从有限状态机（FSM）到行为树（Behavior Tree）（2）
发表于2016-12-12
模式3：根据条件跳转到多个状态，包括自跳转
这是在状态机里最常见的模式，由于是基于条件的跳转，所以可以非常方便的用选择节点和前提的组合来描述，特别值得注意的是，对于自跳转而言，其实就是维持了当前的状态，所以，在构建行为树的时候，我们不需要特别考虑自跳转的转换。如下图所描述了，我们先用序列节点来保证跳转的上下文（可以参考模式2中的相关内容），这里用到的另一个技巧是，我们会在状态a结束的时候，在黑板中记录其结束的原因，以供后续的选择节点来选择。另外，我们在第二层选择节点第一次用到了非优先级的选择节点，和带优先级的选择节点不同，它每次都会从上一次所能运行的节点来运行，而不是每次都从头开始选择。
当然，和模式2类似的是，我们也可以不用序列节点，而是单纯的用选择节点，这样的话，作为默认状态的状态a就需要处在选择节点的最后一个，因为仅当所有跳转条件都不满足的时候，我们才会维持在当前的状态。如上图的下面那颗行为树那样。请仔细查看，我在前三个节点对于前提的定义，除了本身的跳转条件外，还加上了一个额外的条件，InAXState，它保证了仅在上一次运行的是A状态或自身的时候，我们才会运行当前的节点，这样就保证了和原本状态机描述是一致的。
模式4：循环跳转
在状态机中存在这样一种模式，在状态a中，根据某条件1，会跳转到状态b中，而在状态b的时候，又会根据某条件2，跳转到状态a，产生了这样一个跳转的“环”。显而易见的是，行为树是一种树形结构，而带环的状态机是一种图的结构，所以对于这种情况，我想了下，觉得需要引入一种新的选择节点，我称之为动态优先级选择节点（Dynamic Priority Selector），这种选择节点的工作原理是，永远把当前运行的节点作为最低优先级的节点来处理。如下图
当我们在节点a的时候，我们会先判断b的前提，当b的前提满足的时候，我们会运行节点b，下一帧再进来的时候，由于现在运行的是节点b，那它就是最低优先级的，所以，我们会先判断节点a的前提，满足的话，就运行节点a，不满足则继续运行节点b，依次类推。下面是我写的相关代码，可以给大家参考。
1: void DynamicPrioritySelector::Test(const Blackboard& in) const 2: { 3: bool hasRunningChild = IsValid(m_iCurrentRunningChildIndex); 4: int nextRunningChild = -1; 5: for(int i = 0; i < m_ChildNodes.Count(); ++i) 6: { 7: if(hasRunningChild && 8: m_iCurrentRunningChildIndex == i) 9: { 10: continue; 11: } 12: else 13: { 14: if(m_ChildNodes[i]->Test(in)) 15: { 16: nextRunningChild = i; 17: break; 18: } 19: } 20: } 21: if(IsValid(nextRunningChild)) 22: { 23: m_iCurrentRunningChildIndex = nextRunningChild; 24: } 25: else 26: { 27: //最后测试当前运行的子节点 28: if(hasRunningChild) 29: { 30: if(!m_ChildNodes[m_iCurrentRunningChildIndex]->Test(in)) 31: { 32: m_iCurrentRunningChildIndex = -1; 33: } 34: } 35: } 36: return IsValid(m_iCurrentRunningChildIndex); 37: }
总结
从上面4种模式的转化方式中，我们好像会有种感觉，用行为树的表达好像并没有状态机的表述清晰，显的比较复杂，罗嗦。这主要是因为我们用行为树对状态机做了直接的转化，并想要尽力的去维持状态机的语义的缘故。其实，在AI设计过程中，一般来说，我们并不是先有状态机，再去转化成行为树的，当我们选择用行为树的时候，我们就要充分的理解控制节点，前提，节点等概念，并试着用行为树的逻辑方式去思考和设计。
不过，有时，我们也许想用行为树改造一个已有的状态机系统，那这时就可以用我上面提到的这些模式来尝试着去转换，当然在实际转换的过程中，我的建议是，先理清并列出每一个状态跳转的条件，查看哪些是带上下文的跳转，哪些是不带上下文的跳转，哪些是单纯的序列跳转（比如，从状态A，到状态B，到状态C，类似这样的单线跳转，常见于流程控制中），哪些跳转是可以合并的等等，然后再用行为树的控制节点，把这些状态都串联起来，当发现有些跳转用已有的控制节点不能很好的描述的时候，可以像我上面那样，添加新的控制节点。
这四种模式，是我现在能想到的，可能不全，如果大家有问题，可以在后面留言，有指教的也欢迎一起讨论。
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作者：Finney
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