游戏中状态机应用研究报告.doc

游戏中的状态机研究报告 姚慧敏 什么是状态机 关于状态机的一个极度确切的描述是它是一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。状态机通过响应一系列事件而“运行”。每个事件都在属于“当前” 节点的转移函数的控制范围内，其中函数的范围是节点的一个子集。函数返回“下一个”（也许是同一个）节点。这些节点中至少有一个必须是终态。当到达终态， 状态机停止。 状态机的分类和扩展 有限状态机 （1）有限状态机的定义和特征：有限状态机，它包含了有限个“状态”和状态之间的“转移”，彼此连成一个有向图。它主要用于整个游戏场景的管理或操作单个的游戏对象和人物。有限状态机也是一种有向图的数据结构，由三部分组成： ◎内在的所有条件； ◎输入条件； ◎状态之间起到连接作用的转换函数。 一个有限状态机是一个设备，或是一个模型，具有有限数量的状态。它可以在任何给定时间根据输入进行操作，使得系统从一个状态转换到另一个状态，或者是使一个输出或者一种行为的发生，一个有限状态机在任何瞬间只能处于一种状态。 （2）完成一个有限状态机 先记下AI要进行的基本行为，然后用图形表示，再变成实际的代码。下面以一个带有武器的士兵AI来举例说明怎样设计一个有限状态机。 AI规则： 敌人在户外区，没有障碍物 他有预定停留点，循环巡逻 当你进入敌人的视线锥面时，敌人激活 敌人看到你就追 他带有剑 如果离你很近，他就会停下来，用剑刺你 图形布局： 在编码之前，一定要用简单的框图得到所有状态和变换的全貌。状态用一个圆表示，而箭头则表示状态转换正在发生，标记好每一个状态和状态转换之间的条件，在接下来的编码中将会表现的更加清晰。 如下图所示，士兵有四种状态，到达停留点（Realign Waypoint）、寻找停留点（Seek Waypoint）、追逐玩家（Chase player）和攻击玩家（Fight player）。转换的条件有： 转弯（Aligned）、找到巡逻点(Waypoint Reached)、看见玩家（See player）、距离限制（Distance）、玩家死亡或离开视线（Player dead or lost sight）。 编写代码： 完成规则和图之后，编写有限状态机就是一件很简单的事情了。对于状态机中所有的状态，我们要先枚举出来，最好用0来代表初始的状态，用整数表示其他的状态。因此，如果有限状态机欧N个状态的话，则最后一个状态的枚举值应为N-1。我们学习了C++语言，因此用C++中的#define语句生产状态名。 有限状态机的程序框架如下所示： #define SEEK_WAYPOINT 0 #define ROTATE_WAYPOINT 1 (…) 用一个整形变量表述AI所处的状态，从而驱动一个switch结构： int state switch(state) { case 0: { //这个状态的特定代码 break; } (…) case N-1: { //这个状态的代码 break; } default: { break; } } 上面是一个有限状态机的代码框架，下面我们来完成我们的士兵状态机。 #define SEEK_WAYPOINT 0 #define ROTATE_WAYPOINT 1 #define CHASE_PLAYER 2 #define FIGHT_PLAYER 3 bool aligned; bool reachwaypoint; bool seeplayer; bool playerlost; bool distancelimited; int state; while(1){ switch(state) { case 0: { animation1(); if(reachwaypoint) { state=1; } else if(seeplayer) { state=2; } break; } case 1: { animation2(); if(aligned) { state=0; } break; } case 2: { if(playerlost) { state=0; } else if(!distancelimited) { state=3; } break; } case 3: { if(distancelimited) { sta