添加随机游戏元素

随机选择的项或值在许多游戏中都很重要。本部分将介绍如何使用 Unity 的内置随机函数来实现一些常见的游戏机制。

从数组中选择一个随机项

随机选取一个数组元素归结为选择零和数组最大索引值（等于数组的长度减去 1）之间的一个随机整数。使用内置的 Random.Range 函数可以轻松实现：

 var element = myArray[Random.Range(0, myArray.Length)];

请注意，Random.Range 从包含第一个参数但不包含第二个参数的范围内返回一个值，因此在此处使用 myArray.Length 会得到正确的结果。

选择具有不同概率的项

有时需要随机选择项，但有些项比其他项被选中的几率更高。例如，NPC 在遇到玩家时可能会以几种不同的方式做出反应：

• 友好问候的几率为 50%
• 逃跑的几率为 25%
• 立即攻击的几率为 20%
• 提供金钱作为礼物的几率为 5%

可将这些不同的结果可视化为一张纸条，该纸条分成几个部分，每个部分占据纸条总长度的一个比例。占据的比例等于选择结果的概率。选择行为相当于沿着纸条的长度选择一个随机点（例如通过投掷飞镖），然后查看该点处于哪个部分。

在脚本中，纸条实际上是一个浮点数组，其中的浮点数按顺序包含项的不同概率。随机点是通过将 Random.value 乘以数组中所有浮点数的总和得到的（这些数值不需要加起来等于 1；重点是不同值的相对大小）。要找到该点“位于”哪个数组元素，首先要检查它是否小于第一个元素中的值。如果是，则第一个元素便是选中的元素。否则，从该点值中减去第一个元素的值，然后将其与第二个元素进行比较，依此类推，直到找到正确的元素。在代码中表示为以下所示的内容：

//JS

function Choose(probs: float[]) {
    var total = 0;
    
    for (elem in probs) {
        total += elem;
    }
    
    var randomPoint = Random.value * total;
    
    for (i = 0; i < probs.Length; i++) {
        if (randomPoint < probs[i])
            return i;
        else
            randomPoint -= probs[i];
    }
    
    return probs.Length - 1;
}

//C#

    float Choose (float[] probs) {

        float total = 0;

        foreach (float elem in probs) {
            total += elem;
        }

        float randomPoint = Random.value * total;

        for (int i= 0; i < probs.Length; i++) {
            if (randomPoint < probs[i]) {
                return i;
            }
            else {
                randomPoint -= probs[i];
            }
        }
        return probs.Length - 1;
    }

请注意，最后的 return 语句是必要的，因为 Random.value 可以返回 1 的结果。在这种情况下，搜索将无法在任何地方找到随机点。将以下行

 if (randomPoint < probs[i])

…更改为“小于或等于”测试将避免额外的 return 语句，但也会允许偶尔选择某个项，即使其概率为零也是如此。

加权连续随机值

如果结果是不连续的，那么浮点数组方法会很有效，但在某些情况下希望产生更连续的结果；比如说，希望随机化一个宝箱中发现的金块数量，并希望能够出现 1 到 100 之间的任何数字，但让更小数字的概率更高。使用浮点数组方法来执行此算法将需要设置一个包含 100 个浮点数（即纸条上的部分）的数组，这是很不实用的方法；如果不局限于整数而是想要在该范围内的任何数字，则不可能使用这种方法。

一种适用于连续结果的更好方法是使用 AnimationCurve 将“原始”随机值转换为“加权”值；通过绘制不同的曲线形状，可产生不同的权重。代码编写起来也更简单：

//JS

function CurveWeightedRandom(curve: AnimationCurve) {
    return curve.Evaluate(Random.value);
}

//C#

float CurveWeightedRandom(AnimationCurve curve) {
    return curve.Evaluate(Random.value);
}

此算法从 Random.value 读取值来选择 0 到 1 之间的“原始”随机值。然后，该值传递给 curve.Evaluate()，在此处将其视为水平坐标，并返回曲线在该水平位置处的相应垂直坐标。曲线较平缓的部分被选取的几率较高，而较陡峭的部分被选取的几率较低。

请注意，这些曲线并非概率论指南中可能介绍的概率分布曲线，而更像是反向累积概率曲线。

通过在一个脚本上定义 AnimationCurve 公共变量，可使用 Inspector 窗口直观查看和编辑曲线，而无需计算值。

这种方法会产生浮点数。如果要计算整数结果（例如，需要 82 个金块，而不是 82.1214 个金块），可将计算值传递给 Mathf.RoundToInt() 之类的函数。

