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详解CocosCreator游戏之鱼群算法

作者：immortaler

这篇文章主要介绍了详解CocosCreator游戏之鱼群算法，对算法感兴趣的同学，可以仔细参考下

前言

最近想学一下CocosCreator，于是，编辑器下载，启动。

众所周知，边写边学才是最快的学习方法，得写个Demo练练手，那么写什么呢？听说现在《墨虾探蝌》挺火的，那就抄(学习的事怎么能叫抄呢？)写一个类似的小游戏吧！

（在《墨虾探蝌》中，鱼的位置固定，到达一定数量后玩家会升级，不会出现一大群鱼的情况，本项目其实和它不同，没有升级进化，是会有一大群鱼的，每条鱼也不是固定位置，而是有自己的运动逻辑，其实和另一个游戏更像，不过我不知道叫什么。。。）

效果展示：

正文

首先整一个玩家player：

图片资源用的是CocosCreator官方Demo的图片，照着官方Demo学习了一下，懒得找鱼的图片就直接把图片拿来用了，这个项目目前只用了两张图片

有了player就得写个player控制脚本，点击一个方向，player就会一直向这个方向移动。那么我们首先需要获取玩家点击的位置，然后计算出player移动的方向，我们把这个写在GameManager里面，所以新建一个脚本GameManager，这个脚本挂在Canvas上。

先定义两个变量，玩家节点和方向向量：

@property(cc.Node)
player: cc.Node = null;
ir: cc.Vec2 = cc.Vec2.ZERO;

获取方向的方法：

getClickDir(event) {
    let pos: cc.Vec2 = event.getLocation();
    //转本地坐标
    let localPos = this.node.convertToNodeSpaceAR(pos);
    let playerPos: cc.Vec2 = new cc.Vec2(
        this.player.position.x,
        this.player.position.y
    );

    let len = localPos.sub(playerPos).mag();

    this.dir.x = localPos.sub(playerPos).x / len;
    this.dir.y = localPos.sub(playerPos).y / len;
}

这方法在onMouseDown和onMouseMove时调用：

onMouseDown(event) {
    if (event.getButton() == cc.Event.EventMouse.BUTTON_LEFT) {
        this.getClickDir(event);
    }
}

onMouseMove(event) {
    if (event.getButton() == cc.Event.EventMouse.BUTTON_LEFT) {
        this.getClickDir(event);
    }
}

onLoad() {
    cc.director.getCollisionManager().enabled = true;
    cc.director.getPhysicsManager().enabled = true;

    this.node.on(cc.Node.EventType.MOUSE_DOWN, this.onMouseDown, this);
    this.node.on(cc.Node.EventType.MOUSE_MOVE, this.onMouseMove, this);
}

onDestroy() {
    this.node.off(cc.Node.EventType.MOUSE_DOWN, this.onMouseDown, this);
    this.node.off(cc.Node.EventType.MOUSE_MOVE, this.onMouseMove, this);
}

有了方向向量，就可以让玩家移动了，新建一个FishPlayer脚本。

为了不让玩家乱跑，我们先 build the wall：

墙上加上物理碰撞体：

然后就可以开始写FishPlayer脚本了，先把要用到的变量都定义一下：

@property(cc.Node)
camera: cc.Node = null;

@property(cc.Node)
gameManager: cc.Node = null;

game: GameManager;
speed: number = 170;
velocity: cc.Vec3 = cc.Vec3.ZERO;

在onLoad()中给game赋值：

onLoad() {
    this.game = this.gameManager.getComponent("GameManager");
}

通过射线来检测边界，判断玩家是否能移动的方法：

canMove() {
    var flag: boolean = true;
    //前方有障碍物
    var pos = this.node.convertToWorldSpaceAR(cc.Vec3.ZERO);
    var endPos = pos.add(this.node.up.mul(40));
    var hit: cc.PhysicsRayCastResult[] = cc.director
        .getPhysicsManager()
        .rayCast(
            new cc.Vec2(pos.x, pos.y),
            new cc.Vec2(endPos.x, endPos.y),
            cc.RayCastType.All
        );
    if (hit.length > 0) {
        flag = false;
    }
    return flag;
}

