JS/HTML5游戏常用算法之路径搜索算法随机迷宫算法详解【普里姆算法】

时间：2021-11-04 10:01:47|栏目：JavaScript代码|点击：次

本文实例讲述了JS/HTML5游戏常用算法之路径搜索算法随机迷宫算法。分享给大家供大家参考，具体如下：

路径搜索算法在游戏中非常常见，特别是在 RPG、SLG 中经常用到。在这些游戏中，通过鼠标指定行走目的地，人物或者NPC就会自动行走到目标地点，这就是通过路径搜索或者称为寻路算法来实现的。通俗地说，就是在一张地图中，如何让主角自动行走到指定的地点，如图6-21所示，假设主角在A处，然后玩家在地图中点击B处，要求主角能够从A点自动找寻一条到 B 点的路径，然后自动移动到 B处，要求就这么简单。

在前面的碰撞检测算法中，我们提到，现在的游戏中的地图一般采用格子的方式，虽然表面地图上无法看到实际的格子，但在地图的结构中专门有一个逻辑层，这个层和地图大小等大，划分出很多小的格子，然后在可以通过的地方使用0表示，有障碍的且不能通过的地方使用 1 或其他数字表示。如下图所示，左边的游戏中的地图，程序中会以右边的一个二维数组保存一个逻辑层，专门用来设定障碍。有了这个逻辑层之后，实际上自动寻路就转化成了，如何在一个二维的数组中找到一条从逻辑值为 0 的地点移动到目标地点的路径。

在介绍如何使用自动寻路算法前，我们先来看另外一个游戏常用的算法，即随机产生地图（迷宫）算法，用于结合寻路算法。

【随机迷宫算法】

根据前面的地图的理论，本质上，地图的障碍逻辑层是由一个二维数组保存，障碍标记在二维数组中的数据值以0或1表示，我们需要做的就是随机产生这个二维的数组。当然，最简单的办法就是循环这个二维数组然后在每一个位置随机地产生 0 或者 1，但这种算法产生的图形比较难看，并且不一定保证图中的任意两点可以相连通。

（1）下图所示为一个6×6的迷宫，先假设迷宫中所有的通路都是完全封闭的，白色的格子表示可以通过，黑色的表示墙壁，表示无法通过。

（2）随机选择一个白色的格子作为当前正在访问的格子，同时，把该格子放进一个表示已经访问的列表。

（3）循环以下操作直到所有的格子都被访问。

得到当前访问格子四周（上、下、左、右）的格子，在这些格子中随机选择一个没有在访问列表中的格子，如果找到，则把该格子和当前访问格子中间的墙"打通"置0，把该格子作为当前访问的格子，并放入访问列表。
如果周围所有的格子都已访问过，则从已访问列表中随机选取一个作为当前访问的格子。

