第一版本 AI 的目标很简单:查找目标、移动向目标、攻击目标。

1. 行为树

行为树与决策树的主要区别在于:行为树不仅具备决策功能,还承担控制行为(逻辑)的职责。一种简单粗暴的做法是通过决策树找出解决方案,再交由状态机去执行。

纯行为树除了决策之外,还需要执行逻辑——也就是动作节点的执行状态,例如 Running、Complete 等。这些状态的意义在于:帧结束后下一帧可以继续从当前节点执行,而无需从根节点重新遍历。这涉及树节点的状态保存、恢复与跳转,在设计上存在一定难度。状态机本身是有向图结构,较为直观;但改为树形结构后,设计复杂度会大幅提升。因此,另一种做法是用决策树处理复杂逻辑,再通过状态机执行——这样决策树自身就不需要考虑行为之间的跳转和保留问题,适合"行为本身不复杂、但跳转关系很复杂"的场景。

以 FPS 游戏的机器人为例:行为本身很简单,不过是前后左右移动和开枪;复杂的是决策层——何时开枪、何时前进。将简单操作委托给状态或目标函数来完成,可以简化设计,让精力集中在决策层的设计上。

行为树中游戏逻辑的核心集中在叶子节点(条件节点和行为节点),其余部分可固化为框架。

2. 行为树代码实现

代码分为三个部分:

  • BehaviorTree.cs(代码框架)
  • Actions.cs(动作叶子节点)
  • Conditions.cs(条件叶子节点)

3. BehaviorTree.cs 框架部分

框架第一版的实现要点:每次从根节点开始遍历,寻找行为并执行。

/*
* Author:  caoshanshan
* Email:   me@dreamyouxi.com
using Behavior Tree to peocess  AI
 * 行为树框架
 */
using UnityEngine;
using System.Collections;

namespace BehaviorTree
{
    //----------------行为树框架部分
    /* public enum ActionNodeState
     {//行为节点状态
         Running,//运行中,该状态下父节点会直接运行该节点逻辑,
         Looping,//循环,因为行为节点都是条件导出, 该状态会 重新 执行该层级的 比如用于持续条件评定,
         Complete,//完成, 父节点可进入下个环节
         //  Failure,//执行失败,父节点进入下个环节
         UnKnown,//默认状态,什么都不知道
     }*/
    public enum NodeType
    {
        Condition,//条件节点
        Action, // 行为节点

        Selector,//选择节点   从子节点选择一个执行
        Sequence,//序列节点   从子节点依次执行 一般是条件 和动作的组合
        Parallel,//并行节点   执行所有节点

        UnKnown,
    }
    public class NodeBase : Model // Model for 事件系统 和 生命周期管理协议
    {// 所有节点 基类
        public override void OnEnter()
        {

        }
        public override void OnExit()
        {

        }
        public override void OnEvent(int type, object userData)
        {

        }
        public sealed override void UpdateMS() { }
        public sealed override void Update() { }

        public void AddChild(NodeBase node)
        {
            if (IsConflict(node))
            {
                return;
            }
            node.parent = this;
            children.Add(node);
        }
        public void RemoveChild(NodeBase node)
        {
            node.parent = null;
            children.Remove(node);
        }
        public virtual bool Visit(Entity target)
        {//条件节点不需要 携带参数,
            return false;
        }
        public NodeBase parent = null;//父节点
        protected ArrayList children = new ArrayList();

        //----------helper function
        public bool IsConflict(NodeBase other)
        {// 节点间 是否冲突
            // 比如 选择节点的子节点中 不应该有条件节点
            return false;
        }
        public bool HasParent()
        {
            return parent != null;
        }
        public NodeType GetNodeType()
        {
            return type;
        }
        protected
        NodeType type = NodeType.UnKnown;
        protected Entity _host = null;
    }

    public class ActionBase : NodeBase
    {//行为节点基类
        public ActionBase()
        {
            this.type = NodeType.Action;
        }
    }
    public class ConditionBase : NodeBase
    {//条件节点基类
        public ConditionBase()
        {
            this.type = NodeType.Condition;
        }
    }

    //-----------------------------------------------------------------控制节点
    public class ControllBase : NodeBase
    {

