Алгоритмы иерархического поиска пути в играх

1. Алгоритмы иерархического поиска пути в играх Андрей Плахов andrey.plakhov@nival.com

2. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Три метода поиска пути (По возрастанию сложности и эффективности) • Эмпирический обход препятствий • A* и распределенный А*Подробнее тут: http://dev.dtf.ru • Иерархический поиск пути

3. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Стратегические правила • Никогда не используйте сложный метод, если можно обойтись простым! • Заставьте геймдизайнеров иногда думать о поиске пути!

4. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Иерархический поиск пути Как ищут путь люди? Как использовать в играх похожие алгоритмы?

5. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Иерархический поиск пути Вот что такое граф областей

6. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Иерархический поиск пути Поиск происходит в 2 этапа

7. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Иерархический поиск пути Что входит в систему иерархического поиска? • Предварительное построение карты • Создание графа областей • Поиск в графе областей • Окончательный поиск с ограничениями • Пересчет областей, если карта изменилась

8. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей Разобьем карту на «квадратики». • Регулярное разбиение • Сторона квадратика – степень двойки (4 или 8) • Каждая область будет целиком входить в один из квадратиков

9. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей Выделяем области Как это сделать за 2 прохода по карте? • Первый проход: номер области определяется по ближайшим соседям На слайде номер отображается цветом. Внизу нарисована таблица соответствий

10. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей Строим граф областей Как это сделать за 2 прохода по карте? • Второй проход: области отождествляются • Номер области определяется по таблице соответствий

11. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей Разметка расстояний • Выбор центра области: Ближайшая к центру тяжести точка области • Таблица Т: расстояние от каждой точки области до ее центра. Один шаг стоит 2, по диагонали 3 • Расстояние между областями: минимум по их общей границе

12. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей Пересчет • Пересчет должен быть локальным • Смена персонажа вызывает такой же пересчет, как и разрушения • Таблицу Т нужно сохранить для ускорения пересчетов

13. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Граф областей. Объединение графов • Этажи зданий • Вложенные сетки, повернутые на угол, не кратный 90˚ • Пещеры, точки телепортации, ...

14. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Двухуровневый поиск пути • Поиск пути по графу областей. В итоге – список областей • Поиск пути по детальной карте только среди точек, близких к центрам областей из списка Алгоритм А* не используется – здесь алгоритм Дийкстры оказывается быстрее.

15. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Алгоритм Дийкстры Напоминаем: • Поиск пути основан на очереди с приоритетами • На каждом шаге обрабатывается первый узел в очереди. Его необработанные соседи попадают в очередь с приоритетом, равным суммарной стоимости пути до них • В итоге для каждой обработанной позиции в хэш-таблицу или 2d-массив попадает ее предок и стоимость пути до нее

16. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Быстрый алгоритм Дийкстры • Эмпирическое отбрасывание ложных смен поз • Стоимость хода – целое число, меньшее N. Для скорости полезно N – степень двойки. • Очередь с приоритетами моделируется при помощи N массивов фиксированной длины. Скажем «Нет» операциям с памятью! • Будьте осторожнее с STL, обращайте внимание на неявное выделение памяти

17. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Быстрый алгоритм Дийкстры • Очередь с приоритетами как N массивов • После N-того массива опять следует первый • Каждый массив свернут в кольцо Пусть обрабатывается массив с номером Х. В массиве с номером (X+С) mod Nнаходятся все ждущие обработки позиции стоимостью на С больше текущей.

18. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Быстрый алгоритм Дийкстры • На С++ полезно писать такой алгоритм как template • Cпециализаторы: тип «позиция»; таблица, хранящая информацию о стоимости и позиции-предке; число N Красный крест: позиция обработана Выделенная стрелкой позиция обрабратывается Позиции с рамкой будут добавлены на текущем шаге

19. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Способы оптимизации метода • Кэшируйте результаты • Запоминайте расстояние в графе областей от начальной области до остальных. 90% вызовов поиска пути начинаются с той же области, что и предыдущий вызов • Используйте предварительные вычисления: считайте, пока есть время • Не используйте отложенные вычисления

20. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов Вот о чем мы поговорили: • Три способа организации поиска путей: какой использовать? • Иерархический поиск пути: построение и перерасчет графа областей • Двухуровневый иерархический поиск • Быстрый алгоритм Дийкстры • Как оптимизировать эти методы?

21. Алгоритмы поиска пути Андрей Плахов