c#實現迷宮尋路演算法
一、解決問題:
在Unity3d的一些2d遊戲製作上,有時需要敵人在眾多箱子(障礙物)中向主角移動,如果是簡單的移動ai程式碼實現,敵人有可能陷入死衚衕然後左右移動,卡死在衚衕上,為了一個智慧的ai實現,比較常用的是A*演算法,但這裡為了簡便,我們使用了深度搜索的方式進行判斷。所謂深度搜索,一位博主總結得很好,就是“不見棺材不回頭。演算法會朝一個方向進發,直到遇到邊界或者障礙物,才回溯。一般在實現的時候,我們採用遞迴的方式來進行,也可以採用模擬壓棧的方式來實現。”
在這裡的程式碼中,是利用c#的棧,儲存了名為Cell的宮格類,Cell類中包含了周圍四個方向是否有路的資訊,Maze迷宮類中將對每個能走的方向都進行嘗試行走,將能走的路一直走下去,直到走不通為止,此時開始回溯,即使用stack.Pop(),一直退回分支,走下一條路線。舉個例子:當前宮格的北方向【有路】,那麼嘗試向北走一步,走完後把設定此宮格的北方向為【無路】,並把走到的那個宮格的南方向設定為【無路】(都是相對的),就這樣一直走下去,當發現無法到達終點時,開始退回,再次判斷當前宮格的四個方向是否有路,直到退回到最後的分支上,進行下一條路的嘗試行走。
該演算法雖然簡單,但卻在不少地方都需要用到,比如遊戲按鍵刷圖指令碼的地圖判斷的處理部分:例如找色判斷dnf、手遊《永遠的7日之都》的萬神殿地圖部分,只要能直到當前揭示的地圖,就可以算出一條通向boss的道路,然後自動刷圖就完成了一個核心功能。
二、演示效果:
控制檯程式程式碼Program.cs中輸入:
int[,] maps = new int[,] {
{ 0, 0, 0, 0, 0 },
{ 1, 0, 0, 1, 1 },
{ 0, 0, 0, 1, 0 },
{ 0, 1, 1, 1, 1 },
{ 0, 0, 0, 0, 0 } };
註釋:0代表可通過,1代表不可通過。
執行程式,輸出如下:
2 2 2 0 0
1 2 2 1 1
2 2 2 1 0
2 1 1 1 1
2 2 2 2 2
註釋:2代表為走出的路徑
三、上程式碼:
建立控制檯程式:
Program.cs:
using System; namespace MazePath { class Program { static void Main(string[] args) { //0表示可走,1表示不可走 int[,] maps = new int[,] { { 0, 0, 0, 0, 0 }, { 1, 0, 0, 1, 1 }, { 0, 0, 0, 1, 0 }, { 0, 1, 1, 1, 1 }, { 0, 0, 0, 0, 0 } }; Maze maze = new Maze(maps); Console.ReadLine(); } } }
Maze.cs:
using System;
using System.Collections.Generic;
namespace MazePath
{
class Maze
{
Cell[,] cells;
Stack<Cell> cellStack = new Stack<Cell>();
int[,] maps;
int rows;
int length;
public Maze(int[,] maps)
{
this.maps = maps;
length = maps.GetLength(1);
rows = maps.GetLength(0);
cells = new Cell[rows, length];
InitCells();
GetValidPath();
ConsoleResult();
}
public void InitCells()
{
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
for (int j = 0; j < length; j++)
{
//設定每個格子自身的位置屬性
Cell cell = new Cell();
cell.SetPos(i, j);
cells[i, j] = cell;
//-----設定格子的周圍方向屬性---------------
//西
if ((j - 1) >= 0)
{
if (maps[i, j - 1] == 0)
cells[i, j].SetDirection(Const.WEST, Const.ENABLE);
else
cells[i, j].SetDirection(Const.WEST, Const.DISABLE);
}
//東
if ((j + 1) < length)
{
if (maps[i, j + 1] == 0)
cells[i, j].SetDirection(Const.EAST, Const.ENABLE);
else
cells[i, j].SetDirection(Const.EAST, Const.DISABLE);
}
//北
if ((i - 1) >= 0)
{
if (maps[i - 1, j] == 0)
cells[i, j].SetDirection(Const.NORTH, Const.ENABLE);
else
cells[i, j].SetDirection(Const.NORTH, Const.DISABLE);
}
//南
if ((i + 1) < rows)
{
if (maps[i + 1, j] == 0)
cells[i, j].SetDirection(Const.SOUTH, Const.ENABLE);
else
cells[i, j].SetDirection(Const.SOUTH, Const.DISABLE);
}
}
}
}
public void GetValidPath()
{
int i = 0;int j = 0;
cellStack.Push(cells[i, j]);
while (true)
{
i = cellStack.Peek().x; j = cellStack.Peek().y;
if (i == (rows - 1) && j == (length - 1))
{
return;
}
//東
if (cellStack.Peek().GetDirection(Const.EAST)==Const.ENABLE)
{
cells[i, j].SetDirection(Const.EAST, Const.DISABLE);
cells[i, j+1].SetDirection(Const.WEST, Const.DISABLE);
cellStack.Push(cells[i, j + 1]);
continue;
}
//西
if (cellStack.Peek().GetDirection(Const.WEST) == Const.ENABLE)
{
cells[i, j].SetDirection(Const.WEST, Const.DISABLE);
cells[i, j + 1].SetDirection(Const.EAST, Const.DISABLE);
cellStack.Push(cells[i, j - 1]);
continue;
}
//北
if (cellStack.Peek().GetDirection(Const.NORTH) == Const.ENABLE)
{
cells[i, j].SetDirection(Const.NORTH, Const.DISABLE);
cells[i - 1, j].SetDirection(Const.SOUTH, Const.DISABLE);
cellStack.Push(cells[i-1, j]);
continue;
}
//南
if (cellStack.Peek().GetDirection(Const.SOUTH) == Const.ENABLE)
{
cells[i, j].SetDirection(Const.SOUTH, Const.DISABLE);
cells[i + 1, j].SetDirection(Const.NORTH, Const.DISABLE);
cellStack.Push(cells[i+1, j]);
continue;
}
cellStack.Pop();
if (cellStack.Count == 0)
{
Console.WriteLine("根本沒有這個路徑");
return;
}
}
}
public void ConsoleResult()
{
while (cellStack.Count != 0)
{
int i = cellStack.Peek().x;
int j = cellStack.Peek().y;
cellStack.Pop();
maps[i, j] = 2;
}
string s = "";
for(int i = 0; i < maps.GetLength(0); i++)
{
for(int j = 0; j < maps.GetLength(1); j++)
{
s += maps[i, j].ToString()+" ";
}
s += "\r\n";
}
Console.WriteLine(s);
}
}
}
Cell.cs:
namespace MazePath
{
class Cell
{
public int x;
public int y;
//directon 索引0-3分別是東西南北,預設為0表示不可走,1則表示可走
private int[] directions = new int[4];
public void SetPos(int x,int y)
{
this.x = x;
this.y = y;
}
public bool IsEnable(int index)
{
return directions[index]==1;
}
public void SetDirection(int index,int result)
{
directions[index] = result;
}
public int GetDirection(int index)
{
return directions[index];
}
}
}
Const.cs:
namespace MazePath
{
public static class Const
{
public const int EAST = 0; //東
public const int WEST = 1; //西
public const int SOUTH = 2; //南
public const int NORTH = 3; //北
public const int ENABLE = 1;
public const int DISABLE = 0;
}
}
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