【Visual C++】遊戲開發筆記十五 遊戲人工智能（一） 運動型遊戲AI

本系列文章由zhmxy555編寫，轉載請註明出處。 

作者：毛星雲    郵箱： [email protected]    歡迎郵件交流編程心得

我們常常聽聞AI（Artificial Intelligence人工智能）這個名詞，比如Dota裏面的AI地圖。寫這篇文章的時候，最新版的Dota AI是6.72f，估計過幾天6.73的AI也要出來了。很多Dota玩家喜歡玩AI地圖練練感覺和補刀，可以這樣說，Dota 地圖成功的加入了AI元素，是近幾年Dota風靡全球不可缺少的因素之一。

一、知識點講解

那麼，到底什麼是AI呢？首先我們來了解一下人工智能（AI）的具體定義。“人工智能”（Artificial Intelligence）簡稱AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能研究如何用計算機去模擬、延伸和擴展人的智能；如何把計算機用得更聰明；如何設計和建造具有高智能水平的計算機應用系統；如何設計和製造更聰明的計算機以及智能水平更高的智能計算機等。人工智能是計算機科學的一個分支，人工智能是計算機科學技術的前沿科技領域。人工智能與計算機軟件有密切的關係。一方面，各種人工智能應用系統都要用計算機軟件去實現，另一方面，許多聰明的計算機軟件也應用了人工智能的理論方法和技術。

而我們要講解的遊戲人工智能，只是淵博的人工智能領域裏面的冰山一角。我們不會用到那些類似於神經網絡，基因算法，模糊邏輯等複雜的人工智能理論，我們只需利用自己本身的思考模式去賦予遊戲中角色判斷的能力，來進行某些特定的行爲。

今天我們主角是運動型的AI，下面就開始正題吧。

凡是在遊戲中會移動的物體，幾乎都涉及到了運動型的遊戲AI，例如遊戲中怪物的追逐或者躲避玩家和遊戲中NPC角色的移動都是移動型AI的例子。

<1>追逐移動

下面我們以移動型AI裏的追逐移動型AI來作爲例子講解。

追逐移動一般是通過控制一角色朝某一目標接近來實現，簡單點說，就是兩個物體的空間座標相互接近。比如我們要設計一個怪物追逐玩家的遊戲，只要在每次進行貼圖時，將怪物坐在座標與玩家角色所在的座標進行比較，自增或者自減怪物X,Y軸上的貼圖座標，就可產生追逐移動的效果。下面就是一個典型的怪物追逐外加的移動AI算法，其中“梟獸X”、“梟獸Y”，“幻影刺客X”，“幻影刺客Y”分別用來表示怪物及玩家在X與Y軸上的貼圖座標。

【算法1】

If（梟獸X>幻影刺客X）
梟獸X--；
else
梟獸X++；
If（梟獸Y<幻影刺客Y）
梟獸Y++；
else
梟獸Y--；

下面我們再來看一個例子，這段算法是以上面的【算法1】爲核心代碼，賦予了怪物更多的“思考”空間。追逐移動的怪物會按照自身生命值的多寡來決定是否進行追逐，每次計算下次的位置座標時，也只有二分之三的機率能正確地朝向玩家，以其中以“梟獸HP”來表示怪物當前的生命值。

【算法2】

If（梟獸HP>200）              //生命值大於200時才追
(
P=rand()%3;                   //取隨機數除以3的餘數
If(p!=1)                        //餘數不爲1時進行追逐
{
If（梟獸X>幻影刺客X）
梟獸X--；
else
梟獸X++；
If（梟獸Y<幻影刺客Y）
梟獸Y++；
else
梟獸Y--；
}
else
    梟獸HP+=5           //怪物不動，自動補5點血
）