列表洗牌

一种常见的游戏机制是从一组已知的项中进行选择，但让这些项以随机顺序到达。例如，一副纸牌通常需要洗牌，因此不会以可预测的顺序绘制。为了对数组中的项进行随机洗牌，可访问每个元素，然后将其与数组中位于随机索引处的另一个元素进行交换：

//JS

function Shuffle(deck: int[]) {
    for (i = 0; i < deck.Length; i++) {
        var temp = deck[i];
        var randomIndex = Random.Range(0, deck.Length);
        deck[i] = deck[randomIndex];
        deck[randomIndex] = temp;
    }
}

//C#

    void Shuffle (int[] deck) {
        for (int i = 0; i < deck.Length; i++) {
            int temp = deck[i];
            int randomIndex = Random.Range(0, deck.Length);
            deck[i] = deck[randomIndex];
            deck[randomIndex] = temp;
        }
    }

从一组无重复的项中选择

一种常见的任务是从一组中随机选取一些项，但不可多次选取同一项。例如，可能希望在一些随机生成点生成多个 NPC，但要确保每个点只生成一个 NPC。为实现此目的，可按顺序遍历这些项，随机决定是否将每一项添加到所选集合中。当访问每一项时，该项被选取的概率等于仍然需要的项数除以仍然可供选择的项数。

例如，假设有 10 个可用的生成点，但只能选择其中 5 个。选择第一项的概率为 5/10，即 0.5。如果选择了该项，那么第二项的概率将是 4/9，即 0.44（即仍然需要 4 项，还剩下 9 项可供选择）。但是，如果未选择第一项，那么第二项的概率将是 5/9，即 0.56（即仍然需要 5 项，还剩下 9 项可供选择）。这一直持续到该集合包含所需的 5 项为止。可使用如下所示的代码实现此算法：

//JS


var spawnPoints: Transform[];

function ChooseSet(numRequired: int) {
    var result = new Transform[numRequired];
    
    var numToChoose = numRequired;
    
    for (numLeft = spawnPoints.Length; numLeft > 0; numLeft--) {
        // 添加 0.0 只是为了将整数转换为浮点数以进行除法运算。
        var prob = (numToChoose + 0.0) / (numLeft + 0.0);
        
        if (Random.value <= prob) {
            numToChoose--;
            result[numToChoose] = spawnPoints[numLeft - 1];
            
            if (numToChoose == 0)
                break;
        }
    }
    
    return result;
}


//C#

    Transform[] spawnPoints;

    Transform[] ChooseSet (int numRequired) {
        Transform[] result = new Transform[numRequired];

        int numToChoose = numRequired;

        for (int numLeft = spawnPoints.Length; numLeft > 0; numLeft--) {

            float prob = (float)numToChoose/(float)numLeft;

            if (Random.value <= prob) {
                numToChoose--;
                result[numToChoose] = spawnPoints[numLeft - 1];

                if (numToChoose == 0) {
                    break;
                }
            }
        }
        return result;
    }

请注意，虽然选择是随机的，但所选集合中的项与原始数组中的项具有相同的顺序。如果要按顺序一次使用一项，那么这种排序可能使它们在一定程度上可预测，因此在使用之前可能需要对数组进行洗牌。

空间中的随机点

通过将 Vector3 的每个分量设置为 Random.value 返回的值可以选择立方体中的随机点：

 var randVec = Vector3(Random.value, Random.value, Random.value);

这种算法可在边长为一个单位的立方体内部给出一个点。只需将矢量的 X、Y 和 Z 分量乘以期望的边长即可缩放该立方体。如果其中一个轴设置为零，则该点将始终位于单个平面内。例如，在“地面”上选取随机点通常需要随机设置 X 和 Z 分量并将 Y 分量设置为零。

当体积为球体时（即，希望从原点开始的给定半径内选取随机点时），可使用 Random.insideUnitSphere 乘以所需的半径：

 var randWithinRadius = Random.insideUnitSphere * radius;

请注意，如果将结果矢量的某个分量设置为零，则不能在圆内获得正确的随机点。尽管该点确实是随机点并且位于正确的半径内，但是概率严重偏向于圆的边缘，因此点分布将非常不均匀。对于此任务，应改用 Random.insideUnitCircle：

 var randWithinCircle = Random.insideUnitCircle * radius;