JS/HTML5游戲常用算法之追蹤算法實例詳解

更新時間：2018年12月12日 11:38:41 作者：krapnik

這篇文章主要介紹了JS/HTML5游戲常用算法之追蹤算法,結合吃豆人游戲的算法原理以實例形式詳細分析了追蹤算法的相關算法操作技巧與注意事項,需要的朋友可以參考下

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(zhàn)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.jb51.net/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(chǎn)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.jb51.net/code/HtmlJsRun測試運行上述代碼，可得到如下運行結果：