如何在MONO 3D寻找最短路路径

前段时间有个客户说他们想在我们的3D的机房中找从A点到B点的最短路径，然而在2D中确实有很多成熟的寻路算法，其中A*是最为常见的，而这个Demo也是用的A*算法，以下计算的是从左上角到右下角的最短路径：



具体的实现方式是，先将地板进行了分割，分成一个数组，然后再计算该点上是否有3D的对象，若是有，就置成该点不能通过的标记，否则就表示该点可以通过（如果你分割的越细那么算的就越精确，但是算的当然也就慢一些，关键看你的要求），以下是分割地板的代码：

var size = {x: 100, y: 100}; // 100*100
var topLeft = {x: 228, y: 53};
var width = 524;
var height = 400;
var dw = width / size.x;
var dh = height / size.y;
var start;
var end;
var graph;
function to2d() {
var nodes = [];
for (var i = 0; i < size.x; i++) {
var nodeRow = [];
var x = topLeft.x + dw * i
for (var j = 0; j < size.y; j++) {
var y = topLeft.y + dh * j;
if (isHasObj(x, y)) { //判断该点上是否有物体
nodeRow.push(0);
} else {
nodeRow.push(1);
}
}
nodes.push(nodeRow);
}
graph = new Graph(nodes, {
closest: null,
diagonal: false
});

//这里是找一条从(0,0)到(79,80)的路径。
start = graph.grid[0][0];
drawPath(79, 80);
}

分割好地板后就相当于将3D中的寻路转换成了2D中的寻路，此时就可以直接使用A*算法来进行寻路了，这里的A*寻路算法如下：

function  search(graph, start, end, options) {
astar.init(graph);

options = options || {};
var heuristic = options.heuristic || astar.heuristics.manhattan,
closest = options.closest || false;

var openHeap = getHeap(),
closestNode = start; // set the start node to be the closest if required

start.h = heuristic(start, end);

openHeap.push(start);

while(openHeap.size() > 0) {

var currentNode = openHeap.pop();

if(currentNode === end) {
return pathTo(currentNode);
}

// Normal case -- move currentNode from open to closed, process each of its neighbors.
currentNode.closed = true;

// Find all neighbors for the current node.
var neighbors = graph.neighbors(currentNode);

for (var i = 0, il = neighbors.length; i < il; ++i) {
var neighbor = neighbors[i];

if (neighbor.closed || neighbor.isWall()) {
// Not a valid node to process, skip to next neighbor.
continue;
}
var gScore = currentNode.g + neighbor.getCost(currentNode),
beenVisited = neighbor.visited;

if (!beenVisited || gScore < neighbor.g) {

neighbor.visited = true;
neighbor.parent = currentNode;
neighbor.h = neighbor.h || heuristic(neighbor, end);
neighbor.g = gScore;
neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h;

if (closest) {

if (neighbor.h < closestNode.h || (neighbor.h === closestNode.h && neighbor.g < closestNode.g)) {
closestNode = neighbor;
}
}

if (!beenVisited) {
// Pushing to heap will put it in proper place based on the 'f' value.
openHeap.push(neighbor);
}
else {
openHeap.rescoreElement(neighbor);
}
}
}
}

if (closest) {
return pathTo(closestNode);
}

return [];
}

看似实现了，如果你细心的话，你可以会发现在3D中存在类似像门那样的可以穿过的物体，或者说有两层楼，那这就不好转换了，确实是存在这样的问题，但是我们可以改进isHasObj这个方法，假如我们寻路的是一个人的话，那么我们人是有高度的，设置高度为man.height，我们判断某点上是否存在物体的话，然后在该点上“发射”一条Ray的方式（具体实现牵涉到一些数学知识，这里不多讲，下次可以单独弄了blog讲解），然后会返回的参数中有一个“距离”的属性，该属性就是我们地板上的点到该点上面那个物体的距离，因此我们可以通过这个距离来和man的身高的关系来确定该点是否可以通过，代码如下：

function isHasObj(x, y) {
var obj = getElementsByPosition(x, y);
if (obj && obj.length > 1) { //length > 1, bc is must a obj that is shapenode
for (var i = 0; i < obj.length; i++) {
if (obj[i] && !(obj[i].element instanceof mono.ShapeNode) && obj[i].element != man) {
if (isCheckHeight) {
console.log("x:" + x + ";y:" + y + ";distance:" + obj[i].distance);
if (obj[i].distance < (man.height + 10)) {
return true;
} else {
return false;
}
} else {
return true;
}
}
}
}
return false;
}

如下是通过一个ShapePath这样的物体：



该Demo主要是想表达这个意思，美化方面还有改进的空间，比如可以考虑用我们的mono创建一个人的模型，还可以去判断该通过物体的宽度等等！