javascript 实现 A-star 寻路算法

在游戏开发中，又一个很常见的需求，就是让一角色从A点走到B点，而我们期望所走的路是最短的，最容易想到的就是两点之间直线最短，我们可以通过勾股定理来求出两点之间的距离，但这个情况只能用于两点之间没有障碍物的情况，如果两点之间有很多不可避免无法穿过的障碍物的时候，怎么办呢？因此，我们的需求就是：计算出两点之间的最短路径，而且能够避开所有的障碍物

A-star javascript实现

第一种情况：

在这种情况下，所走路径方向朝上

第二种情况：

当我们把上方的障碍物增多的时候，选择走的路径就往下走

第三种情况：

在障碍物中间打开一个口子，那么所选择的路径就会之间从中间穿过

前置知识，百度百科：

　　启发式搜索：启发式搜索(Heuristically Search)又称为有信息搜索(Informed Search)，它是利用问题拥有的启发信息来引导搜索，达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的，这种利用启发信息的搜索过程称为启发式搜索。

　　 A-Star（A*）算法的核心：将游戏背景分成一个又一个的格子，每个格子计算出一个估值，然后遍历起点的格子去找格子周围估值最小的节点作为下一步要走的路径，然后递归遍历，直到找到目标点

实现算法的关键点

　　1 将游戏背景划分成大小一样的正方形格子，我们把这些格子作为算法的基本单元，大小自定义

　　2 创建open队列（也就是一个数组），这个队列里面放可能会走的单元格

　　3 创建close队列（也是一个数组），这个队列里面放不能走的单元格，这里会包括已经走过的单元格和所有的障碍物

　　4 对所有的单元格进行估值

　　5 找到当前单元格周围的单元格，并且从这些单元格种找到估值最小的单元格

　　6 给每个走过的单元格加指针，记录所走过的路径，以便于打印最终路线

估价函数

　　在A*算法种用到的就是启发式搜索，而启发式搜索是利用拥有问题的启发信息来引导搜索的，所以我们需要把当前单元格周围的点都找出来进行估值，这个估值表示当前点到目标点的实际代价，如果到目标点的实际代价越高，那么说明要走的路就越长，因此，我们需要找到估值最低的作为下一步要走的路径

　　估价函数公式：fn(n) = g(n)+h(n)

　　其中：fn(n) 表示节点n的估值，g(n) 表示初始点到当前节点的实际代价，h(n)表示当前节点到目标点的实际代价，这里的实际代价就是这他们之间的最短距离

具体代码实现：

1 完成ui布局，这一步我们动态创建出一个 20 * 20 的正方形地图，每个格子大小也为20

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title></title>
        <style type="text/css">
            #ul1{
                margin: 30px auto;
                border: 1px solid black;
                border-bottom: none;
                border-right:none ;
                padding: 0;
                height: auto;
                overflow: hidden;
            }
            #ul1 li{
                list-style: none;
                border: 1px solid black;
                border-top:none ;
                border-left:none ;
                float: left;
            }
            #ul1 li.style1{
                background-color: red;
            }
            #ul1 li.style2{
                background-color: black;
            }
            #ul1 li.style3{
                background-color: orange;
            }
            #btn{
                position: absolute;
                left: 50%;
                margin-left: -50px;
            }
            #btn:hover{
                background-color: #E21918;
                color: white;
                border-radius: 4px;
            }
        </style>
    </head>
    <body>
        <ul id="ul1">
            
        </ul>
        <input id="btn" type="button" value="开始寻路"/>
        <script type="text/javascript">
            //1 找对象
            var oUl = document.getElementById("ul1");
            var aLi = document.getElementsByTagName("li");
            var oBtn = document.getElementById("btn")
            //创建一个数组来表示地图，这个地图  20 * 20  其中 值为1 表示起始节点   值为2 表示障碍物  值为3 表示目标节点
            var map = [
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,2,2,2,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
            ]
            
