1.问题背景

在制作RPG游戏角色和NPC移动时，需要角色自动避开障碍物，到达终点
怎么快速找到一条到达终点的路径？
使用a星寻路算法

2.A星算法的思路

绿色：起点；红色：终点 ；黑色：障碍物
新增的浅绿方块为当前评估节点
对角线的代价为14.14
直线代价为10

基本概念：

f = g + h
f： 总评估代价
g：起点到当前点的代价
h：当前点到终点的预期（或理想）代价（如果当前评估点到终点的直线上没有障碍物，则当前的总代价f不会改变）
将总代价f作为权重，每次优先遍历最小的f节点
a星算法，会在开表中寻找总花费最小的节点为评估点，遍历当前评估点附近点，在附近点，选择总代价最小的点作为评估点的下一节点

1.初始化起点，终点；将起点放入开表，作为评估点，在开表中选择总代价最小的作为评估节点，如果评估节点为终点，则结束
2.将当前的节点移除开表，放入闭表中（将当前的节点标记为已评估节点）
3.先遍历评估节点周围8个点（上下左右，左上角，右上角，左下角，右下角）,将它们放入一个临近点集合中
4.遍历临近点集合，如果闭表已经有该点（该点已经被评估过）或者该点是障碍物，跳过该点
5. 计算 邻近点到起点总花费newcost=当前到邻近点的距离+当前点到起点的花费
6. 1)newGCost 小于之前计算的Gost，说明该点已经被遍历过，在开表中，
说明之前的路径存在绕远路，将邻近点的上一节点改为当前点,计算邻近点的f,g,h花费
2)开表中不包含该邻近点，该节点没有被遍历，不在开表，将邻近点的上一节点改为当前点，
加入开表，计算邻近点的f,g,h花费
7.重复1
上面的过程，如果看不太懂，后面核心代码实现，有代码和注释
距离的计算
给定两个坐标，计算两个坐标的路径距离
代码 创建APathNode类

3.代码实现

public class APathNode
{public int X;public int Z;public bool available;//如果是障碍物为falsepublic float GCost = 0;//起点到当前点的花费public float HCost = 0;//当前点到终点的预期花费public float TotalCost = 0;//总花费public APathNode LastNode;//上一个节点
}

代码，创建AStarSearchPath类，下面代码均属于该类
计算两点的距离

public float GetCostByDistance(APathNode currentNode,APathNode neighborNode){float cost = 0;int Horizontal = Math.Abs(currentNode.X - neighborNode.X);int Vertical = Math.Abs(currentNode.Z - neighborNode.Z);int line = Math.Min(Horizontal, Vertical);//对应上图一个橙色箭头int brokenline = Horizontal + Vertical;//折线//CurveCostWeigh=14.14f,LineCostWeight=10f//cost=        曲线价值      + 直线价值 //cost=        曲线价值   +  brokenline(1黄+2橙)-2*line（橙）cost = line * CurveCostWeigh+(brokenline-2*line)*LineCostWeight;return cost;}

寻找附近的邻近点

private List<APathNode> GainNeighborNode(APathNode currentNode){List<APathNode> neighborNodes = new List<APathNode>();for (int i = -1; i <2 ; i++){for (int j = -1; j < 2; j++){if(i==0&&j==0) continue;//排除当前节点int x = currentNode.X + i;int z = currentNode.Z + j;if (x >= 0 && x < width && z >= 0 && z < height){neighborNodes.Add(Map[z, x]);//在范围的邻近点加入集合}}}return neighborNodes;}

得到最后的寻路节点集合

private void RetracePath(){FinalPaths = new List<APathNode>();APathNode point = EndPathNode;while (point!=null){FinalPaths.Add(point);point = point.LastNode;}}