這樣的怪物就比較有靈性了，要繼續創造出更聰明的AI，只要繼續完善代碼，寫出更多的功能就行了。

<2>躲避移動

其實躲避移動和追逐移動的算法差不多，就是把++的地方和--對調就行了，讓怪物與人物的空間座標相互遠離。

具體代碼如下：

【算法3】

If（梟獸X>幻影刺客X）
梟獸X++；
else
梟獸X--；
If（梟獸Y<幻影刺客Y）
梟獸Y--；
else
梟獸Y++；

二、在實例中將知識融會貫通

依舊，我們看一個實例，來將本節的知識融會貫通。

這是一個小鳥追逐小女孩的場景，我們需要用鍵盤的【↑】【↓】【←】【→】鍵來躲避小鳥的追擊，具體鍵盤輸入消息的知識點還

不太瞭解的朋友，請移步筆記十二，這裏給出鏈接：

【Visual C++】遊戲開發筆記十二 遊戲輸入消息處理（一） 鍵盤消息處理

下面依舊是貼圖詳細註釋的源代碼：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>

//全局變量聲明
HINSTANCE hInst;
HBITMAP girl[4],bg,bird;
HDC     hdc,mdc,bufdc;
HWND    hWnd;

DWORD   tPre,tNow,nowX,nowY;
POINT   p[3];               //用於記錄3只小鳥的貼圖座標
int     num,dir,x,y;       //x，y變量爲人物貼圖座標，dir爲人物移動方向，這裏我們中以0，1，2，3代表人物上，下，左，右方向上的移動：num爲連續貼圖中的小圖編號

//全局函數聲明
ATOM                MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL                InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK    WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
void                MyPaint(HDC hdc);

//****WinMain函數，程序入口點函數***********************
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,
                     HINSTANCE hPrevInstance,
                     LPSTR     lpCmdLine,
                     int       nCmdShow)
{
    MSG msg;

    MyRegisterClass(hInstance);

    //初始化
    if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
    {
        return FALSE;
    }

     GetMessage(&msg,NULL,NULL,NULL);            //初始化msg
    //消息循環
    while( msg.message!=WM_QUIT )
    {
        if( PeekMessage( &msg, NULL, 0,0 ,PM_REMOVE) )
        {
            TranslateMessage( &msg );
            DispatchMessage( &msg );
        }
        else
        {
            tNow = GetTickCount();
            if(tNow-tPre >= 40)
                MyPaint(hdc);
        }
    }

    return msg.wParam;
}

//****設計一個窗口類，類似填空題，使用窗口結構體*******************
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
    WNDCLASSEX wcex;

    wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
    wcex.style          = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    wcex.lpfnWndProc    = (WNDPROC)WndProc;
    wcex.cbClsExtra     = 0;
    wcex.cbWndExtra     = 0;
    wcex.hInstance      = hInstance;
    wcex.hIcon          = NULL;
    wcex.hCursor        = NULL;
    wcex.hCursor        = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    wcex.hbrBackground  = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
    wcex.lpszMenuName   = NULL;
    wcex.lpszClassName  = "canvas";
    wcex.hIconSm        = NULL;

    return RegisterClassEx(&wcex);
}

//****初始化函數*************************************
// 加載位圖並設定各種初始值
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
    HBITMAP bmp;
    hInst = hInstance;

    hWnd = CreateWindow("canvas", "淺墨的繪圖窗口" , WS_OVERLAPPEDWINDOW,
        CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);

    if (!hWnd)
    {
        return FALSE;
    }

    MoveWindow(hWnd,10,10,640,480,true);
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
    UpdateWindow(hWnd);

    hdc = GetDC(hWnd);
    mdc = CreateCompatibleDC(hdc);
    bufdc = CreateCompatibleDC(hdc);


    //建立空的位圖並置入mdc中
    bmp = CreateCompatibleBitmap(hdc,640,480);
    SelectObject(mdc,bmp);


    //設定人物貼圖初始位置和移動方向
    x = 300;
    y = 250;
    dir = 0;
    num = 0;
    nowX = 300;
    nowY = 300;