            /*
             * 定义初始化函数
             */
            function init(){
                //在这个函数中需要动态创建出li 通过调用封装好的函数实现
                createMap()
            }
            //调用初始化函数
            init();
            /*
             * 定义创建地图函数
             */
            function createMap(){
                //定义li的大小  
                var liSize = 20;
                for(var i=0;i<map.length;i++){
                    //创建元素
                    var oLi = document.createElement("li");
                    //设置宽高
                    oLi.style.width = liSize +"px";
                    oLi.style.height = liSize + "px";
                    //添加到li中
                    oUl.appendChild(oLi);
                    //判断map元素的值来设置起始点以及障碍物
                    if(map[i]==1){
                        //如果map值为1 设置样式1 背景为红色  表示起始点
                        oLi.className = "style1";
                    }else if(map[i]==2){
                        //如果map值为2 设置样式2 背景为黑色  表示障碍物
                        oLi.className = "style2";
                    }else if(map[i]==3){
                        //如果map值为3 设置样式3 背景为橙色  表示结束点
                        oLi.className = "style3"
                    }
                }
                oUl.style.width = 20*(liSize+1)+1+"px"
            }
        </script>
    </body>
</html>

2 估价函数封装

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title></title>
        <style type="text/css">
            #ul1{
                margin: 30px auto;
                border: 1px solid black;
                border-bottom: none;
                border-right:none ;
                padding: 0;
                height: auto;
                overflow: hidden;
            }
            #ul1 li{
                list-style: none;
                border: 1px solid black;
                border-top:none ;
                border-left:none ;
                float: left;
            }
            #ul1 li.style1{
                background-color: red;
            }
            #ul1 li.style2{
                background-color: black;
            }
            #ul1 li.style3{
                background-color: orange;
            }
            #btn{
                position: absolute;
                left: 50%;
                margin-left: -50px;
            }
            #btn:hover{
                background-color: #E21918;
                color: white;
                border-radius: 4px;
            }
        </style>
    </head>
    <body>
        <ul id="ul1">
            
        </ul>
        <input id="btn" type="button" value="开始寻路"/>
        <script type="text/javascript">
            //1 找对象
            var oUl = document.getElementById("ul1");
            var aLi = document.getElementsByTagName("li");
            var oBtn = document.getElementById("btn");
            //找到起始点，因为我们给起始点设置了不同的样式 所以可以通过样式可以找到起始点
            var beginLi = document.getElementsByClassName("style1");
            var endLi = document.getElementsByClassName("style3");
            //创建一个数组来表示地图，这个地图  20 * 20  其中 值为1 表示起始节点   值为2 表示障碍物  值为3 表示目标节点
            var map = [
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,2,2,2,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
            ]
            
            /*
             * 定义初始化函数
             */
            function init(){
                //在这个函数中需要动态创建出li 通过调用封装好的函数实现
                createMap()
            }
            //调用初始化函数
            init();
            /*
             * 定义创建地图函数
             */
            function createMap(){
                //定义li的大小  
                var liSize = 20;
                for(var i=0;i<map.length;i++){
                    //创建元素
                    var oLi = document.createElement("li");
                    //设置宽高
                    oLi.style.width = liSize +"px";
                    oLi.style.height = liSize + "px";
                    //添加到li中
                    oUl.appendChild(oLi);
                    //判断map元素的值来设置起始点以及障碍物
                    if(map[i]==1){
                        //如果map值为1 设置样式1 背景为红色  表示起始点
                        oLi.className = "style1";
                    }else if(map[i]==2){
                        //如果map值为2 设置样式2 背景为黑色  表示障碍物
                        oLi.className = "style2";
                    }else if(map[i]==3){
                        //如果map值为3 设置样式3 背景为橙色  表示结束点
                        oLi.className = "style3"
                    }
                }
                
                //ul的宽带等于 ul的左边 1 + 20个节点的宽带 20*(liSize+1)  其中 liSize+1 是因为 节点有1个像素的右边框
                oUl.style.width = 20*(liSize+1)+1+"px"
            }
            /**
             * 估价函数封装，传入一个节点给他一个估值
             */
             
            function fn(nowLi){
                return g(nowLi)+h(nowLi)
            }
            //初始点到当前节点的实际代价
            function g(nowLi){
                //勾股定理
                //横坐标的差值   beginLi[0] 开始节点    nowLi表示当前正在被估值的节点
                var a = nowLi.offsetLeft-beginLi[0].offsetLeft;
                //纵坐标的差值
                var b = nowLi.offsetTop - beginLi[0].offsetTop;
                //勾股定理  开方得到两点之间最短距离
                return Math.sqrt(a*a+b*b)
            }
            //当前节点到目标点的实际代价
            function h(nowLi){
                //勾股定理，这里和g函数一样的原理 endLi[0] 结束节点    nowLi表示当前正在被估值的节点
                var a = nowLi.offsetLeft-endLi[0].offsetLeft;
                var b = nowLi.offsetTop - endLi[0].offsetTop;
                return Math.sqrt(a*a+b*b)
            }
        </script>
    </body>
</html>

