A *导航网格路径查找

因此，我一直在这个名为Greenfoot的框架中制作这款自上而下的2D Java游戏，并且我一直在为您要战斗的家伙开发AI。我希望他们能够现实地环游世界，因此我很快意识到，除其他事项外，我需要某种寻路。

我已经制作了两个A *原型。一个是基于网格的，然后我制作了一个与航路点一起使用的栅格，因此现在我需要找到一种方法，从障碍物/建筑物的二维“图”获取可以作为路径的节点图。实际的寻路似乎很好，只是我的打开和关闭列表可以使用更有效的数据结构，但是如果需要的话，我会解决的。

我打算出于所有原因在ai-blog.net上使用导航网格。但是，我面临的问题是，A *认为从多边形中心/边开始的最短路径不一定是通过节点的任何部分的最短路径。为了获得更好的主意，您可以查看我在stackoverflow上提出的问题。

关于可见度图，我得到了很好的答案。从那以后，我已经购买了《计算几何：算法和应用程序》这本书，并进一步阅读了该主题，但是我仍然偏爱导航网格物体（请参阅Amit关于路径查找的注释中的 “ 管理复杂性 ” ）。（作为附带说明，如果第一个和最后一个不被遮挡，也许我可以使用Theta *将多个航路点转换为一条直线。或者每次我移回最后一个航路点之前，查看是否可以从这个）

因此，基本上我想要的是一个导航网格物体，一旦将其通过漏斗算法（例如，来自Digesting Duck的那个），我将获得真正的最短路径，而不是仅是从节点到节点的最短路径，但不是实际的最短距离，因为您可以穿过一些多边形并跳过节点/边。

哦，我也想知道您建议如何存储有关多边形的信息。对于航路点原型示例，我只是将每个节点作为一个对象，并存储了可以从该节点访问的所有其他节点的列表，我想这对多边形不起作用吗？以及如何判断多边形是可打开/可穿越的还是实心的？如何存储组成多边形的节点？

最后，作为记录：即使确实已有其他解决方案，我也希望自己从头开始编写此程序，并且我不打算在此游戏以外的任何其他程序中使用此代码，所以这无关紧要它将不可避免地是劣质的。

我建议即使您要编写所有自己的代码，也应下载Recast并构建示例应用程序，因为它具有显示生成的导航网格的可视化效果，并允许您通过简单的点来测试寻路并单击接口。您可以通过玩游戏学到很多东西。

正如您已经意识到的那样，要生成一个美观的路径，需要执行两个步骤-A *路径查找器，然后进行后续的后处理，其中包括路径拉直（消除了避免障碍物不必要的任何转弯）以及可能的在转折点处添加曲线。

寻找路径

您已经掌握了A *部分，这很棒。您还观察到A *不会总是找到最直的路径。至关重要的是要了解这是因为A *是一种算法，当将其应用于网格时，它是通过图形找到最短路径的算法（这是一个数学概念，其中节点是无量纲的），因此必须以某种方式将节点映射到网格元素。

最明显的事情是从多边形中心点导航到中心点，并将成本基于此距离，但这存在一些问题。一种是它不会总是找到几何上最短的路径，第二种是，如果您尝试遵循您所计算出的路径，则会注意到从一个中心到下一个中​​心的直线可以穿过并不是路径的一部分（并且可能根本无法导航）。这不是在执行A *时花费图表遍历的糟糕方法，但显然不足以满足任何遍历目的。

下一个最简单的解决方案是通过网格从一个边缘到另一个边缘执行A *。如果您想像每个多边形每个边一个，而不是每个多边形一个节点，您会发现更容易思考。因此，您的路径从起点到最近的一条边，再到相邻多边形的边之内，然后再到同一多边形的下一条边，依此类推。这会更频繁地产生最短路径，并且如果您不想执行路径矫正步骤，还具有可遍历的优点。

路径矫正

Detour（与Recast一起使用的导航库）中使用的算法非常简单。您应该观察到，它只会在A *搜索过程中找到的多边形边界内拉直路径。因此，如果在障碍物周围找不到最紧的路径，则在运行该算法后也不会获得紧的路径。在实践中，重铸产生的导航网格往往只有一个多边形，您可以在导航扼流点（两个障碍物之间的最接近点）时通过该多边形，因此A *会始终生成与障碍物一样近的节点列表。可能。如果您使用图块作为导航网格，则不是这种情况，这种非常简单的算法会插入虚假的转弯。

Detour的路径拉直算法的复杂度不是O（n），因为当它确定需要插入转弯时，会将其插入到最后一次将漏斗向左拧紧的位置（反之亦然），然后然后从该点开始再次跟踪节点。

如果要拉直构成A *路线一部分的多边形之外的路径，事情会变得复杂得多。您将需要实现一个射线投射例程，该例程可以测试导航网格中的两个点是否可以互相看见（无论如何，您都应该具有此点，以便可以看到是否根本需要使用A *）。通过将origin-> target所形成的线段与包含原点的多边形的连接边相交，然后测试将您移入的多边形的连接边来进行此操作。如果与不相交的边相交（我称它们为边界边），则说明您遇到了障碍。

然后，只要漏斗算法确定需要插入转弯以查看其是否确实需要，您就可以执行此光线投射测试，但是我认为您必须在每个节点上继续执行该测试，直到您插入转弯（在您可以恢复到简单的渠道算法）。这将变得很昂贵，使路径伸直大约为O（n ^ 2）。

代表导航网格

您可以将网格表示为多边形类的数组。多边形类可以很简单，只要有一个顶点数组和每个边缘到相邻多边形的引用数组即可。当然，您可能会想到更紧凑的存储方式。由于一个顶点通常由多个多边形共享，因此通常有一个大的顶点数组，然后每个多边形将索引存储到该数组中是正常的。根据导航网格的特性，连接边缘的平均数量可能仅为边缘数量的50％或更少。在这种情况下，您可能要存储到另一个多边形和边索引的链接，而不是为每个边存储链接。另外，我建议您将多边形的索引存储在导航网格的多边形数组中，而不要使用类引用。