AI之用行为树来实现逻辑

行为树是一种在游戏中常用的实现AI的方式，通过行为树可行图形化实现常用的程序结构。

一 行为树节点类型

每次执行AI时，从根节点(root)或running节点开始遍历，父节点执行子节点，子节点执行完后将结果返回父节点，父节点根据子节点的结果来决定接下来怎么做。行为树的执行过程就是查找要执行的叶子节点的过程，查找的依据就是先执行的叶子节点的结果。通常每个节点有三个状态：成功(success)，失败(failure)，执行中(running)。行为树的遍历实际上是一次函数调用，立即完成的，但是动作节点的执行确实一个过程，不能立即完成。这就导致动作节点在为完成之前会被多次执行，因此引入了running状态，用于表示节点正在执行，每次执行时，跳过之前已经执行完毕的节点，从上次未执行完毕的节点开始执行。但同时需要注意的是，running状态下AI不会遍历行为树，不能影响环境的变化，running节点必须是一个不可打断动作节点。

1 顺序节点(sequence)

组合节点(Composite)，从左往右依次执行，类似逻辑与。
1.子节点返回failure，则停止执行，返回failure，下次从根节点开始执行；
2.子节点返回running，则停止执行，返回running，下次从running节点开始执行;
3.子节点返回success，则执行下一个节点，所有节点都返回success，则返回success，下次从根节点开始执行。

其伪代码流程如下：

def sequence_node(owner, node_name):
    run_index = get_run_index(node_name)
    while run_index < len(child_list):
        res = child_list[run_index](owner)
        if res == FAILURE:
            set_run_index(node_name, 0)
            return res
        elif res == RUNNING:
            set_run_index(node_name, run_index)
            return res
        else:
            run_index += 1
    set_run_index(node_name, 0)
    return SUCCESS

2 选择节点(selector)

组合节点(Composite)，从左往右依次执行，类似逻辑与。
1.子节点返回success，则停止执行，返回success，下次从根节点开始执行;
2.子节点返回running，则停止执行，返回running，下次从running节点开始执行;
3.子节点返回failure，则执行下一个节点，所有节点都返回failure，则返回failure，下次从根节点开始执行。

其伪代码流程如下：

def selector_node(owner, node_name):
    run_index = get_run_index(node_name)
    while run_index < len(child_list):
        res = child_list[run_index](owner)
        if res == SUCCESS:
            set_run_index(node_name, 0)
        elif res == RUNNING:
            set_run_index(node_name, run_index)
        else:
            run_index += 1
    set_run_index(node_name, 0)
    return FAILURE

3 并行节点(parallel)

组合节点(Composite)，会依次执行其全部子节点，然后根据所有子节点的返回值，指定该节点的返回值。
其伪代码流程如下：

def parallel(owner, node_name):
    run_index_list = get_run_index(node_name)
    if len(run_index_list) > 0:
        for index in run_index_list:
            state_dic[index] = child_list[index](owner)
    else:
        run_index = 0
        while run_index < len(child_list):
            state_dic[run_index] = child_list[run_index](owner)
            run_index += 1
    if state_dic.count(SUCCESS) >= MIN_SUCCESS:
        return SUCCESS
    elif state_dic.count(FAILURE) >= MIN_FAILURE:
        return FAILURE
    else:
        return RUNNING

4 概率节点(probability)

组合节点，根据填写的概率权重，随机执行其一个子节点。

其伪代码流程如下：

def probability(owner, node_name):
    run_index = get_run_index(node_name)
    if get_exe_state(node_name) == STATE_NO_RUNNING:
        weight = random.uniform(0, total_weight)
        run_index = 0
        for i, w in enumerate(weights):
            if weight < w:
                run_index = i
                break
            else:
                weight -= w
    res = child_list[run_index](owner)
    if res == RUNNING:
        set_run_index(node_name, run_index)
        set_exe_state(node_name, STATE_RUNNING)
    else:
        set_run_index(node_name, 0)
        set_exe_state(node_name, STATE_NO_RUNNING)
    return res

5 装饰节点(decorator)

中间节点，对子节点的返回值做相应的装饰，因此一定会有一个子节点。

6 条件节点(condition)

叶子节点(Leaf)
条件成立返回success，失败返回failure。

7 动作节点(acation)

叶子节点(Leaf)
返回success

组合节点都有行为树的解析器实现，使用者需要自己实现的是叶子节点。

二 实现逻辑结构

下面使用行为树节来实现一个怪物的AI，来演示各逻辑结构如何实现。

1 顺序

顺序逻辑结构推挤用顺序节点实现，每个子节点都是动作节点。
假设，要实现的AI，先查找目标，然后攻击。

2 选择

if结构：
假设，要实现的AI，如果发现目标，则进行攻击。

if-else结构：
例如，要实现的AI，如果发现目标，则进行攻击，否则巡逻。

if-elseif结构：
例如，要实现的AI，如果发现目标，则进行攻击，如果发现掉落装备，则捡装备，否则巡逻。

3 循环

例如，要实现的AI，如果发现目标，则进行攻击，如果发现掉落装备，则捡装备，否则巡逻。
捡装备的过程是，移动到装备所在位置，然后捡装备。

在移动到装备位置的过程中，此节点返回running，直达移动到该点，才返回success。在此过程中，循环的执行该节点，判断是否移动到了指定位置。