3 定义开始队列和结束队列数组并且封装函数实现节点添加

            /* 
             * 封装函数 实现开始队列中元素的添加
             */
            
            function openFn(){
                //1 需要把openArr中的第一个元素删除 并且返回给 nodeLi变量
                var nodeLi = openArr.shift();
                //2 把openArr中删除的这个li节点 添加到closeArr中 这里调用closeFn函数实现
                closeFn(nodeLi);
                
            }
            /*
             * 封装函数  实现结束队列中元素的添加
             * 
             */
            function closeFn(nodeLi){
                //open队列中删除的元素 被 push到close队列中
                closeArr.push(nodeLi);
            }

疑问？1openFn 什么时候执行？ openArr 中什么时候有数据？所以需要添加以下代码：

1) 在初始化函数中添加按钮的点击事件

           //初始化函数
            function init(){
                createMap()
                //点击按钮的时候 需要去收集可能走的路线
                oBtn.onclick = function(){
                    openFn();
                }
             }

2) 在创建地图的时候，就要区分出起始点和障碍物并且把起点放在open队列数组中，把障碍物和放在close队列数组中

           function createMap(){
                //定义li的大小  
                var liSize = 20;
                for(var i=0;i<map.length;i++){
                    //创建元素
                    var oLi = document.createElement("li");
                    //设置宽高
                    oLi.style.width = liSize +"px";
                    oLi.style.height = liSize + "px";
                    //添加到li中
                    oUl.appendChild(oLi);
                    //判断map元素的值来设置起始点以及障碍物
                    if(map[i]==1){
                        //如果map值为1 设置样式1 背景为红色  表示起始点
                        oLi.className = "style1";
                        //当元素刚开始创建的时候，open队列中的元素只有 起始节点    也就是说将红色点都放到open队列中 并且 刚开始的时候 起始点只有一个
                        openArr.push(oLi);  //这里是新增加的代码
                    }else if(map[i]==2){
                        //如果map值为2 设置样式2 背景为黑色  表示障碍物
                        oLi.className = "style2";
                        //把黑色的点都放到close队列中  这些作为障碍物 是不会走的
                        closeArr.push(oLi);  //这里是新增加的代码
                    }else if(map[i]==3){
                        //如果map值为3 设置样式3 背景为橙色  表示结束点
                        oLi.className = "style3"
                    }
                }
                //ul的宽带等于 ul的左边 1 + 20个节点的宽带 20*(liSize+1)  其中 liSize+1 是因为 节点有1个像素的右边框
                oUl.style.width = 20*(liSize+1)+1+"px"
            }

经过上面两步，完整代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title></title>
        <style type="text/css">
            #ul1{
                margin: 30px auto;
                border: 1px solid black;
                border-bottom: none;
                border-right:none ;
                padding: 0;
                height: auto;
                overflow: hidden;
            }
            #ul1 li{
                list-style: none;
                border: 1px solid black;
                border-top:none ;
                border-left:none ;
                float: left;
            }
            #ul1 li.style1{
                background-color: red;
            }
            #ul1 li.style2{
                background-color: black;
            }
            #ul1 li.style3{
                background-color: orange;
            }
            #btn{
                position: absolute;
                left: 50%;
                margin-left: -50px;
            }
            #btn:hover{
                background-color: #E21918;
                color: white;
                border-radius: 4px;
            }
        </style>
    </head>
    <body>
        <ul id="ul1">
            