    //載入各連續移動位圖及背景圖
    girl[0] = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"girl0.bmp",IMAGE_BITMAP,440,148,LR_LOADFROMFILE);
    girl[1] = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"girl1.bmp",IMAGE_BITMAP,424,154,LR_LOADFROMFILE);
    girl[2] = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"girl2.bmp",IMAGE_BITMAP,480,148,LR_LOADFROMFILE);
    girl[3] = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"girl3.bmp",IMAGE_BITMAP,480,148,LR_LOADFROMFILE);
    bg = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"bg.bmp",IMAGE_BITMAP,640,480,LR_LOADFROMFILE);\


    bird = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"bird.bmp",IMAGE_BITMAP,122,122,LR_LOADFROMFILE);

    p[0].x = 30;
    p[0].y = 100;

    p[1].x = 250;
    p[1].y = 250;

    p[2].x = 500;
    p[2].y = 400;


    MyPaint(hdc);

    return TRUE;
}

//****自定義繪圖函數*********************************
// 1.人物貼圖座標修正及窗口貼圖
//進行AI行爲判斷並貼圖
void MyPaint(HDC hdc)
{
    int w,h,i;

    //先在mdc中貼上背景圖
    SelectObject(bufdc,bg);
    BitBlt(mdc,0,0,640,480,bufdc,0,0,SRCCOPY);

    //按照目前的移動方向取出對應人物的連續走動圖，並確定截取人物圖的寬度與高度
    SelectObject(bufdc,girl[dir]);
    switch(dir)
    {
        case 0:
            w = 55;
            h = 74;
            break;
        case 1:
            w = 53;
            h = 77;
            break;
        case 2:
            w = 60;
            h = 74;
            break;
        case 3:
            w = 60;
            h = 74;
            break;
    }
    //按照目前的X，Y的值在mdc上進行透明貼圖，然後顯示在窗口畫面上
    BitBlt(mdc,x,y,w,h,bufdc,num*w,h,SRCAND);
    BitBlt(mdc,x,y,w,h,bufdc,num*w,0,SRCPAINT);

    BitBlt(hdc,0,0,640,480,mdc,0,0,SRCCOPY);



    //貼出鳥的圖片
    SelectObject(bufdc,bird);


    for(i=0;i<3;i++)
    {

        if(rand()%3 != 1)       //有2/3機率進行追蹤
        {
            if(p[i].y > y-16)
                p[i].y -= 5;
            else
                p[i].y += 5;

            if(p[i].x > x-25)
                p[i].x -= 5;
            else
                p[i].x += 5;
        }

        if(p[i].x > x-25)    //判斷小鳥的移動方向，從而選擇合適的位圖朝向
        {
            BitBlt(mdc,p[i].x,p[i].y,61,61,bufdc,61,61,SRCAND);
            BitBlt(mdc,p[i].x,p[i].y,61,61,bufdc,0,61,SRCPAINT);
        }
        else
        {
            BitBlt(mdc,p[i].x,p[i].y,61,61,bufdc,61,0,SRCAND);
            BitBlt(mdc,p[i].x,p[i].y,61,61,bufdc,0,0,SRCPAINT);
        }
    }

    BitBlt(hdc,0,0,640,480,mdc,0,0,SRCCOPY);




    tPre = GetTickCount();         //記錄此次繪圖時間

    num++;
    if(num == 8)
        num = 0;

}

//****消息處理函數***********************************
// 1.按下【Esc】鍵結束程序
// 2.按下方向鍵重設貼圖座標
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (message)
    {
        case WM_KEYDOWN:         //按下鍵盤消息
            //判斷按鍵的虛擬鍵碼
            switch (wParam)
            {
                case VK_ESCAPE:           //按下【Esc】鍵
                    PostQuitMessage( 0 );  //結束程序
                    break;
                case VK_UP:               //按下【↑】鍵
                    //先按照目前的移動方向來進行貼圖座標修正，並加入人物往上移動的量（每次按下一次按鍵移動10個單位），來決定人物貼圖座標的X與Y值，接着判斷座標是否超出窗口區域，若有則再次修正
                    switch(dir)
                    {
                        case 0:
                            y -= 10;
                            break;
                        case 1:
                            x -= 1;
                            y -= 8;
                            break;
                        case 2:
                            x += 2;
                            y -= 10;
                            break;
                        case 3:
                            x += 2;
                            y -= 10;
                            break;
                    }
                    if(y < 0)
                        y = 0;
                    dir = 0;
                    break;
                case VK_DOWN:             //按下【↓】鍵
                    switch(dir)
                    {
                        case 0:
                            x += 1;
                            y += 8;
                            break;
                        case 1:
                            y += 10;
                            break;
                        case 2:
                            x += 3;
                            y += 6;
                            break;
                        case 3:
                            x += 3;
                            y += 6;
                            break;
                    }