    }
    public class Selector : ControllBase
    {//选择节点
        public Selector()
        {
            this.type = NodeType.Selector;
        }
        public override bool Visit(Entity target)
        {//从子节点选择一个 执行
            foreach (NodeBase node in children)
            {
                NodeType child_type = node.GetNodeType();
                if (child_type == NodeType.Condition)
                {//子节点是条件节点, 条件评定
                    return false;// 选择节点中不应该存在 条件节点
                }
                else
                {//选择一个节点即可
                    if (node.Visit(target))
                    {
                        return true;
                    }
                }
            }
            return false;
        }
    }
    public class Sequence : ControllBase
    {//序列节点
        public Sequence()
        {
            this.type = NodeType.Sequence;
        }
        public override bool Visit(Entity target)
        {//一个返回false 即 返回false
            foreach (NodeBase node in children)
            {
                if (node.Visit(target) == false)
                {
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    }
    public class Parallel : ControllBase
    {//并行节点 所有节点都返回true 才返回true
        public Parallel()
        {
            this.type = NodeType.Parallel;
        }
        public override bool Visit(Entity target)
        {//从子节点选择一个 执行 都返回false 才返回false 否则返回true
            if (children.Count <= 0) return false;
            bool ret = true;
            foreach (NodeBase node in children)
            {
                if (node.Visit(target) == false)
                {
                    ret = false;
                }
            }
            return ret;
        }
    }
}

4. Actions.cs(动作节点部分)

/*
* Author:  caoshanshan
* Email:   me@dreamyouxi.com
  Behavior Tree  's Actions
 * 行为树游戏逻辑部分
 */
using UnityEngine;
using System.Collections;

namespace BehaviorTree.Action
{
    //--------------------------------------------------游戏逻辑实际的  Action
    public class SearchNearestTarget : ActionBase
    {//寻找最近的玩家作为目标
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            Enemy host = target as Enemy;

            if (host == null) return false;

            float minDis = float.MaxValue;
            Entity t = null;
            foreach (Entity h in HeroMgr.ins.GetHeros())
            {//找出一个最近的玩家 作为锁定目标
                if (h.IsMaxTarget())
                {
                    continue;
                }
                float dis = h.ClaculateDistance(host.x, host.y);
                if (dis < minDis)
                {
                    t = h;
                    minDis = dis;
                }
            }

            if (t != null)
            {
                host.target = t;
                return true;
            }

            return false;
        }
    }


    public class MoveToTarget : ActionBase
    {
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            Enemy host = target as Enemy;
            if (host == null) return false;
            host.dir = (int)Utils.GetAngle(host.pos, host.target.pos);//委托给Run状态去做
            return true;
        }
    }
    public class AttackTarget : ActionBase
    {
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            target.atk = true;
            return true;
        }
    }


}

5. Conditions.cs(条件部分)

/*
* Author:  caoshanshan
* Email:   me@dreamyouxi.com
  Behavior Tree  's Conditions
 * 行为树游戏逻辑部分
 */
using UnityEngine;
using System.Collections;

namespace BehaviorTree.Condition
{
    //--------------------------------------------------游戏逻辑实际的 Condition
    public class TargetHasNotInAtkRange : ConditionBase
    {//目标不在否在攻击范围内
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            Enemy host = target as Enemy;
            if (host == null) return false;
            if (host.target == null) return false;
            if (host.atk_range > host.target.ClaculateDistance(host))
            {//范围内
                return false;
            }
            return true;
        }
    }
    public class IsCDMax : ConditionBase
    {//CD是否结束
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            Enemy host = target as Enemy;
            if (host == null) return false;
            if (host.target == null) return false;
            if (host.cd.IsMax())
            {
                host.cd.Reset();
                return true;
            }
            return false;
        }
    }
    public class NotTargetOrDie : ConditionBase
    {//没有目标或者死亡
        public override bool Visit(Entity target)
        {
            Enemy host = target as Enemy;
            if (host == null) return true;
            if (host.target == null) return true;
            if (host.target.isDie) return true;
            return false;
        }
    }
}

6. 接入 Enemy.cs

暂时手动输入树结构:

 private void InitBehaviorTree()
    {
        bt_root = new BehaviorTree.Parallel();

        {
            var bt_target = new BehaviorTree.Sequence();
            bt_target.AddChild(new BehaviorTree.Condition.NotTargetOrDie());
            bt_target.AddChild(new BehaviorTree.Action.SearchNearestTarget());
            bt_root.AddChild(bt_target);
        }
        {
            var bt_selector = new BehaviorTree.Selector();
            var bt_sequence1 = new BehaviorTree.Sequence();
            var bt_sequence2 = new BehaviorTree.Sequence();
            bt_selector.AddChild(bt_sequence1);
            bt_selector.AddChild(bt_sequence2);

            bt_sequence1.AddChild(new BehaviorTree.Condition.TargetHasNotInAtkRange());
            bt_sequence1.AddChild(new BehaviorTree.Action.MoveToTarget());

            bt_sequence2.AddChild(new BehaviorTree.Condition.IsCDMax());
            bt_sequence2.AddChild(new BehaviorTree.Action.AttackTarget());
            bt_root.AddChild(bt_selector);
        }

    }
    public virtual void AI_UpdateMSWithAI()
    {
        bt_root.Visit(this);
    }

接入时采用简单粗暴的方式:每次从根节点开始遍历。

下篇将对 AI 本身的复杂度进行丰富。

源代码:https://git.oschina.net/dreamyouxi/XYGame