        </ul>
        <input id="btn" type="button" value="开始寻路"/>
        <script type="text/javascript">
            //1 找对象
            var oUl = document.getElementById("ul1");
            var aLi = document.getElementsByTagName("li");
            var oBtn = document.getElementById("btn");
            //找到起始点，因为我们给起始点设置了不同的样式 所以可以通过样式可以找到起始点
            var beginLi = document.getElementsByClassName("style1");
            var endLi = document.getElementsByClassName("style3");
            //定义开始队列数组  open队列： 收集可能会需要走的路线   要走的路线放在open队列中  
            var openArr = []
            //定义结束队列数组 close队列： 排除掉不能走的路线        不走的路线放在close队列中
            var closeArr = []
            //创建一个数组来表示地图，这个地图  20 * 20  其中 值为1 表示起始节点   值为2 表示障碍物  值为3 表示目标节点
            var map = [
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,2,2,2,2,2,2,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
            ]
            
            /*
             * 定义初始化函数
             */
            function init(){
                //在这个函数中需要动态创建出li 通过调用封装好的函数实现
                createMap()
            }
            //调用初始化函数
            init();
            /*
             * 定义创建地图函数
             */
            function createMap(){
                //定义li的大小  
                var liSize = 20;
                for(var i=0;i<map.length;i++){
                    //创建元素
                    var oLi = document.createElement("li");
                    //设置宽高
                    oLi.style.width = liSize +"px";
                    oLi.style.height = liSize + "px";
                    //添加到li中
                    oUl.appendChild(oLi);
                    //判断map元素的值来设置起始点以及障碍物
                    if(map[i]==1){
                        //如果map值为1 设置样式1 背景为红色  表示起始点
                        oLi.className = "style1";
                        //当元素刚开始创建的时候，open队列中的元素只有 起始节点    也就是说将红色点都放到open队列中 并且 刚开始的时候 起始点只有一个
                        openArr.push(oLi);
                    }else if(map[i]==2){
                        //如果map值为2 设置样式2 背景为黑色  表示障碍物
                        oLi.className = "style2";
                        //把黑色的点都放到close队列中  这些作为障碍物 是不会走的
                        closeArr.push(oLi);
                    }else if(map[i]==3){
                        //如果map值为3 设置样式3 背景为橙色  表示结束点
                        oLi.className = "style3"
                    }
                }
                oUl.style.width = 20*(liSize+1)+1+"px"
            }
            /**
             * 估价函数封装，传入一个节点给他一个估值
             */
             
            function fn(nowLi){
                return g(nowLi)+h(nowLi)
            }
            //初始点到当前节点的实际代价
            function g(nowLi){
                //勾股定理
                //横坐标的差值   beginLi[0] 开始节点    nowLi表示当前正在被估值的节点
                var a = nowLi.offsetLeft-beginLi[0].offsetLeft;
                //纵坐标的差值
                var b = nowLi.offsetTop - beginLi[0].offsetTop;
                //勾股定理  开方得到两点之间最短距离
                return Math.sqrt(a*a+b*b)
            }
            //当前节点到目标点的实际代价
            function h(nowLi){
                //勾股定理，这里和g函数一样的原理 endLi[0] 结束节点    nowLi表示当前正在被估值的节点
                var a = nowLi.offsetLeft-endLi[0].offsetLeft;
                var b = nowLi.offsetTop - endLi[0].offsetTop;
                return Math.sqrt(a*a+b*b)
            }
            
            /*
             * 封装函数 实现开始队列中元素的添加
             */
            
            function openFn(){
                //1 需要把openArr中的第一个元素删除 并且返回给 nodeLi变量
                var nodeLi = openArr.shift();
                //2 把openArr中删除的这个li节点 添加到closeArr中 这里调用closeFn函数实现
                closeFn(nodeLi);
                
            }
            /*
             * 封装函数  实现结束队列中元素的添加
             * 
             */
            function closeFn(nodeLi){
                //open队列中删除的元素 被 push到close队列中
                closeArr.push(nodeLi);
            }
        </script>
    </body>
</html>

