简单的有限状态机设计---上

大家好，这次给大家分享下最近学习到的有限状态机的简单制作，我们先介绍下什么是有限状态机。
   有限状态机(Finite State Machine) FSM 就是由一组状态组成，状态机会根据状态 、情况改变当下的状态。
比如我们要设计一个怪物的AI，首先这个怪物有好几组状态： 空闲状态 Idle、攻击状态Attack、巡逻状态、死亡状态。
当然我们还可以加入更多状态，再根据逻辑中的实现，让怪物判断当前环境需要使用什么状态，比如在看到玩家的时候，首先查看自己的血量超不超过50%，如果超过则改变到攻击状态和玩家战斗，否则进行逃跑状态，等。。
这个判断就是一个有限状态机的行为过程。我们可以用if elseif elseif 。。。大量的if else来实现，也或者使用switch  case 来实现判断，另外一种就是使用通用的框架来实现，我们首先使用switch来尝试制作。
   首先我们制作的一个例子，有一个AI角色，它的逻辑有
1，初始状态是巡逻状态 Patrol，这时候它会选择一个我们设定好的点循环移动，(当然我们可以自己修改得更复杂点)如果发现了玩家，它会进入追逐状态 Chase。
2 在追逐状态中，如果玩家离开了AI的攻击范围，则继续追逐，如果在攻击范围内，则进入攻击状态Attack ，发射子弹。
3 在攻击状态下，如果玩家离开攻击范围，再次追逐，如果玩家很远，离开了我们预设的距离，则需要忘记玩家，重新回到巡逻状态。

 

然后我们开始搭建一个简单的环境来演示一下 ，先添加一个地面，添加Tag：Player(玩家)，PatrolPoint(寻路点),Bullet(子弹)
EnemyAI (怪物AI)
创建一个空物体，然后添加几个立方体，都添加上PatrolPoint标签，我们的怪物AI就可以把这些点当做巡逻点移动了
 


然后我们再创建一个子弹预设物，使用一个球形sphere 添加刚体，然后在添加一个脚本 bullet.cs
 
脚本的代码应该是这样的 

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using UnityEngine; using System.Collections;   public class Bullet : MonoBehaviour {      public float LifeTime = 3.0f;      public int damage = 50;      public float beamVelocity = 100;      public int speed = 5;        public void Go ()      {          GetComponent<Rigidbody>().AddForce(transform.forward * 10, ForceMode.VelocityChange);      }            void FixedUpdate()      {          GetComponent<Rigidbody>().AddForce(transform.forward * beamVelocity, ForceMode.Acceleration);      }          void Start()      {          Destroy(gameObject, LifeTime);      }        void Update()      { //transform.position += transform.forward * speed * Time.deltaTime;            }        void OnCollisionEnter(Collision collision)      {                 Destroy(gameObject);      } }

接下来我们创建一个敌人AI，为了能简单演示，我就直接创建一个第一人称角色控制器 加上碰撞盒，然后添加一个脚本SimpleFSM.cs 。
该脚本能控制敌人AI的移动，这个脚本基于FSM状态制作的，所以还需要继承一个FSM的父类脚本FSM.cs
SimpleFSM.cs的代码

