Unity3D 房间去重叠化算法详解

前言
在Unity3D游戏开发中，经常需要生成和处理多个房间的场景，特别是在地牢生成、房屋布局或迷宫设计等应用中。为了确保生成的房间不会重叠，我们需要一种有效的去重叠化算法。以下将详细介绍该算法的原理和代码实现。
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算法原理
房间表示：
每个房间可以表示为一个矩形，其位置和大小由其在世界坐标系中的位置（x, y, z）以及宽度和高度决定。在Unity3D中，通常使用Rect组件或自定义的DungeonCell类来表示房间。
重叠检测：
重叠检测是判断两个房间是否相交的过程。这可以通过比较两个矩形的边界来实现。如果两个矩形的任意一边相交，则它们重叠。
移动房间：
一旦检测到重叠，就需要移动其中一个房间以避免重叠。移动的方向和距离可以根据重叠的严重程度来计算。一种简单的方法是计算两个房间中心点的差值，然后移动重叠的房间，使其中心点沿这个差值方向移动一定距离。
迭代处理：
由于移动一个房间可能会导致它与另一个房间重叠，因此需要迭代处理，直到所有房间都不重叠为止。
代码实现
以下是一个Unity3D中实现房间去重叠化算法的示例代码。

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using System.Linq;

public class DungeonCell : MonoBehaviour

{

public Rect CellRect { get; private set; }

public Vector3 Position { get; private set; }

public int Width { get; private set; }

public int Height { get; private set; }

public CellType cellType { get; set; }

public enum CellType

{

Normal,

Hall

}

public void CreateCell(int width, int height)

{

Width = width;

Height = height;

Position = transform.position;

CellRect = new Rect(Position.x - Width / 2, Position.z - Height / 2, Width, Height);

}

public void MoveTo(Vector3 position)

{

transform.position = position;

Position = position;

CellRect = new Rect(Position.x - Width / 2, Position.z - Height / 2, Width, Height);

}

public bool Overlap(DungeonCell comparedCell)

{

return CellRect.Overlaps(comparedCell.CellRect);

}

}

public class DungeonMaker : MonoBehaviour

{

public float CellCreationRadius = 150;

public int NumberOfCells = 40;

public int NumberOfHalls = 12;

public List<DungeonCell> cellsList = new List<DungeonCell>();

public int MinWidth = 3;

public int MaxWidth = 8;

public int MinLength = 3;

public int MaxLength = 8;

public float movementForce = 4.0f;

public List<DungeonCell> importantCells = new List<DungeonCell>();

void Start()

{

CreateCells();

SeparateCells();

MarkImportantCell();

}

private void CreateCells()

{

for (int i = 0; i < NumberOfCells; i++)

{

Vector2 Position2D = Random.insideUnitCircle * CellCreationRadius;

GameObject gameObjectPointer = new GameObject("Cell" + i);

DungeonCell cellPointer = gameObjectPointer.AddComponent<DungeonCell>();

cellPointer.CreateCell(Random.Range(MinWidth, MaxWidth + 1), Random.Range(MinLength, MaxLength + 1));

cellPointer.MoveTo(new Vector3(Position2D.x, 0, Position2D.y));

cellsList.Add(cellPointer);

}

}

private void SeparateCells()

{

bool allCellsNotOverlap = false;

while (!allCellsNotOverlap)

{

allCellsNotOverlap = true;

foreach (DungeonCell currentCell in cellsList)

{

Vector3 movementVector = Vector3.zero;

int numberOfOverlaps = 0;

foreach (DungeonCell comparedCell in cellsList)

{

if (currentCell == comparedCell) continue;

if (currentCell.Overlap(comparedCell))

{

movementVector += currentCell.transform.position - comparedCell.transform.position;

numberOfOverlaps++;

}

}

if (numberOfOverlaps != 0)

{

allCellsNotOverlap = false;

if (movementVector.magnitude > 0)

{

movementVector = movementVector.normalized * movementForce;

}

else

{

movementVector = Random.insideUnitCircle.normalized * movementForce;

}

currentCell.MoveTo(currentCell.transform.position + movementVector);

}

}

}

}

private void MarkImportantCell()

{

importantCells = cellsList.OrderByDescending(n => n.CellRect.width * n.CellRect.height).ToList();

for (int i = 0; i < NumberOfHalls; i++)

{

importantCells[i].cellType = DungeonCell.CellType.Hall;

}

}

}

技术详解
DungeonCell 类：
CreateCell 方法用于初始化房间的大小和位置，并计算其Rect边界。
MoveTo 方法用于更新房间的位置，并重新计算其Rect边界。
Overlap 方法用于检测两个房间是否重叠。

DungeonMaker 类：
CreateCells 方法用于随机生成指定数量的房间，并将它们添加到cellsList中。
SeparateCells 方法用于迭代处理房间重叠问题。通过计算重叠房间的移动向量，并将房间移动到新位置来避免重叠。
MarkImportantCell 方法用于根据房间大小将房间标记为重要房间（如大厅），以便后续处理。

通过该算法和代码实现，可以有效地解决Unity3D中房间重叠的问题，并为后续的房间布局和场景生成提供基础。
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