4 上面的步骤已经把开始节点放到了open队列中把障碍物放到了 close队列中，接下来我们要做的就是寻找下一个要走的节点，并且把这个节点添加到close队列中

1) 封装函数查找周围的节点

             /**
             * 封装函数查找某个节点周围的节点
             */
            function findLi(nodeLi){
                //创建一个结果数组 把查找到的结果放到这个数组中
                var result = [];
                //循环所有的li节点 进行查找
                for(var i=0;i<aLi.length;i++){
                    //如果经过过滤 返回的是true 表示 这个节点不是障碍物 那么需要添加到result结果数组中
                    if(filter(aLi[i])){
                        result.push(aLi[i]);
                    }
                }
                //接下来需要在没有障碍物的结果中去找 和 当前节点相邻的节点
                //判断条件是 他们的横纵坐标的差值需要小于 等于 网格大小
                for(var i=0;i<result.length;i++){
                    if(Math.abs(nodeLi.offsetLeft - result[i].offsetLeft)<=21 && Math.abs(nodeLi.offsetTop - result[i].offsetTop)<=20+1 ){
                        //这里的result[i]就是当前目标点相邻的节点  把这些节点传入到估价函数就能得到他们的估值，并且要把这些估值挂载到他们自身的一个自定义属性上
                        result[i].num = fn(result[i]);
                        //把已经经过估值的li添加到openArr中
                        openArr.push(result[i]);
                    }
                }
            }
             /**
             * 封装函数 实现过滤功能
             * 这个函数的功能就是 接收到一个li 判断是否是障碍物 如果是 就返回false  如果不是就返回true  
             */
            function filter(nodeLi){
                //循环close队列中的所有元素 与传过来的节点进行比对 如果比对成功 返回false 
                for(var i=0;i<closeArr.length;i++){
                    if(nodeLi == closeArr[i]){
                        return false;
                    }
                }
                for(var i=0;i<openArr.length;i++){
                    if(nodeLi == openArr[i]){
                        return false;
                    }
                }
                //如果循环完都没有匹配上 那么证明当前传过来的 li节点 并不是障碍物 
                return true;
            }

2) 上面函数封装好以后需要在openFn函数中进行调用

            function openFn(){
                //nodeLi 表示 当前open队列中的元素  也就是说 先去除第一个起始节点
                //shift 方法的作用： 把数组中的第一个元素删除，并且返回这个被删除的元素
                var nodeLi = openArr.shift();
                //如果nodeLi 和 endLi 一样了 那么证明已经走到目标点了 ，这个时候需要停止调用
                if(nodeLi == endLi[0]){
                    
                    return;
                }
                //把open队列中删除的元素 添加到 close队列中
                closeFn(nodeLi)
                //接下来 需要找到 nodeLi 周围的节点
                findLi(nodeLi);
                
            }

3) 经过上面的函数调用在openArr数组中就已经添加了当前路径周围的8个点，我们要从这8个点中去寻找一个估值最小的作为下一步要走的点

4) 接下来需要对openArr中的点进行估值排序

          function openFn(){
                //nodeLi 表示 当前open队列中的元素  也就是说 先去除第一个起始节点
                //shift 方法的作用： 把数组中的第一个元素删除，并且返回这个被删除的元素
                var nodeLi = openArr.shift();
                //如果nodeLi 和 endLi 一样了 那么证明已经走到目标点了 ，这个时候需要停止调用
                if(nodeLi == endLi[0]){
                    showPath();
                    return;
                }
                //把open队列中删除的元素 添加到 close队列中
                closeFn(nodeLi)
                //接下来 需要找到 nodeLi 周围的节点,并且对这些点进行估值
                findLi(nodeLi);
                
                //经过上面的步骤 已经能够找到相邻的元素了  接下来需要对这些元素的估值进行排序
                openArr.sort(function(li1,li2){
                    return li1.num - li2.num
                })
            
            }

5) 经过上面的步骤就已经能够确定下一步要走的点了接下来要做的就是同样的操作因此需要递归调用openFn函数，在找到目标点的时候停止

           function openFn(){
                //nodeLi 表示 当前open队列中的元素  也就是说 先去除第一个起始节点
                //shift 方法的作用： 把数组中的第一个元素删除，并且返回这个被删除的元素
                var nodeLi = openArr.shift();
                //如果nodeLi 和 endLi 一样了 那么证明已经走到目标点了 ，这个时候需要停止调用
                if(nodeLi == endLi[0]){
                    showPath();
                    return;
                }
                //把open队列中删除的元素 添加到 close队列中
                closeFn(nodeLi)
                //接下来 需要找到 nodeLi 周围的节点
                findLi(nodeLi);
                
