游戏算法-游戏AI状态机，python实现

AI概述

        游戏AI是对游戏内所有非玩家控制角色的行为进行研究和设计，使得游戏内的单位能够感知周围环境，并做出相应的动作表现的技术。游戏AI作为游戏玩法的一大补充，在各种游戏中都有广泛的应用，比如可以和玩家交互聊天的NPC，按照特定规则寻路的怪物，与玩家进行战斗对抗的机器人等。

目前实现游戏AI的算法有

有限状态机

AI行为树

还有其他比较少用的规则式AI，甚至神经网络等

状态机

基于状态机的游戏AI是实现最简单游戏AI最便捷的方式

基本规则：

• 状态总数（state）是有限的。
• 任一时刻，只处在一种状态之中。
• 某种条件下，会从一种状态转变（transition）到另一种状态。

基本概念：

状态：系统所处的状态，在运行过程中又可以分为当前状态和下一阶段状态；

事件：也可以理解为每一次运行的输入；

条件：根据输入事件执行的

判定条件，条件是基于状态的，当前所处的每一种状态，都可以有自己对应的一套判定条件，来决定下一步进入哪一种状态；

动作：确定切换路径后，执行的附加操作。

用状态机实现游戏AI优缺点：

优点：代码简单、实现快读等优点

缺点：灵活性比较一般。每增加一种状态都要考虑与现有的状态间的跳转关系，当系统的状态数过多时，维护各状态之间的跳转关系会变得非常困难。

由于是采用代码扫描AI逻辑，导致每次修改游戏AI逻辑都需要对状态机代码进行调整。

因此，基于状态机的游戏AI仅适合于一些逻辑简单、固定的游戏AI。

例子：

如上图，游戏一个NPC具有巡逻、攻击、逃跑三种状态

可以用游戏状态机去是实现NPC的AI功能，很简单实现这三种状态的转换

代码设计

状态机基类设计如下，根据上面的概念设计如下，有动作、事件、判断、转换等功能

状态的getNextState里面实现判断转换吗，是否进入下一个状态

动作开始enter和结束exit

class State():
    name = "状态基类"
    
    def enter(self, entity):
		# 动作，开始
        pass
    
    def exit(self, entity):
		# 动作，结束
        pass
    
	def event(self, entity):
		# 事件，当前做的事情
		pass

	def getNextState(self, entity):
		# 条件和判定：判断进入下一个状态
		pass

伪代码如下：

# coding: utf-8


class State():
    name = "状态基类"
    
    def enter(self, entity):
		# 动作，开始
        pass
    
    def exit(self, entity):
		# 动作，结束
        pass
    
	def event(self, entity):
		# 事件，当前做的事情
		pass

	def getNextState(self, entity):
		# 条件和判定：判断进入下一个状态
		pass
	
	
class StateRun(State):
    name = "逃跑"
    
    def enter(self, entity):
        print("开始逃跑")
    
    def exit(self, entity):
        print("结束逃跑")
    
	def event(self, entity):
		print("正在逃跑")


	def getNextState(self, entity):
		if "玩家消失":
			return StatePatrol()
		elif "玩家挂机":
			return StateAttack()


class StatePatrol(State):
    name = "巡逻"
    
    def enter(self, entity):
        print("开始巡逻")
    
    def exit(self, entity):
        print("结束巡逻")
		
    def event(self, entity):
		print("正在巡逻")

	def getNextState(self, entity):
		if "玩家靠近":
			return StateAttack()


class StateAttack(State):
    name = "攻击"
    
    def enter(self, entity):
        print("开始攻击")
    
    def exit(self, entity):
        print("结束攻击")
    
	def event(self, entity):
		print("正在攻击"
		
	def getNextState(self, entity):
		if "玩家消失":
			return StateRun()
		elif "玩家攻击":
			return StatePatrol()


class Entity():
	def __init__(self, state):
		self.state = state


def Manage():
	def tick(self, entity):
		next_ob = ob.getNextState(entity)
		if next_ob:
			who.state.exit(entity)
			entity.state = ob
			ob.enter(entity)
		else:
			ob.event(entity)


enity = Entity(StatePatrol())
manage = Manage()

manage.tick(entity)
time.sleep(1)
manage.tick(entity)
time.sleep(1)
manage.tick(entity)
time.sleep(1)