在update中控制玩家移动：

update(dt) {
    if (this.game.dir.mag() < 0.5) {
        this.velocity = cc.Vec3.ZERO;
        return;
    }

    let vx: number = this.game.dir.x * this.speed;
    let vy: number = this.game.dir.y * this.speed;

    this.velocity = new cc.Vec3(vx, vy);
    //移动
    if (this.canMove()) {
        this.node.x += vx * dt;
        this.node.y += vy * dt;
    }

    //相机跟随
    this.camera.setPosition(this.node.position);

    //向运动方向旋转
    let hudu = Math.atan2(this.game.dir.y, this.game.dir.x);
    let angle = hudu * (180 / Math.PI);
    angle = 360 - angle + 90;
    this.node.angle = -angle;
}

玩家的移动逻辑写完了，接下来写鱼群。

新建一个FishGroupManager脚本和一个FishGroup脚本，FishGroupManager挂在Canvas上，FishGroup挂在player上。

FishGroupManager中定义一个静态fishGroups变量，用来管理所有Group(因为场景中可能有多个玩家，多个鱼群，现在只有一个玩家，这里方便之后扩展)：

static fishGroups: FishGroup[]; //所有组

来一个把group加入groups的静态方法：

static AddGroup(group: FishGroup) {
    if (this.fishGroups == null) this.fishGroups = new Array();

    if (this.fishGroups.indexOf(group) == -1) this.fishGroups.push(group);
}

再来一个获取group的静态方法(根据索引获取)：

static GetFishGroup(index: number) {
    for (var i = 0; i < this.fishGroups.length; i++)
        if (this.fishGroups[i].groupID == index) return this.fishGroups[i];
}

FishGroupManager就写完了，接下来再写FishGroup，把上面用到的groupID定义一下，还有鱼群数组：

groupID: number = 0; //组id    
fishArr: cc.Component[] = new Array<cc.Component>();

在onLoad中将自身加到fishGroups里面：

onLoad() {
    FishGroupManager.AddGroup(this);
}

现在鱼群有了，但是里面一条鱼都没有，所以我们还要一个抓鱼的方法：

catchFish(fish) {
    this.fishArr.push(fish);
}

再定义一些要用到的参数，FishGroup就写完了：

keepMinDistance: number = 80;
keepMaxDistance: number = 100;
keepWeight: number = 1; //成员保持距离和保持距离权重
moveWeight: number = 0.8; //和成员移动权重

接下来就到了重头戏了——鱼群中其他小鱼的运动逻辑。

直接将player复制一下，把挂载的FishPlayer和FishGroup脚本去掉，命名为fish，这就是我们的小鱼了，把它做成预制。然后新建一个FishBehaviour脚本，这个脚本挂在player和普通小鱼身上。

首先实现“抓鱼”功能，当player靠近小鱼后，小鱼就被捕获，成为该player鱼群中的一员。

定义相关变量：

@property(cc.Node)
gameManager: cc.Node = null;
game: GameManager;
isPicked: boolean = false;
pickRadius: number = 50; //抓取距离

groupId: number = -1; //组 id
myGroup: FishGroup;

同样，在onLoad()中给game赋值：

onLoad() {
    this.game = this.gameManager.getComponent(GameManager);
}

判断和player距离的方法：

getPlayerDistance() {
    let dist = this.node.position.sub(this.game.player.position).mag();
    return dist;
}

加入鱼群方法：

onPicked() {
    //设置group
    this.groupId = this.game.player.getComponent(FishGroup).groupID;
    this.myGroup = FishGroupManager.GetFishGroup(this.groupId);

    if (this.myGroup != null) {
        this.myGroup.catchFish(this);
        this.isPicked = true;
    }
}

在update中调用：

update(dt) {
    if (this.isPicked) {
        //随着鱼群移动
    }
    else {
        if (this.getPlayerDistance() < this.pickRadius) {
            this.onPicked();
        }
    }
}

OK，现在小鱼到鱼群中了，怎么随着鱼群一起移动呢？

这里主要有两个点：

1.小鱼会随着周围“邻居鱼”一起移动

2.小鱼之间要保持距离，不能太过拥挤

所以我们需要计算小鱼周围一定范围内鱼群运动向量的平均值，这样还不够，还要判断是否“拥挤”，“拥挤”的话就增加一个远离的趋势，太远的话就增加一个靠近的趋势，再分别乘以权重，加起来，就可以得到我们要的向量了，代码如下：