                //经过上面的步骤 已经能够找到相邻的元素了  接下来需要对这些元素的估值进行排序
                openArr.sort(function(li1,li2){
                    return li1.num - li2.num
                })
            
                //进行递归操作 找下一步需要走的节点 在这个过程中，也需要执行相同的步
                // 那就是查找相邻的节点  但是查找出来的结果可能和上一次的重复，也就是说上一次动作已经把这个元素添加到open队列中了
                //那么就没有必要再进行push操作了  所以还需要在过滤函数中加一段代码
                openFn();
            }

5 打印出所走的路径

1) 给所走过的路径设置一个父指针，例如：当前的节点应该有一个属性来存上一个节点，这样我们就可以从最后一个节点倒推出上面所有节点

在找到下一个要走的点的时候，把上一个已经走过的点挂载到下一个要走的点身上

             /**
             * 封装函数查找某个节点周围的节点
             */
            function findLi(nodeLi){
                //创建一个结果数组 把查找到的结果放到这个数组中
                var result = [];
                //循环所有的li节点 进行查找
                for(var i=0;i<aLi.length;i++){
                    //如果经过过滤 返回的是true 表示 这个节点不是障碍物 那么需要添加到result结果数组中
                    if(filter(aLi[i])){
                        result.push(aLi[i]);
                    }
                }
                //接下来需要在没有障碍物的结果中去找 和 当前节点相邻的节点
                //判断条件是 他们的横纵坐标的差值需要小于 等于 网格大小
                for(var i=0;i<result.length;i++){
                    if(Math.abs(nodeLi.offsetLeft - result[i].offsetLeft)<=21 && Math.abs(nodeLi.offsetTop - result[i].offsetTop)<=20+1 ){
                        //这里的result[i]就是当前目标点相邻的节点  把这些节点传入到估价函数就能得到他们的估值，并且要把这些估值挂载到他们自身的一个自定义属性上
                        result[i].num = fn(result[i]);
                        //nodeLi 是当前的位置  result[i] 是当前位置相邻的点  下一次要走的位置就在这几个点中，所以给result[i]定义一个parent属性
                        //来存上一次的路径 ，最终把这些路径联系起来就是完整的路径
                        result[i].parent = nodeLi;
                        //把已经经过估值的li添加到openArr中
                        openArr.push(result[i]);
                    }
                }
            }

2) 封装一个函数来找到所有已经走过的点

           //最终线路数组
            var resultParent = [];
            /**
             * 定义一个函数来找到上一次走过的节点
             */
            
            function findParent(li){
                resultParent.unshift(li);
                if(li.parent == beginLi[0]){
                    return;
                }
                findParent(li.parent);
            }

3) 封装函数来打印路径

             /**
             * 打印出所走过的路径
             */
            function showPath(){
                //closeArr中最后一个 就是 找到目标点的前一个位置  因为走过的位置都会被存放在closeArr中
                var lastLi = closeArr.pop();
                var iNow = 0;
                //调用findParent函数 来找上一个节点
                findParent(lastLi)
                
                var timer = setInterval(function(){
                    resultParent[iNow].style.background = "red";
                    iNow++;
                    if(iNow == resultParent.length){
                        clearInterval(timer);
                    }
                },500)
            }

4) 在找到最终目标点的时候调用打印路径函数

             function openFn(){
                //nodeLi 表示 当前open队列中的元素  也就是说 先去除第一个起始节点
                //shift 方法的作用： 把数组中的第一个元素删除，并且返回这个被删除的元素
                var nodeLi = openArr.shift();
                //如果nodeLi 和 endLi 一样了 那么证明已经走到目标点了 ，这个时候需要停止调用
                if(nodeLi == endLi[0]){
                    showPath();
                    return;
                }
                //把open队列中删除的元素 添加到 close队列中
                closeFn(nodeLi)
                //接下来 需要找到 nodeLi 周围的节点
                findLi(nodeLi);
                
                //经过上面的步骤 已经能够找到相邻的元素了  接下来需要对这些元素的估值进行排序
                openArr.sort(function(li1,li2){
                    return li1.num - li2.num
                })
            
                //进行递归操作 找下一步需要走的节点 在这个过程中，也需要执行相同的步骤 那就是查找相邻的节点  
                //但是查找出来的结果可能和上一次的重复，也就是说上一次动作已经把这个元素添加到open队列中了
                //那么就没有必要再进行push操作了  所以还需要在过滤函数中加一段代码
                openFn();
            }

