵达的或者它在 close list 中，忽略它。否则，做如下操作。

◆ 如果它不在 open list 中，把它加入 open list ，并且把当前方格设置为它的父亲，记录该方格的 F ， G 和 H 值。

◆ 如果它已经在 open list 中，检查这条路径 ( 即经由当前方格到达它那里 ) 是否更好，用 G 值作参考。更小的 G 值表示这是更好的路径。如果是这样，把它的父亲设置为当前方格，并重新计算它的 G 和 F 值。

c. 把这个节点移到 close list 。

d. 停止，当你

◆ 把终点加入到了 open list 中，此时路径已经找到了，或者

◆ 查找终点失败，并且 open list 是空的，此时没有路径。

（3）保存路径。从终点开始，每个方格沿着父节点移动直至起点，这就是你的路径。

3、代码：

逻辑层Node结点定义：

using UnityEngine;

public enum GridState
{
    Empty,
    Block,
}
public class Node
{
    public GridState curState;
    public int X;
    public int Y;
    public int F;
    public int G;
    public int H;
    public Node parentNode;
    public Node(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
        ResetNode();
    }

    public void ResetNode()
    {
        curState = GridState.Empty;
        F = 0;
        G = 0;
        H = 0;
        parentNode = null;
    }
    
    public void CalculateValue(Node endNode)
    {
        if (parentNode == null) return;
        //计算G
        G = GetPredictGValue(parentNode);
        //曼哈顿距离计算H
        H = Mathf.Abs(endNode.X - X) + Mathf.Abs(endNode.Y - Y);
        F = G + H;
    }

    public int GetPredictGValue(Node targetNode)
    {
        int predictG = 0;
        //四连通
        if (targetNode.X == X || targetNode.Y == Y)
        {
            predictG = targetNode.G + 10;
        }
        //八连通
        else
        {
            predictG = targetNode.G + 14;
        }

        return predictG;
    }
    
}

寻路算法：

using System.Collections.Generic;

public partial class PathFind
{
    private List<Node> openList;
    private List<Node> closeList;
    private Node[,] allNodeList;
    public void AStarInit(Node[,] allNodes)
    {
        openList = new List<Node>();
        closeList = new List<Node>();
        allNodeList = allNodes;
    }

    public void FindRoad(Node startNode, Node endNode)
    {
        openList.Add(startNode);
        LoopFindRoad(endNode);
    }

    private void LoopFindRoad(Node endNode)
    {
        //找到终点或者不存在路径
        if (openList.Count == 0||openList.Contains(endNode))
        {
            return;
        }
        //找到F值最小的
        Node smallestFNode = null;
        for (int i = 0; i < openList.Count; i++)
        {
            if (smallestFNode == null)
            {
                smallestFNode = openList[i];
                continue;
            }
            if (openList[i].F<=smallestFNode.F)
            {
                smallestFNode = openList[i];
            }
        }
        //获得八连通格子
        List<Node> eightAdjacent = GetRoundNode(smallestFNode);
        //更新代价
        for (int i = 0; i < eightAdjacent.Count; i++)
        {
            //不在openList里面
            if (!openList.Contains(eightAdjacent[i]))
            {
                eightAdjacent[i].parentNode = smallestFNode;
                eightAdjacent[i].CalculateValue(endNode);
                openList.Add(eightAdjacent[i]);
            }
            else
            {
                //判断是否需要更新F,G,H
                if (eightAdjacent[i].GetPredictGValue(smallestFNode) <= eightAdjacent[i].G)
                {
                    eightAdjacent[i].parentNode = smallestFNode;
                    eightAdjacent[i].CalculateValue(endNode);
                }
            }
        }
        //转移结点
        openList.Remove(smallestFNode);
        closeList.Add(smallestFNode);
        LoopFindRoad(endNode);
    }

    /// <summary>
    /// 获得八连通格子中可达到并且不在closeList中的格子
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    private List<Node> GetRoundNode(Node targetNode)
    {
        int x = targetNode.X;
        int y = targetNode.Y;
        List<Node> tempList = new List<Node>();
        if (IsReachableNode(x, y + 1)) tempList.Add(allNodeList[x, y + 1]);
        if (IsReachableNode(x + 1, y + 1)) tempList.Add(allNodeList[x + 1, y + 1]);
        if (IsReachableNode(x + 1, y)) tempList.Add(allNodeList[x + 1, y]);
        if (IsReachableNode(x + 1, y - 1)) tempList.Add(allNodeList[x + 1, y - 1]);
        if (IsReachableNode(x, y - 1)) tempList.Add(allNodeList[x, y - 1]);
        if (IsReachableNode(x - 1, y - 1)) tempList.Add(allNodeList[x - 1, y - 1]);
        if (IsReachableNode(x - 1, y)) tempList.Add(allNodeList[x - 1, y]);
        if (IsReachableNode(x - 1, y + 1)) tempList.Add(allNodeList[x - 1, y + 1]);
        return tempList;
    }

    /// <summary>
    /// 判断格子是否可到达
    /// </summary>
    /// <param name="x"></param>
    /// <param name="y"></param>
    /// <returns></returns>
    private bool IsReachableNode(int x, int y)
    {
        if (x >= allNodeList.GetLength(0) || x <= 0)
        {
            return false;
        }
        if (y >= allNodeList.GetLength(1) || y <= 0)
        {
            return false;
        }
        if (allNodeList[x, y].curState == GridState.Block)
        {
            return false;
        }
        if (closeList.Contains(allNodeList[x, y]))
        {
            return false;
        }
        return true;
    }
}