洪水填充算法用于slg类型游戏的自动寻路

先上总结:为啥不用A*用这个洪水填充,是因为这次的需求是确定终点,不确定起点(可能有多个,找最优解),于是从终点出发,找到最近的起点,就选择用这个洪水填充算法了。

首先介绍下前提:

  1. slg世界地图上有各种对象,并且有玩家的军团的军团领土
  2. 玩家可以手动派遣部队前往占领与已有的军团领土相邻的地块变为自己的军团领土,也可以抢夺其他军团的军团领土
  3. 部分对象占用的格子不可以占领

然后再介绍下需求:

  1. 当玩家点击某个与已有的军团领土不相邻的地块时,需要支持玩家自动把军团领土铺过去(简称自动铺路)
  2. 自动铺路遵循正常占领的规则
  3. 自动铺路不能抢夺其他军团的领土,如果自动铺路来到其他军团的领土,则停止自动铺路的行为

所有寻路都是优先格子的寻路,我们这里也是,简化为选中的终点为中心点做边长为N的矩形区域,在这个区域内寻路。并且为了效率问题,我们采取了预先算好路径,确定路径后不再变化的方案,这样就不需要走一步寻路一次,产生消耗。

初版算法如下:

  1. 根据寻路的区域生成单步消耗的数据图,例如不可占领的位置为999(阻挡点),可占领位置为1, 为了实现第三点需求,特殊的将别的军团的军团领土设置为N(宁愿绕一整个圈子,也不走这条路,但是在没办法的情况)。数据图如下,这个图就是我们的寻路区域了:洪水填充算法用于slg类型游戏的自动寻路_第1张图片
  2. 从终点出发,开始递归上下左右四个格子的单步消耗,并将消耗累加到这个格子内,这里当然可以使用二维数组来记录累计消耗,但我比较使用一维数组,就需要把坐标根据类似x*1000+y这样的算法生成一个唯一值,就可以用这个值来做key存下累计消耗了。递归过程中,发现999,或者累加已经超过999,立即停止递归;如果发现该格子已有累计消耗,则通过比较是否更小消耗,如果是,则更新这个key对应的消耗,否则停止递归。最终生成的累计消耗图如下(为了方便查看,我输出时重新组织成二维数组,框选的1就是终点):洪水填充算法用于slg类型游戏的自动寻路_第2张图片
  3. 递归结束后,根据记录的一维数组找出最优解,或无解。

初版能出结果,但非常慢,慢到我怀疑是不是电脑性能有问题,当然不可能是,我电脑配置还可以的哈哈,于是开始分析,优化。第一点优化是做预处理,先计算区域内不可到达的点,都设置为阻挡点,再检查可到达区域内是否有起点,如果一个起点都没有,直接返回无解的结果;第二点是把四个方向的递归改为三个方向,把进来的方向剔除出去,就别走回头路了;第三点是到起点就停止递归,如果没有解则记录当前消耗值为解,如果有解,则比较是否更优解,是则更新解;第四点是在递归过程中,如果有解的情况下,累计消耗需要跟解比较,如果比解大,那就停止递归了,在这条路上继续寻路下去,也不会比当前解更优了;第五点,排查了挺久才发现,在往其他方向递归时,例如从(x,y)走到下个格子为(x+1,y),这时又要执行一次(x+1)*1000+y,这一步调用的次数非常多,产生了很大的消耗,改为(x,y)的唯一值加上1000,即(x+1,y)的唯一值,加法比乘法就快很多。

于是优化版本如下:

  1. 据寻路的区域生成单步消耗的数据图,例如不可占领的位置为999(阻挡点),可占领位置为1, 为了实现第三点需求,特殊的将别的军团的军团领土设置为N。
  2. 用一维数组做累计消耗记录,key值为x*1000+y,递归的四个方向不用乘法,而是用加法实现,四个方向分别为{1,-1,1000,-1000}
  3. 预处理,先计算区域内不可到达的点,都设置为阻挡点,再检查可到达区域内是否有起点,如果一个起点都没有,直接返回无解的结果。
  4. 从终点出发,开始递归三个方向(排除过来的方向,不走回头路)的单步消耗,并将消耗累加到这个格子内。递归过程中,发现999,或者累加已经超过999,立即停止递归;如果发现该格子已有累计消耗,则通过比较是否更小消耗,如果是,则更新这个key对应的消耗,否则停止递归。如果是起点,则停止递归,并比较、记录当前的最优解。如果已经有解,并且累计消耗比解大,则停止递归。
  5. 递归结束后,根据记录的一维数组找出最优解,或无解。

做完以上优化后,该寻路算法已经达到要求范围内,能在0.02s(对应50帧)内生成出结果,也就不再继续优化了。

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