python 有限状态机（FSM）简单实现

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[python]有限状态机（FSM）简单实现

 

简述

有限状态机（以下用FSM指代）是一种算法思想，简单而言，有限状态机由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。在Gof的23种设计模式里的state模式是一种面向对象的状态机思想，可以适应非常复杂的状态管理。

现在，FSM被普遍用于搜索引擎的分词、编译器实现和我们普遍关注的游戏开发中。游戏开发中，通常用FSM实现NPC控制，如当NPC受到攻击时根据健康、力量等选择逃跑还是反攻的行为，一般是用FSM实现的。FSM的实现方法有很多种，不能简单地说孰优孰劣，但现代开发中，一般都比较推荐面向对象的实现方式：因为可重用性和健壮性更高，而且当需求变更的时候，也有很好的适应性。

实践

理论从实践中来，也要回到实践中去。我们现在通过实例来探索一下FSM的实现吧。首先假设有这样一个世界（World），世界里只有一台永不缺乏动力的汽车（Car），汽车是次世代的，没有油门方向盘之类的落后设备，只有两个互斥的按钮——停止（Stop）和行进（Run），随着时间的流逝，汽车根据驾驶员的操作走走停停。下面的代码可以实现这种功能：

       

while True:                    key = get_key() # 按下什么键                    if key == "stop":                           stop(car)                    elif key == "run":                           go(car)                    keep(car) # 保持原态

完成了功能而且直观、简洁的程序员万岁！但这时候客户（策划或者玩家）觉得走走停停太没意思了，他们想要掉头、左转和右转的功能，我们就要在while循环里增加更多的if...else分支；他们想要更多的车，我们就要要在每一个分枝里增加循环；他们不仅仅想要Car了，他们还要要玩Truck，这时我们就需要在分枝的循环里判断当前的车是否支持这个操作（如Truck的装卸货物Car就不支持）；他们……

这个while循环终于无限地庞大起来，我们认识到这样的设计的确是有点问题的，所以我们尝试用另一种方法去实现FSM。首先我们来实现汽车（Car）：

       

class Car(object):                    def stop(self):                           print "Stop!!!"                                  def go(self):                           print "Goooooo!!!"

只有两个方法stop和go，分别执行Stop和Run两个按钮功能。接下来我们编写两个状态管理的类，用以处理当按钮被按下、弹起和保持时需要工作的流程：

               

class stop_fsm(base_fsm):                    def enter_state(self, obj):                           print "Car%s enter stop state!"%(id(obj))                                  def exec_state(self, obj):                           print "Car%s