                    if(y > 375)
                        y = 375;
                    dir = 1;
                    break;
                case VK_LEFT:             //按下【←】鍵
                    switch(dir)
                    {
                        case 0:
                            x -= 12;
                            break;
                        case 1:
                            x -= 13;
                            y += 4;
                            break;
                        case 2:
                            x -= 10;
                            break;
                        case 3:
                            x -= 10;
                            break;
                    }
                    if(x < 0)
                        x = 0;
                    dir = 2;
                    break;
                case VK_RIGHT:             //按下【→】鍵
                    switch(dir)
                    {
                        case 0:
                            x += 8;
                            break;
                        case 1:
                            x += 7;
                            y += 4;
                            break;
                        case 2:
                            x += 10;
                            break;
                        case 3:
                            x += 10;
                            break;
                    }
                    if(x > 575)
                        x = 575;
                    dir = 3;
                    break;
            }
            break;
        case WM_DESTROY:                    //窗口結束消息
            int i;

            DeleteDC(mdc);
            DeleteDC(bufdc);
            for(i=0;i<4;i++)
                DeleteObject(girl[i]);
            DeleteObject(bg);
            ReleaseDC(hWnd,hdc);

            PostQuitMessage(0);
            break;
        default:                            //其他消息
            return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
   }
   return 0;
}

運行截圖如下：

以及

運行這個小遊戲，我們要用鍵盤的【↑】【↓】【←】【→】鍵來躲避小鳥的追擊，小鳥則會不斷向人物靠近。

貼圖這方面，我只是把效果做了出來，由於最近實在是有些忙，這個demo提供只是希望給大家一個實現AI的思路，具體的bug沒有進一步修復和完善，這個例子裏面會出現小鳥閃爍的小問題，希望大家不要見事說事，呵呵。

至於貼圖的方式，之前嘗試了CImage的draw方法，圖像閃爍得很嚴重，由於這是消息循環產生的動畫效果，圖像閃爍的原因估計和CImage類的貼圖效率有關。之後還採用過用CImage的detach方法將某png的句柄附給HBITMAP，然後調用bitblt進行貼圖，卻得到了一個失真的矩形。

如果有解決動畫顯示裏CImage貼圖會閃爍的方法，請與我討論，這是一個相互學習提高的過程，非常希望能和大家交流。

由於CImage類的採用沒起到一個好的效果，所以依舊採用的傳統的bitblt貼圖方式。這種貼圖方式的優點是貼圖效率非常的高。

本節筆記到這裏就結束了，由於近期在做一個純flash的網站，更新速度和評論的回覆都不像往常那麼及時，而且文章末尾demo的質量有些下滑，不過這不會影響整體的學習效果，希望大家能夠體諒。

本節筆記的源代碼請點擊這裏下載：   【Visual C++】Code_Note_15

感謝一直支持【Visual C++】遊戲開發筆記系列專欄的朋友們，也請大家繼續關注我的專欄，我一有時間就會把自己的學習心得，覺得比較好的知識點寫出來和大家一起分享。

精通遊戲開發的路還很長很長，非常希望能和大家一起交流，共同學習，共同進步。

大家看過後覺得值得一看的話，可以頂一下這篇文章，你們的支持是我繼續寫下去的動力~

如果文章中有什麼疏漏的地方，也請大家指正。也希望大家可以多留言來和我探討編程相關的問題。

最後，謝謝你們一直的支持~~~

——————————淺墨於2012年4月7日

原文地址：http://blog.csdn.net/zhmxy555/article/details/7434317