走到这里我们的算法已经基本实现

完整代码地址：https://github.com/dadifeihong/algorithm

posted @ 2017-03-17 12:18 螺钉课堂Nodeing-com 阅读(3524) 评论(1) 编辑收藏举报

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javascript 实现 A-star 寻路算法

A-star javascript实现

第一种情况：

第二种情况：

第三种情况：

前置知识，百度百科：

启发式搜索：启发式搜索(Heuristically Search)又称为有信息搜索(Informed Search)，它是利用问题拥有的启发信息来引导搜索，达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的，这种利用启发信息的搜索过程称为启发式搜索。

A-Star（A*）算法的核心：将游戏背景分成一个又一个的格子，每个格子计算出一个估值，然后遍历起点的格子去找格子周围估值最小的节点作为下一步要走的路径，然后递归遍历，直到找到目标点

实现算法的关键点

1 将游戏背景划分成大小一样的正方形格子，我们把这些格子作为算法的基本单元，大小自定义

2 创建open队列（也就是一个数组），这个队列里面放可能会走的单元格

3 创建close队列（也是一个数组），这个队列里面放不能走的单元格，这里会包括已经走过的单元格和所有的障碍物

4 对所有的单元格进行估值

5 找到当前单元格周围的单元格，并且从这些单元格种找到估值最小的单元格

6 给每个走过的单元格加指针，记录所走过的路径，以便于打印最终路线

估价函数

估价函数公式：fn(n) = g(n)+h(n)

其中：fn(n) 表示节点n的估值，g(n) 表示初始点到当前节点的实际代价，h(n)表示当前节点到目标点的实际代价，这里的实际代价就是这他们之间的最短距离

具体代码实现：

1 完成ui布局，这一步我们动态创建出一个 20 * 20 的正方形地图，每个格子大小也为20

2 估价函数封装

3 定义开始队列和结束队列数组并且封装函数实现节点添加

疑问？1openFn 什么时候执行？ openArr 中什么时候有数据？所以需要添加以下代码：

1) 在初始化函数中添加按钮的点击事件

2) 在创建地图的时候，就要区分出起始点和障碍物并且把起点放在open队列数组中，把障碍物和放在close队列数组中

4 上面的步骤已经把开始节点放到了open队列中把障碍物放到了 close队列中，接下来我们要做的就是寻找下一个要走的节点，并且把这个节点添加到close队列中

1) 封装函数查找周围的节点

2) 上面函数封装好以后需要在openFn函数中进行调用

3) 经过上面的函数调用在openArr数组中就已经添加了当前路径周围的8个点，我们要从这8个点中去寻找一个估值最小的作为下一步要走的点

4) 接下来需要对openArr中的点进行估值排序

5) 经过上面的步骤就已经能够确定下一步要走的点了接下来要做的就是同样的操作因此需要递归调用openFn函数，在找到目标点的时候停止

5 打印出所走的路径

1) 给所走过的路径设置一个父指针，例如：当前的节点应该有一个属性来存上一个节点，这样我们就可以从最后一个节点倒推出上面所有节点

2) 封装一个函数来找到所有已经走过的点

3) 封装函数来打印路径

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前置知识，百度百科：

启发式搜索：启发式搜索(Heuristically Search)又称为有信息搜索(Informed Search)，它是利用问题拥有的启发信息来引导搜索，达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的，这种利用启发信息的搜索过程称为启发式搜索。

A-Star（A*）算法的核心：将游戏背景分成一个又一个的格子，每个格子计算出一个估值，然后遍历起点的格子去找格子周围估值最小的节点作为下一步要走的路径，然后递归遍历，直到找到目标点

实现算法的关键点

1 将游戏背景划分成大小一样的正方形格子 ，我们把这些格子作为算法的基本单元，大小自定义

2 创建open队列（也就是一个数组），这个队列里面放可能会走的单元格

3 创建close队列（也是一个数组），这个队列里面放不能走的单元格，这里会包括已经走过的单元格和所有的障碍物

4 对所有的单元格进行估值

5 找到当前单元格周围的单元格，并且从这些单元格种找到估值最小的单元格

6 给每个走过的单元格加指针，记录所走过的路径，以便于打印最终路线

估价函数

估价函数公式：fn(n) = g(n)+h(n)

