JS/HTML5游戲常用算法之追蹤算法實例詳解

2019-11-19 12:21:12

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供稿：網友

本文實例講述了JS/HTML5游戲常用算法之追蹤算法。分享給大家供大家參考，具體如下：

追蹤算法在動作游戲中非常常見，從很早的游戲《吃豆人》到大型的街機機戰類游戲，到處可見追蹤效果的身影。一個好的追蹤算法將會大大提高游戲的可玩性和玩家的興趣。

【簡單算法】

先來看一個簡單的跟蹤算法，如下圖所示，假設在canvas坐標系中存在物體A和B，物體A將把B作為追蹤目標，物體在二維空間中的運動可以分解為坐標系中X、Y軸的運動，其在X和Y方向的速度決定了物體運行的方向和速率。別忘了，速度是有方向和大小的，于是物體A的速度在X、Y軸方向分解成vx、vy，B物體也是一樣，這樣，如果物體A要追蹤到B，只需要比較兩個物體分別在 X、Y 方向的速度即可。設物體 A 坐標為(x1, y1)，A 的速度分解為(vx, vy)，物體B 坐標為(x2, y2)，B 的速度分解為(vx1, vy1)，假設A 要追到B，對于水平X 方向分量來說，如果x2>x1，表示B在A的右邊，這時候必須設置vx為某一個正值，反之，則需要將vx設置成一個負值，同樣的道理，對于垂直方向Y來說，需要進行同樣的處理即可。

基于以上這個簡單算法的原理，可以來嘗試一個簡單的例子。

<!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>追蹤算法</title></head><body><canvas id="stage"></canvas></body><script>  window.onload = function () {    var stage = document.querySelector('#stage'),      ctx = stage.getContext('2d');    stage.width = 400;    stage.height = 400;    balls = [];    var ball = {      x: stage.width / 2 - 20,      y: stage.height / 2 - 20,      r: 20,      c: "red"    };    balls.push(ball);    for (var i = 0; i < 30; i++) {      var trace = {        x: Math.ceil(Math.random() * (stage.width - 20) + 10),        y: Math.ceil(Math.random() * (stage.height - 20) + 10),        r: 10,        c: "blue"      };      balls.push(trace);    }    function createBall(x, y, r, c) {      ctx.beginPath();      ctx.fillStyle = c;      ctx.arc(x, y, r, 0, Math.PI * 2);      ctx.fill();    }    stage.addEventListener('click', function (event) {      var x = event.clientX - stage.getBoundingClientRect().left;      var y = event.clientY - stage.getBoundingClientRect().top;      balls[0].x = x;      balls[0].y = y;    });    function update() {      ctx.clearRect(0, 0, 400, 400);      ctx.fillStyle = "black";      ctx.rect(0, 0, 400, 400);      ctx.fill();      createBall(balls[0].x, balls[0].y, balls[0].r, balls[0].c);      for (var i = 1, len = balls.length; i < len; i++) {        //簡單算法        balls[i].x -= ( balls[0].x>balls[i].x)?-1:1;        balls[i].y -= ( balls[0].y>balls[i].y)?-1:1;        createBall(balls[i].x, balls[i].y, balls[i].r, balls[i].c);      }      requestAnimationFrame(update);    }    update();  };</script></html>

感興趣的朋友可以使用在線HTML/CSS/JavaScript代碼運行工具：http://tools.VeVB.COm/code/HtmlJsRun測試運行上述代碼，觀察運行效果。

采用這種算法的方塊的行動比較突兀，方塊的變向比較突然，效果看起來不是非常理想，于是，就產生了下面的視線追蹤算法。

【視線追蹤算法】

視線追蹤算法，采用這種算法，追蹤者將會始終保持著和目標對象的直線進行移動，如下圖所示，看起來就好像追蹤捕食的獵豹一樣，死死地盯著目標不放。

如果要達到這種效果，實際上就表示在任意時刻，A 的速度方向必須保持在 AB 之間連接的直線上面，那么這個時候如何獲取A的速度在x軸和y軸方向上的分量呢？

這里我們可以采用向量來解決問題，向量是一種只有方向和大小而沒有位置的概念，由向量的知識可知，假設任意時刻物體 A 向量表示為 v1(x1, y1)，物體 B 向量表示為 v2(x2, y2)，則由A 指向B 位置的向量v3=(x2−x1, y2−y1)。這3 個向量的關系可以由圖6-4 表示出來，設向量v3的長度為VLen =√ (x2−x1)²+(y2−y1)² ，則向量v3標準化后可以用v4=((x2−x1)/VLen，(y2−y1)/VLen)表示。最后得到的v4在x軸方向上的分量就可以作為物體A在該時刻X軸方向上的分量，v4在Y軸方向上的分量就可以作為物體A在該時刻Y軸方向上的分量。

將上面的簡單算法，按照視線追蹤算法進行改寫：

<!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>追蹤算法</title></head><body><canvas id="stage"></canvas></body><script>  window.onload = function () {    var stage = document.querySelector('#stage'),      ctx = stage.getContext('2d');    stage.width = 400;    stage.height = 400;    balls = [];    var ball = {      x: stage.width / 2 - 20,      y: stage.height / 2 - 20,      r: 20,      c: "red"    };    balls.push(ball);    for (var i = 0; i < 30; i++) {      var trace = {        x: Math.ceil(Math.random() * (stage.width - 20) + 10),        y: Math.ceil(Math.random() * (stage.height - 20) + 10),        r: 10,        c: "blue"      };      balls.push(trace);    }    function createBall(x, y, r, c) {      ctx.beginPath();      ctx.fillStyle = c;      ctx.arc(x, y, r, 0, Math.PI * 2);      ctx.fill();    }    stage.addEventListener('click', function (event) {      var x = event.clientX - stage.getBoundingClientRect().left;      var y = event.clientY - stage.getBoundingClientRect().top;      balls[0].x = x;      balls[0].y = y;    });    function update() {      ctx.clearRect(0, 0, 400, 400);      ctx.fillStyle = "black";      ctx.rect(0, 0, 400, 400);      ctx.fill();      createBall(balls[0].x, balls[0].y, balls[0].r, balls[0].c);      for (var i = 1, len = balls.length; i < len; i++) {        //視線追蹤算法        var vx = balls[i].x - balls[0].x,          vy = balls[i].y - balls[0].y,          rlen = Math.sqrt(vx * vx + vy * vy),          dx = vx / rlen,          dy = vy / rlen;        balls[i].x -= dx;        balls[i].y -= dy;        createBall(balls[i].x, balls[i].y, balls[i].r, balls[i].c);      }      requestAnimationFrame(update);    }    update();  };</script></html>

使用在線HTML/CSS/JavaScript代碼運行工具：http://tools.VeVB.COm/code/HtmlJsRun測試運行上述代碼，可得到如下運行結果：