通过以上的迷宫生成算法，可以生成一个自然随机的迷宫。

下面的代码根据以上的算法将产生一个R行N列大小的迷宫，需要注意的是R行表示的是刚开始空白格子的行数，由于要算上墙壁的数据，最终产生二维数组实际上的的行数为2R+1，列数为2N+1：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0">
  <meta charset="UTF-8">
  <title>01_随机迷宫算法</title>
  <style>
    #stage {
      border: 1px solid lightgray;
    }
    .rebuild{
      width:160px;
      height:40px;
      line-height: 40px;
      text-align: center;
      background-color:#000000;
      color:#fff;
      font-size: 24px;
      margin-bottom: 20px;
      cursor: pointer;
    }
  </style>
</head>
<body>
<div class="rebuild">点击更新</div>
<canvas id="stage"></canvas>
</body>
<script>
  window.onload = function () {
    var stage = document.querySelector('#stage'),
      ctx = stage.getContext('2d');
    stage.width = 600;
    stage.height = 600;
    //取区域随机数x>=min && x<max
    function randInt(min,max)
    {
      max=max||0;
      min=min||0;
      var step=Math.abs(max-min);
      var st = (arguments.length<2)?0:min;//参数只有一个的时候，st = 0;
      var result ;
      result = st+(Math.ceil(Math.random()*step))-1;
      return result;
    }
    //普里姆算法生成连通图的二维数组
    // row 行 column 列
    function primMaze(r, c) {
      //初始化数组
      function init(r, c) {
        var a = new Array(2 * r + 1);
        //全部置1
        for (let i = 0, len = a.length; i < len; i++) {
          var cols = 2 * c + 1;
          a[i] = new Array(cols);
          for(let j=0,len1=a[i].length;j<len1;j++)
          {
            a[i][j]=1;
          }
        }
        //中间格子为0
        for (let i = 0; i < r; i++)
          for (let j = 0; j < c; j++) {
            a[2 * i + 1][2 * j + 1] = 0;
          }
        return a;
      }
      //处理数组，产生最终的数组
      function process(arr) {
        //acc存放已访问队列，noacc存放没有访问队列
        var acc = [], noacc = [];
        var r = arr.length >> 1, c = arr[0].length >> 1;
        var count = r * c;
        for (var i = 0; i < count; i++) {
          noacc[i] = 0;
        }
        //定义空单元上下左右偏移
        var offs = [-c, c, -1, 1], offR = [-1, 1, 0, 0], offC = [0, 0, -1, 1];
        //随机从noacc取出一个位置
        var pos = randInt(count);
        noacc[pos] = 1;
        acc.push(pos);
        while (acc.length < count) {
          var ls = -1, offPos = -1;
          offPos = -1;
          //找出pos位置在二维数组中的坐标
          var pr = pos / c | 0, pc = pos % c, co = 0, o = 0;
          //随机取上下左右四个单元
          while (++co < 5) {
            o = randInt(0, 5);
            ls = offs[o] + pos;
            var tpr = pr + offR[o];
            var tpc = pc + offC[o];
            if (tpr >= 0 && tpc >= 0 && tpr <= r - 1 && tpc <= c - 1 && noacc[ls] == 0) {
              offPos = o;
              break;
            }
          }
          if (offPos < 0) {
            pos = acc[randInt(acc.length)];
          }
          else {
            pr = 2 * pr + 1;
            pc = 2 * pc + 1;
            //相邻空单元中间的位置置0
            arr[pr + offR[offPos]][pc + offC[offPos]] = 0;
            pos = ls;
            noacc[pos] = 1;
            acc.push(pos);
          }
        }
      }
      var a = init(r, c);
      process(a);
      return a;
      //返回一个二维数组，行的数据为2r+1个,列的数据为2c+1个
    }
    //栅格线条
    function drawGrid(context, color, stepx, stepy) {
      context.strokeStyle = color;
      context.lineWidth = 0.5;
      for (var i = stepx + 0.5; i < context.canvas.width; i += stepx) {
        context.beginPath();
        context.moveTo(i, 0);
        context.lineTo(i, context.canvas.height);
        context.stroke();
      }
      for (var i = stepy + 0.5; i < context.canvas.height; i += stepy) {
        context.beginPath();
        context.moveTo(0, i);
        context.lineTo(context.canvas.width, i);
        context.stroke();
      }
    }
    function createRect(x, y, r, c) {
      ctx.beginPath();
      ctx.fillStyle = c;
      ctx.rect(x, y, r, r);
      ctx.fill();
    }
    function update() {
      ctx.clearRect(0, 0, 600, 600);
      drawGrid(ctx, 'lightgray', 40, 40);
      var mapArr = primMaze(7,7);
      console.log(mapArr);
      //根据地图二维数组创建色块
      for (var i = 0, len = mapArr.length; i < len; i++) {
        for (var j = 0, len1 = mapArr[i].length; j < len1; j++) {
          if (mapArr[i][j]) {
            createRect(i * 40, j * 40, 40, "black");
          }
        }
      }
    }
    update();
    document.querySelector('.rebuild').addEventListener('click', update);
  };
</script>
</html>

这里使用在线HTML/CSS/JavaScript代码运行工具：http://tools.jb51.net/code/HtmlJsRun 测试上述代码运行效果如下：