Unity3D中管理Shader效果详解

前言

在Unity3D游戏开发中，寻路与导航是一个至关重要的功能，它能够使游戏角色自动找到最优路径，避开障碍物，实现自动导航，从而提升游戏体验。A*（A Star）算法作为一种广泛应用的寻路算法，因其高效性和准确性而备受青睐。本文将详细介绍如何在Unity3D中使用A*算法进行地图编辑和寻路测试，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、技术详解

1. 地图编辑

在Unity3D中，可以使用Tilemap功能来快速创建地图。Tilemap允许开发者通过选择不同的地图块来绘制不同的地形，如墙壁、草地、水域等。在地图编辑过程中，需要定义每个地图块的通行能力，比如墙壁是不可通行的，草地是可通行的。

创建完地图后，需要将其转换为一个二维数组，用来表示地图中每个位置的通行能力。可以使用一个二维数组来表示地图，其中1表示可通行，0表示不可通行。在Unity3D中，可以使用Tilemap.GetTile来获取每个位置的地图块，然后根据地图块的类型来确定通行能力。

2. A*算法简介

A*算法是一种启发式搜索算法，通过评估节点的G值（起点到当前节点的实际代价）、H值（当前节点到终点的估算代价）以及F值（G值和H值的和）来找到从起点到终点的最短路径。其核心思想是通过不断扩展当前最优的路径，直到找到终点。

在Unity3D中实现A*算法需要定义一个Node类来表示地图中的每个位置，包括位置坐标、父节点、启发函数值等。然后需要定义一个OpenList和ClosedList来保存已经访问过的节点和待访问的节点。A*算法的核心是计算每个节点的启发函数值，然后选择最小的启发函数值的节点进行扩展。

3. 寻路测试

在地图编辑和A*算法实现完成后，可以进行寻路测试。在场景中放置一个角色和一个目标点，然后调用A*算法的FindPath方法来获取路径。通过将路径上的位置连接起来，可以看到角色按照最短路径移动到目标点。

二、代码实现

以下是一个简单的A*算法实现的代码示例：

	using System.Collections.Generic;
	using UnityEngine;

	public class AStar : MonoBehaviour
	{
	private List<Node> OpenList = new List<Node>();
	private List<Node> ClosedList = new List<Node>();

	public List<Node> FindPath(Vector2Int start, Vector2Int end)
	{
	Node startNode = new Node(start);
	Node endNode = new Node(end);
	OpenList.Add(startNode);

	while (OpenList.Count > 0)
	{
	Node currentNode = GetLowestFNode(OpenList);
	OpenList.Remove(currentNode);
	ClosedList.Add(currentNode);

	if (currentNode.Equals(endNode))
	{
	return CalculatePath(startNode, currentNode);
	}

	List<Node> neighbors = GetNeighbors(currentNode);
	foreach (Node neighbor in neighbors)
	{
	if (ClosedList.Contains(neighbor))
	{
	continue;
	}

	int newG = currentNode.G + 1;
	if (newG < neighbor.G \|\| !OpenList.Contains(neighbor))
	{
	neighbor.G = newG;
	neighbor.H = CalculateH(neighbor, endNode);
	neighbor.Parent = currentNode;
	if (!OpenList.Contains(neighbor))
	{
	OpenList.Add(neighbor);
	}
	}
	}
	}

	return null;
	}

	private Node GetLowestFNode(List<Node> nodes)
	{
	Node lowestNode = nodes[0];
	foreach (Node node in nodes)
	{
	if (node.F < lowestNode.F)
	{
	lowestNode = node;
	}
	}

	return lowestNode;
	}

	private List<Node> GetNeighbors(Node node)
	{
	List<Node> neighbors = new List<Node>();
	// TODO: Add code to get neighbors of current node
	return neighbors;
	}

	private int CalculateH(Node node, Node endNode)
	{
	return Mathf.Abs(node.Position.x - endNode.Position.x) + Mathf.Abs(node.Position.y - endNode.Position.y);
	}

	private List<Node> CalculatePath(Node startNode, Node endNode)
	{
	List<Node> path = new List<Node>();
	Node currentNode = endNode;
	while (!currentNode.Equals(startNode))
	{
	path.Add(currentNode);
	currentNode = currentNode.Parent;
	}

	path.Reverse();
	return path;
	}
	}

	public class Node
	{
	public Vector2Int Position;
	public int G;
	public int H;
	public Node Parent;

	public int F => G + H;

	public Node(Vector2Int position)
	{
	Position = position;
	}

	public override bool Equals(object obj)
	{
	Node other = obj as Node;
	if (other == null)
	{
	return false;
	}

	return Position.Equals(other.Position);
	}

	public override int GetHashCode()
	{
	return Position.GetHashCode();
	}
	}