寻路方法核心代码

public void SearchPath(){//将起点加入开表OpenList.Add(StartPathNode);//APathNodewhile(OpenList.Count>0){currentNode = FindMinExpectCost();//寻找总花费最小节点//将当前的节点移除开表，放入闭表中（将当前的节点标记为已评估节点）OpenList.Remove(currentNode);CloseList.Add(currentNode);//如果评估点等于终点，结束寻路if (currentNode == EndPathNode){RetracePath();//找到寻路路径Debug.Log("---找到了");return;}else{//遍历评估节点周围8个点（上下左右，左上角，右上角，左下角，右下角）List<APathNode> neighborNodes = GainNeighborNode(currentNode);for (int i = 0; i < neighborNodes.Count; i++){//如果闭表已经有该点（该点已经被评估过）或者该点是障碍物if (CloseList.Contains(neighborNodes[i]) || !neighborNodes[i].available){continue;}//新的 起点->neighbor =当前点->邻近点 +当前点->起点//计算 该邻近点到起点总花费=当前到邻近点的距离+当前点到起点的花费float newGCost = GetCostByDistance(currentNode, neighborNodes[i]) + currentNode.GCost;//1.如果邻近点到起点总花费<之前已计算的花费，说明之前的路径存在绕远路，将邻近点的上一节点改为当前点//因为计算过邻近点Gcost，所有一定存在开表中，后面值为false//2》.开表中不包含邻近点，该节点没有被遍历if (newGCost < neighborNodes[i].GCost || !OpenList.Contains(neighborNodes[i])){//更新邻近点的三大代价，将邻近点的上一节点设置为当前节点neighborNodes[i].GCost = newGCost;neighborNodes[i].HCost = GetCostByDistance(neighborNodes[i], EndPathNode);neighborNodes[i].TotalCost = neighborNodes[i].GCost + neighborNodes[i].HCost;neighborNodes[i].LastNode = currentNode;if (!OpenList.Contains(neighborNodes[i])){OpenList.Add(neighborNodes[i]);//2》.如果开表中不包含邻近点，该节点没有被遍历}}}}}}

代码初始化地图大小，障碍物坐标，起点终点坐标

public void initMapData2(Vector2 startPoint,Vector2 endPoint,Vector2 rect, GameObject root=null){this.startPoint = startPoint;this.endPoint = endPoint;//初始化地图高度，宽度this.width = (int)rect.x;this.height = (int)rect.y;if (startPoint.x <= 0 || startPoint.x > width||startPoint.y <= 0 || startPoint.y > height){throw new Exception("输入的startPoint超出范围");}if (endPoint.x <= 0 || endPoint.x > width||endPoint.y <= 0 || endPoint.y > height){throw new Exception("输入的endPoint超出范围");}Map = new APathNode[height, width];for (int i = 0; i <height; i++){for (int j = 0; j < width; j++){#region 基于自己的规则设置障碍物GameObject c=root.transform.GetChild((i*width)+j).gameObject;Map[i, j] = new APathNode();Map[i, j].X = j;Map[i, j].Z = i;Color color = c.GetComponent<MPImage>().color;if (color.r<=0&&color.g<=0&&color.b<=0)#endregion 基于自己的规则设置障碍物{Debug.Log("false");Map[i, j].available = false;}else{Debug.Log("true");Map[i, j].available = true;}}}StartPathNode = new APathNode();EndPathNode = new APathNode();StartPathNode = Map[(int)startPoint.y, (int)startPoint.x];EndPathNode = Map[(int)endPoint.y, (int)endPoint.x];}

AStarSearchPath类的属性

    public float LineCostWeight = 10f;public float CurveCostWeigh = 14.14f;public List<APathNode> OpenList=new List<APathNode>();public List<APathNode> CloseList=new List<APathNode>();public APathNode currentNode;public APathNode[,] Map;public APathNode StartPathNode;public APathNode EndPathNode;public int width;public int height;public List<APathNode> FinalPaths=new List<APathNode>();

4.结束语

希望上面的代码对大家有所帮助，有疑问的地方可以在评论区留言

优化和扩展

平滑路径，生成路径不平滑，删除无用的节点
A星寻路尽管相对于其他算法，效率比较高，但是当地图节点，比较多时，花费时间还是比较多
最小堆，可以优化在openlist开表中取最小花费的时间
拐点算法，只寻找关键的拐点
权重引导寻路，f=g+h+w,权重存储在AStarSearchPath的Map中，提前设置权重小的节点，寻路时，会沿着提前设置的节点寻路
编写地图编辑器，基于游戏引擎，在场景中设置障碍物，用图片保存
如果大家想学习更多的扩展，麻烦大家点赞评论收藏，支持一下，如果有很多人想学习，考虑出更多的关于A星的扩展