erlang实现A星算法

A星算法是寻路的经典算法，在很多游戏中有使用，性能关键在于启发函数的设计。

函数式语言erlang实现一些算法上还是相当绕，有一些无可避免的地方需要用一些非典型的语法实现（变量不可变、无循环语法、无法在函数中return等），实现了一个基础的A星算法，启发式函数使用对角线估价法，先按对角线走，一直走到与终点水平或垂直平行后，再笔直的走。

随便构造一个地图文件来进行测试，用erlang的statistics函数进行性能测试。

在游戏服务端中，A星算法这种比较吃性能的函数，不宜大量使用，一般是情况下最好能做到在无法通过暴力寻路方式时才转入A星寻路。对这种运算量较大的地方可以进行统一管理，避免同一时间内的大量计算而导致CPU吃紧。

%%%-----------------------------------
%% @Description: 寻路逻辑
%%%-----------------------------------
-module(lib_path).
-define(BLOCK, 1).
-record(node, {x = 0, z = 0, g = 0, h = 0, f = 0, father = {-99999, -99999}
}).
-export([astar_search/5     %% A星寻路
]).%% A星寻路
%% return : [{PosX, PosZ}] , 列表从终点到起点排列)
astar_search(_MapId, StartX, StartZ, EndX, EndZ) ->case is_block(EndX, EndZ) of%% 终点为障碍点，返回空true -> [];false ->StartNode = #node{x = StartX, z = StartZ, g = 0, h = 0, f = 0, father = {-99999, -99999}},OpenList = [StartNode],CloseList = [],put(end_point, {EndX, EndZ}),start_search(OpenList, CloseList)end.%% ====================================================内部处理逻辑==================================================== %%
%% ====================================================内部处理逻辑==================================================== %%
%% ====================================================内部处理逻辑==================================================== %%
%% A星寻路核心逻辑
start_search([], _CloseList) -> []; %% 路径不存在
start_search(OpenList, CloseList) ->{MinNode, OpenList2} = get_min_node(OpenList),{EndX, EndZ} = get(end_point),case MinNode#node.x =:= EndX andalso MinNode#node.z =:= EndZ of%% 找到路径true -> build_path(MinNode, [], MinNode#node.f);false ->%% 查找八个方向{NewOpenList, CloseList2} = search_for_eight_dir(OpenList2, CloseList, MinNode, lists:seq(1, 8)),%% 节点放入到 close list 里面NewCloseList = CloseList2 ++ [MinNode],put({MinNode#node.x, MinNode#node.z}, MinNode),start_search(NewOpenList, NewCloseList)end.%% 在open_list中找到最佳点,并删除
get_min_node([]) -> {#node{}, []};
get_min_node(OpenList) ->MinI = get_min_node_i(9999, 0, 0, OpenList),Node = lists:nth(MinI, OpenList),NewOpenList = lists:delete(Node, OpenList),{Node, NewOpenList}.
get_min_node_i(_MinValue, MinNth, _NowNth, []) -> MinNth;
get_min_node_i(MinValue, MinNth, NowNth, [Node | RestList]) ->case Node#node.f < MinValue oftrue -> get_min_node_i(Node#node.f, NowNth + 1, NowNth + 1, RestList);false -> get_min_node_i(MinValue, MinNth, NowNth + 1, RestList)end.%% 计算路径
build_path(undefined, Paths, SumCost) -> {Paths, SumCost};
build_path(Node, Paths, SumCost) ->NewPaths = [{Node#node.x, Node#node.z} | Paths],build_path(get(Node#node.father), NewPaths, SumCost).%% 查找八个方向
search_for_eight_dir(OpenList, CloseList, _MinNode, []) -> {OpenList, CloseList};
search_for_eight_dir(OpenList, CloseList, MinNode, [Nth | Rest]) ->{X, Z} = case Nth of1 -> {MinNode#node.x,     MinNode#node.z + 1};2 -> {MinNode#node.x,     MinNode#node.z - 1};3 -> {MinNode#node.x + 1, MinNode#node.z    };4 -> {MinNode#node.x + 1, MinNode#node.z + 1};5 -> {MinNode#node.x + 1, MinNode#node.z - 1};6 -> {MinNode#node.x - 1, MinNode#node.z    };7 -> {MinNode#node.x - 1, MinNode#node.z + 1};8 -> {MinNode#node.x - 1, MinNode#node.z - 1}end,case is_block(X, Z) oftrue -> search_for_eight_dir(OpenList, CloseList, MinNode, Rest);false ->CurNode = get_fgh(MinNode, X, Z),Open = node_in_list(X, Z, OpenList),Close = node_in_list(X, Z, CloseList),case Open =:= false andalso Close =:= false of%% 不在OPEN表和CLOSE表中%% 添加特定节点到 open listtrue -> NewOpenList = OpenList ++ [CurNode],NewCloseList = CloseList;false -> case Open of%% 在CLOSE表中false ->CloseNode = Close,case CloseNode#node.f > CurNode#node.f oftrue -> NewOpenList = OpenList ++ [CurNode],NewCloseList = lists:delete(CloseNode, CloseList),put({CurNode#node.x, CurNode#node.z}, CurNode);false ->NewOpenList = OpenList,NewCloseList = CloseListend;%% 在OPEN表OpenNode ->case OpenNode#node.f > CurNode#node.f of%% 更新OPEN表中的估价值true -> NewOpenList = node_replace_list(OpenNode, CurNode, OpenList, []),NewCloseList = CloseList;false ->NewOpenList = OpenList,NewCloseList = CloseListendendend,search_for_eight_dir(NewOpenList, NewCloseList, MinNode, Rest)end.%% 获取 f ,g ,h
get_fgh(Father, X, Z) ->Cost = case Father#node.x =:= X orelse Father#node.z =:= Z oftrue -> 1;false -> 1.414end,G = Father#node.g + Cost,H = diagonal(X, Z),F = G + H,Node = #node{x = X, z = Z, g = G, h = H, f = F, father = {Father#node.x, Father#node.z}},Node.%% 对角线估价法,先按对角线走，一直走到与终点水平或垂直平行后，再笔直的走
diagonal(X, Z) ->{EndX, EndZ} = get(end_point),Dx = abs(X - EndX),Dz = abs(Z - EndZ),MinD = min(Dx, Dz),H = MinD * 1.414 + Dx + Dz - 2 * MinD,H.node_in_list(_X, _Z, []) -> false;
node_in_list(X, Z, [Node | RestList]) ->case Node#node.x =:= X andalso Node#node.z =:= Z oftrue -> Node;false -> node_in_list(X, Z, RestList)end.%% 用NewNode把List中的OldNode替换掉
node_replace_list(_OldNode, _NewNode, [], NewList) -> lists:reverse(NewList);
node_replace_list(OldNode, NewNode, [Node | RestList], NewList) -> case OldNode =:= Node oftrue -> node_replace_list(OldNode, NewNode, RestList, [NewNode | NewList]);false -> node_replace_list(OldNode, NewNode, RestList, [Node | NewList])end.%% 是否障碍点
is_block(X, Z) ->case map:get(X, Z) of?BLOCK -> true;_ ->X < map:get_min_x() orelse X > map:get_max_x() orelse Z < map:get_min_z() orelse Z > map:get_max_z()end.

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