定义变量：

moveSpeed: number = 170;
rotateSpeed: number = 40; //移动旋转速度
neighborRadius: number = 500; //距离小于500算是邻居

speed: number = 0;
currentSpeed: number = 0;
myMovement: cc.Vec3 = cc.Vec3.ZERO;

求平均向量：

GetGroupMovement() {
        var v1: cc.Vec3 = cc.Vec3.ZERO;
        var v2: cc.Vec3 = cc.Vec3.ZERO;
 
        for (var i = 0; i < this.myGroup.fishArr.length; i++) {
            var otherFish: FishBehaviour = this.myGroup.fishArr[i].getComponent(
                FishBehaviour
            );
 
            var dis = this.node.position.sub(otherFish.node.position); //距离
 
            //不是邻居
            if (dis.mag() > this.neighborRadius) {
                continue;
            }
 
            var v: cc.Vec3 = cc.Vec3.ZERO;
            //大于最大间隔，靠近
            if (dis.mag() > this.myGroup.keepMaxDistance) {
                v = dis.normalize().mul(1 - dis.mag() / this.myGroup.keepMaxDistance);
            }
            //小于最小间隔，远离
            else if (dis.mag() < this.myGroup.keepMinDistance) {
                v = dis.normalize().mul(1 - dis.mag() / this.myGroup.keepMinDistance);
            } else {
                continue;
            }
 
            v1 = v1.add(v); //与周围单位的距离
            v2 = v2.add(otherFish.myMovement); //周围单位移动方向
        }
 
        //添加权重因素
        v1 = v1.normalize().mul(this.myGroup.keepWeight);
        v2 = v2.normalize().mul(this.myGroup.moveWeight);
        var ret = v1.add(v2);
        return ret;
    }

现在，可以把update补全了：

update(dt) {
        //随着鱼群移动
        if (this.isPicked) {
            var direction = cc.Vec3.ZERO;
            if (this.node.name != "player") {
                direction = direction.add(this.GetGroupMovement());
            }
 
            this.speed = cc.misc.lerp(this.speed, this.moveSpeed, 2 * dt);
            this.Drive(direction, this.speed, dt); //移动
        }
        //捕获
        else {
            if (this.getPlayerDistance() < this.pickRadius) {
                this.onPicked();
            }
        }
    }

Drive()方法：

Drive(direction: cc.Vec3, spd: number, dt) {
    var finialDirection: cc.Vec3 = direction.normalize();
    var finialSpeed: number = spd;
    var finialRotate: number = 0;
    var rotateDir: number = cc.Vec3.dot(finialDirection, this.node.right);
    var forwardDir: number = cc.Vec3.dot(finialDirection, this.node.up);

    if (forwardDir < 0) {
        rotateDir = Math.sign(rotateDir);
    }

    //防抖
    if (forwardDir < 0.98) {
        finialRotate = cc.misc.clampf(
            rotateDir * 180,
            -this.rotateSpeed,
            this.rotateSpeed
        );
    }

    finialSpeed *= cc.misc.clamp01(direction.mag());
    finialSpeed *= cc.misc.clamp01(1 - Math.abs(rotateDir) * 0.8);
    if (Math.abs(finialSpeed) < 0.01) {
        finialSpeed = 0;
    }

    //移动
    if (this.canMove()) {
        this.node.x += this.node.up.x * finialSpeed * dt;
        this.node.y += this.node.up.y * finialSpeed * dt;
    }

    //旋转
    var angle1 = finialRotate * 8 * dt;
    var angle2 = this.node.angle - angle1;
    this.node.angle = angle2 % 360;

    this.currentSpeed = finialSpeed;
    this.myMovement = direction.mul(finialSpeed);
}

canMove() {
    var flag: boolean = true;
    //前方有障碍物
    var pos = this.node.convertToWorldSpaceAR(cc.Vec3.ZERO);
    var endPos = pos.add(this.node.up.mul(40));
    var hit: cc.PhysicsRayCastResult[] = cc.director
        .getPhysicsManager()
        .rayCast(
            new cc.Vec2(pos.x, pos.y),
            new cc.Vec2(endPos.x, endPos.y),
            cc.RayCastType.All
        );
    if (hit.length > 0) {
        flag = false;
    }
    return flag;
}

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