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using UnityEngine; using System.Collections;   public class SimpleFSM : FSM {      public enum FSMState      {          Patrol,          Chase,          Attack,          Dead,      }        public float chaseDistance = 40.0f;      public float attackDistance = 20.0f;      public float arriveDistance = 3.0f;        public Transform bulletSpawnPoint;        //自身角色控制器      private CharacterController controller;        private Animation animComponent;        //AI的状态      public FSMState curState;        //自身移动的速度      public float walkSpeed = 80.0f;      public float runSpeed = 160.0f;        //自转速度      public float curRotSpeed = 6.0f;        //子弹      public GameObject Bullet;        //是否死亡和血量      private bool bDead;      private int health;        //初始化状态，我们初始化为巡逻状态      protected override void Initialize()      {          curState = FSMState.Patrol;            bDead = false ;          elapsedTime = 0.0f;          shootRate = 1.0f;          health = 100;            //取巡逻路点          pointList = GameObject.FindGameObjectsWithTag( "PatrolPoint" );            //取角色控制器          controller = GetComponent<CharacterController>();          //取自身的动画，我们为了演示简单些，这里就不使用          //animComponent = GetComponent<Animation>();            //寻找下一个路点          FindNextPoint();            //取玩家          GameObject objPlayer = GameObject.FindGameObjectWithTag( "Player" );            playerTransform = objPlayer.transform;            if (!playerTransform)              Debug.Log( "玩家不存在" );        }          protected override void FSMUpdate()      {          switch (curState)          {          case FSMState.Patrol:              UpdatePatrolState();              break ;          case FSMState.Chase:              UpdateChaseState();              break ;          case FSMState.Attack:              UpdateAttackState();              break ;          case FSMState.Dead:              UpdateDeadState();              break ;          }            //循环时间          elapsedTime += Time.deltaTime;            //如果血量小于0切换到死亡状态          if (health <= 0)              curState = FSMState.Dead;      }          protected void UpdatePatrolState()      {          //如果当前的点已经到达，寻找下一个随机巡逻点          if (Vector3.Distance(transform.position, destPos) <= arriveDistance)          {              print ( "Reached to the destination point, calculating the next point" );              FindNextPoint();          }          else if (Vector3.Distance(transform.position, playerTransform.position) <= chaseDistance)          {              //检查距离，如果玩家在附近，切换到追逐状态              print ( "Switch to chase state" );              curState = FSMState.Chase;          }            //自身旋转          Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation(destPos - transform.position);          transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, targetRotation, Time.deltaTime*curRotSpeed);            //向前移动          controller.SimpleMove(transform.forward * Time.deltaTime * walkSpeed);          //播放前进动画          //animComponent.CrossFade("Walk");        }          protected void UpdateChaseState()      {          //设置玩家位置为目标位置          destPos = playerTransform.position;            //检查玩家距离，过近则切换到攻击状态          //如果超出距离则重新回到巡逻状态          float dist = Vector3.Distance(transform.position, playerTransform.position);            if (dist <= attackDistance)          {              curState = FSMState.Attack;          }          else if (dist >= chaseDistance)          {              curState = FSMState.Patrol;          }            //自身旋转          Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation(destPos - transform.position);          transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, targetRotation, Time.deltaTime*curRotSpeed);            //向前移动          controller.SimpleMove(transform.forward * Time.deltaTime * runSpeed);          //播放追逐动画          //animComponent.CrossFade("Run");        }        protected void UpdateAttackState()      {          Quaternion targetRotation;            //设置玩家位置为目标位置          destPos = playerTransform.position;            //检查玩家距离，过近则攻击          float dist = Vector3.Distance(transform.position, playerTransform.position);            if (dist >= attackDistance && dist < chaseDistance)          {              curState = FSMState.Chase; //FSMState.Attack;              return ;          }          else if (dist >= chaseDistance)  //距离过远则切换追逐状态          {              curState = FSMState.Patrol;              return ;          }            targetRotation = Quaternion.LookRotation(destPos - transform.position);          transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, targetRotation, Time.deltaTime*curRotSpeed);                    ShootBullet();          //播放攻击动画          //animComponent.CrossFade("StandingFire");      }        private void ShootBullet()      {          if (elapsedTime >= shootRate)          {              GameObject bulletObj = Instantiate(Bullet, bulletSpawnPoint.position, transform.rotation) as GameObject;              bulletObj.GetComponent<Bullet>().Go();              elapsedTime = 0.0f;          }      }          protected void UpdateDeadState()      {          //播放死亡动画          if (!bDead)          {              bDead = true ;              //animComponent.CrossFade("death");          }      }          void onCollisionEnter(Collision collision)      {          //被攻击          if (collision.gameObject.tag == "Bullet" )          {              health -= collision.gameObject.GetComponent<Bullet>().damage;          }      }          protected void FindNextPoint()      {          print ( "寻找下一个巡逻点" );          int rndIndex = Random.Range(0, pointList.Length);          destPos = pointList[rndIndex].transform.position ;          }   }

父类FSM.cs的代码 

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using UnityEngine; using System.Collections;   public class FSM : MonoBehaviour {      //玩家位置      protected Transform playerTransform;        //下一个巡逻点      protected Vector3 destPos;        //巡逻点表单      protected GameObject[] pointList;        //子弹信息      protected float shootRate;      protected float elapsedTime;        protected virtual void Initialize() {}      protected virtual void FSMUpdate() {}      protected virtual void FSMFixedUpdate() {}        //初始化信息      void Start()      {          Initialize();      }        // 循环执行子类FSMUpdate方法      void Update ()      {          FSMUpdate();         }        void FixedUpdate()      {          FSMFixedUpdate();      } }

最后，我们实现一下玩家，同样，我们为了简单些，直接使用一个第一人称角色控制器，将Tag选择为Player 具体脚本就不写了，我们直接在Scene 场景中拖动player 玩家移动，
就可以看到我们的怪物AI的一系列AI反应了。