其中：fn(n) 表示节点n的估值，g(n) 表示初始点到当前节点的实际代价，h(n)表示当前节点到目标点的实际代价，这里的实际代价就是这他们之间的最短距离

具体代码实现：

1 完成ui布局，这一步我们动态创建出一个 20 * 20 的正方形地图，每个格子大小也为20

2 估价函数封装

3 定义开始队列和结束队列数组 并且封装函数实现节点添加

疑问？1openFn 什么时候执行？ openArr 中什么时候有数据？ 所以需要添加以下代码：

1) 在初始化函数中添加按钮的点击事件

2) 在创建地图的时候，就要区分出 起始点和障碍物 并且把起点放在open队列数组中，把障碍物和放在close队列数组中

4 上面的步骤已经把 开始节点放到了open队列中 把障碍物放到了 close队列中，接下来我们要做的就是 寻找下一个要走的节点，并且把这个节点添加到close队列中

1) 封装函数查找周围的节点

2) 上面函数封装好以后 需要在openFn函数中进行调用

3) 经过上面的函数调用 在openArr数组中就已经 添加了 当前路径 周围的8个点，我们要从这8个点中去寻找一个估值最小的作为下一步要走的点

4) 接下来需要对openArr中的点进行估值排序

5) 经过上面的步骤 就已经能够确定下一步要走的点了 接下来要做的就是同样的操作 因此需要 递归调用openFn函数，在找到目标点的时候停止

5 打印出所走的路径

1) 给所走过的路径设置一个父指针，例如： 当前的节点应该有一个属性来存上一个节点，这样我们就可以从最后一个节点倒推出上面所有节点

2) 封装一个函数来找到所有已经走过的点

3) 封装函数来打印 路径

公告

　　启发式搜索：启发式搜索(Heuristically Search)又称为有信息搜索(Informed Search)，它是利用问题拥有的启发信息来引导搜索，达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的，这种利用启发信息的搜索过程称为启发式搜索。

　　 A-Star（A*）算法的核心：将游戏背景分成一个又一个的格子，每个格子计算出一个估值，然后遍历起点的格子去找格子周围估值最小的节点作为下一步要走的路径，然后递归遍历，直到找到目标点

　　1 将游戏背景划分成大小一样的正方形格子，我们把这些格子作为算法的基本单元，大小自定义

　　2 创建open队列（也就是一个数组），这个队列里面放可能会走的单元格

　　3 创建close队列（也是一个数组），这个队列里面放不能走的单元格，这里会包括已经走过的单元格和所有的障碍物

　　4 对所有的单元格进行估值

　　5 找到当前单元格周围的单元格，并且从这些单元格种找到估值最小的单元格

　　6 给每个走过的单元格加指针，记录所走过的路径，以便于打印最终路线

　　估价函数公式：fn(n) = g(n)+h(n)

　　其中：fn(n) 表示节点n的估值，g(n) 表示初始点到当前节点的实际代价，h(n)表示当前节点到目标点的实际代价，这里的实际代价就是这他们之间的最短距离

3 定义开始队列和结束队列数组并且封装函数实现节点添加

疑问？1openFn 什么时候执行？ openArr 中什么时候有数据？所以需要添加以下代码：

2) 在创建地图的时候，就要区分出起始点和障碍物并且把起点放在open队列数组中，把障碍物和放在close队列数组中

4 上面的步骤已经把开始节点放到了open队列中把障碍物放到了 close队列中，接下来我们要做的就是寻找下一个要走的节点，并且把这个节点添加到close队列中

2) 上面函数封装好以后需要在openFn函数中进行调用

3) 经过上面的函数调用在openArr数组中就已经添加了当前路径周围的8个点，我们要从这8个点中去寻找一个估值最小的作为下一步要走的点

5) 经过上面的步骤就已经能够确定下一步要走的点了接下来要做的就是同样的操作因此需要递归调用openFn函数，在找到目标点的时候停止

1) 给所走过的路径设置一个父指针，例如：当前的节点应该有一个属性来存上一个节点，这样我们就可以从最后一个节点倒推出上面所有节点

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