《C++游戏开发》十六 游戏中的寻路算法(二)：迷宫&A*算法基础

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作者：七十一雾央 新浪微博：http://weibo.com/1689160943/profile?rightmod=1&wvr=5&mod=personinfo

      因为前段时间在学习Cocos2d-X引擎，然后自己最近就练手写了个小游戏练习，花了自己不少时间，所以这个系列没怎么更新，不过以后雾央会继续更新的，分享自己学到的新东西。

 

     上一节本来雾央说要先讲迷宫，但是至少在现在，雾央觉得迷宫用处不是太大，所以就不打算详细写了，这里只是简略的介绍一下吧。

     在以前的游戏中，由于硬件性能的原因导致不能负担起丰富的画面，同时也为了减轻美术人员的工作量，如何利用少数的资源创造出不同的游戏是一个很值得探讨的问题，前辈游戏程序员们给出的答案就是迷宫。使用迷宫，一方面可以利用几面墙就可以采用算法随机生成无穷无尽的地图，使玩家得到不同的体验，另一方面，也可以大大延长游戏的时长，毕竟，大家不希望自己画几十块钱买来的游戏一会就通关了吧。

 

      对于迷宫，涉及到的一个问题就是随机生成算法。

     大家可以首先将迷宫看成一个个方格，比如下图

     

     我们可以规定一个入口和一个出口，比如左上角的格子和右下角的格子

     现在我们需要的就是有一条路连接入口和出口，一般情况下都是要求路线是唯一的。

     如果我们把每个格子都看作一个点，那么它实际上就是一个图。问题也就是等价于找到这张图的生成树。那么涉及到生成树的算法我们都可以拿来用了，比如BFS，DFS，Prim，Kruskal等等

     对这些感兴趣的朋友，可以看这篇文章

           各种迷宫随机生成算法

    讲解的非常好

    它里面还提到一种巧妙的方法，递归分割，感觉很巧，大家可以看看。

    另外，在学数据结构的时候，我们学习过并查集，也叫不相交集，利用并查集也可以得到一种不错的算法。一开始每个格子都是一个集合，然后随机的选择一面墙将它拆掉，将墙两边的格子连接起来，合并它们俩所在的集合，判断出口和入口格子是不是在同一个集合中，如果不在则重复拆墙合并过程。

 

    迷宫的另外一个问题就是寻路算法

    高端的算法当然都是适用的，但是一般迷宫只是为了寻找一条通路而已，常用的DFS，BFS的就可以了，容易理解，也容易实现。

 

    今天主要是想说一下雾央最近学习的A*算法，雾央也是个算法渣，但是最近迫切的感觉到了寻路算法的重要性，所以还是要认真学习下，网上有很多人写的A*算法，都很不错，下面写的都是雾央的理解，希望可以尽可能通俗。

 

    最近雾央写了一个小游戏，其中的普通地图如下：

     

     大家看到是采用摇杆来控制运动的，雾央是把这个游戏移植到Android上了，所以大家肯定是会觉得很蛋疼，那么小的屏幕上怎么好控制！其实雾央也不想这样的，直接点哪人物走哪不是很好吗，可是那样就涉及到一个问题了：寻路问题！地图上是有障碍物的，点击了一个地方后，人物肯定要以最短路径走过去，这是雾央学习中的第一个Android游戏，就没想给自己找麻烦，所以采用了蛋疼的摇杆操作。

    用安卓机的朋友们，如果感兴趣，可以感兴趣试玩一下，呵呵，详细请点击这篇文章点我啊。

 

    扯上面这些其实是想说，寻路算法还是挺重要的，今天只说最基础的A*算法，没有任何变异的品种。

由于A*算法的重要性和基础性，网上对A*算法的研究比比皆是，有很多大神都会他们进行过各种讨论和延伸。但是很多对于我们初学者来说并不合适，下面这个链接是对A*算法最基础最明了的说明，英文好的朋友可以直接看这篇文章

          最通俗易懂的A*算法

    英文不好的朋友也可以看这篇中文版，翻译的还行，大家应该也可以看懂。

          A*算法中文翻译版

    大家看上面这两篇应该就可以了，下面的是雾央学习A*算法对它的理解，再叙述一遍加深自己对它的理解，希望可以更通俗一点，有兴趣的朋友可以参考下。

 

问题与目标

     首先明确一下希望解决的问题，我们看一下下面这张图。

     这张图就代表我们的地图，为了方便，我们用方格代替，当然它也可以是多边形神马的。

     绿色方格代表起点，红色方格代表终点，蓝色方格代表障碍物。

     我们的目标就是找到一条最短路径从绿色方格到达红色方格。

     

路径评估方案

     我们在寻找路径的时候会遇到很多种选择，那么那一条是最好的呢？这需要我们做出判断，也就需要一个标准。我们采用的评判公式是 

             F=G+H

     下面雾央来具体解释一下这个公式的含义

      F代表这条路径的长度，我们就希望找到具有最小F值的那条路

      我们在寻路时从起点A出发是要经过一系列方格到达终点的，比如我们中途到达了某一结点M点，那么从起点A到结点M的路径已知，就是这里的G值啦

      但是从M点到终点B的过程又是这样的一个寻路问题，我们不知道它的长度，所以需要采用估算算法，它的估计值就是H了。

 

     剩下的下次再写，等会要睡觉了。

 

     另外要开学了，最近雾央也很忙，因为雾央也在尝试着做自己的游戏，也在不断的学习，所以更新的没有七月份那么及时了。这个博客系列主要就是分享雾央学习的东西，大家初学游戏也需要自己思考怎么实现一些东西，其实到现在这些东西，已经足够大家做出自己的小游戏了，建议大家可以尝试做一下了，看似很复杂的游戏逻辑可以一点点写，慢慢组装起来，等以后再考虑架构可维护性神马的问题。先实现功能，在考虑改进优化的问题。在微博上有好几位多朋友问雾央学习的过程，其实雾央到现在也是一个初学者，到现在雾央学习过的东西都写在这篇文章中了，有兴趣的朋友可以看看，希望对你有一些参考意义，雾央学过的东东，其实更重要的是自己动手实践，写几个小游戏慢慢就会成长。