用Python和Pygame写游戏-从入门到精通（15）

最新推荐文章于 2021-09-14 20:50:24 发布

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本文介绍如何使用状态机构建AI蚂蚁的大脑，包括创建蚂蚁类、定义四种关键状态及转移条件，以及实现状态间的转换逻辑。通过状态机使蚂蚁能够执行探索、搜集、搬运和狩猎等行为。

本文转自： http://eyehere.net/2011/python-pygame-novice-professional-15/

在继续我们的AI之旅前，分享一个在煎蛋上看到的有趣新闻，能通过读说明书来学习的AI，这个世界真是变得越来越不可琢磨啦！机器人很快就要超越咱了……

因为这一次是接着上面的内容的，所以请不要跳过直接看这里。

哭！！！写完了上传出错，丢失啊，重伤重写~~~~~~~~~~~

蚂蚁实例类

在我们正式建造大脑之前，我们得先做一个蚂蚁类出来，就是下面的这个，从GameEntity继承而来：

class Ant(GameEntity):
    def __init__(self, world, image):
        # 执行基类构造方法
        GameEntity.__init__(self, world, "ant", image)
        # 创建各种状态
        exploring_state = AntStateExploring(self)
        seeking_state = AntStateSeeking(self)
        delivering_state = AntStateDelivering(self)
        hunting_state = AntStateHunting(self)
        self.brain.add_state(exploring_state)
        self.brain.add_state(seeking_state)
        self.brain.add_state(delivering_state)
        self.brain.add_state(hunting_state)
        self.carry_image = None
    def carry(self, image):
        self.carry_image = image
    def drop(self, surface):
        # 放下carry图像
        if self.carry_image:
            x, y = self.location
            w, h = self.carry_image.get_size()
            surface.blit(self.carry_image, (x-w, y-h/2))
            self.carry_image = None
    def render(self, surface):
        # 先调用基类的render方法
        GameEntity.render(self, surface)
        # 额外绘制carry_image
        if self.carry_image:
            x, y = self.location
            w, h = self.carry_image.get_size()
            surface.blit(self.carry_image, (x-w, y-h/2))

这个Ant类先调用了父类的__init__，都是Python基础不多说了。下面的代码就是一些状态机代码了，对了还有一个carry_image变量，保持了现在蚂蚁正在搬运物体的图像，或许是一片树叶，或许是一只死蜘蛛。这里我们写了一个加强的render函数，因为我们可能还需要画一下搬的东西。

建造大脑

我们给每一只蚂蚁赋予四个状态，这样才能足够建造我们的蚂蚁的状态机。在建造状态机之前，我们得先把这些状态的详细信息列出来。

状态	动作
探索(Exploring)	随机的走向一个点
搜集(Seeking)	向一篇树叶前进
搬运(Dellivering)	搬运一个什么回去
狩猎(Hunting)	攻击一只蜘蛛

我们也需要定义一下各个状态之间的链接，或者可以叫转移条件。这里举两个例子（实际上不止）：

条件	转移状态
发现树叶	搜集
有蜘蛛攻击	狩猎

我们还是最终画一张图来表示整个状态机：

蚂蚁状态机
高水平的你也许可以看着上面的图写状态机了，不过为了方便先建立一个State类，来保存一个状态。很简单，只是一个框子，实际上什么都不做：

class State():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def do_actions(self):
        pass
    def check_conditions(self):
        pass
    def entry_actions(self):
        pass
    def exit_actions(self):
        pass

然后可以建立一个状态机类来管理这些状态，这个状态机可是整个代码的核心类。

class StateMachine():
    def __init__(self):
        self.states = {}    # 存储状态
        self.active_state = None    # 当前有效状态
    def add_state(self, state):
        # 增加状态
        self.states[state.name] = state
    def think(self):
        if self.active_state is None:
            return
        # 执行有效状态的动作，并做转移检查
        self.active_state.do_actions()
        new_state_name = self.active_state.check_conditions()
        if new_state_name is not None:
            self.set_state(new_state_name)
    def set_state(self, new_state_name):
        # 更改状态，执行进入/退出动作
        if self.active_state is not None:
            self.active_state.exit_actions()
        self.active_state = self.states[new_state_name]
        self.active_state.entry_actions()

然后就可以通过继承State创建一系列的实际状态了，这些状态传递给StateMachine保留并运行。StateMachine类的think方法是检查当前有效状态并执行其动作的，最后还可能会调用set_state来进入下一个状态。

我们应该根据上面的四个状态表格建立状态了，有鉴于本次的代码已经很多了，需要好好消化…… 下一次将会一次性给出完整代码，到时候就能看到一个丰富多彩的昆虫世界了！尽请期待~