遊戲AI，行爲樹，Lua框架

行爲樹（縮寫BT），故名思議是一個樹狀結構，它是用樹的方式來描述一個角色的行爲。書本上的一些概念就不進行說明了。（本文僅代表個人理解的一個簡易版的行爲樹框架，適用於輕量級的AI邏輯，處理不當的地方還請指出）
下面直接介紹下行爲樹框架的大體組成：

框架組成主要由下面幾部分：

BTNode - 節點基類

1. 功能：爲各種節點提供基礎函數
2. 基礎函數：AddChild、RemoveChild、Clear、 Tick、Check、Evaluate等

BTAction - 行爲節點

1. 功能：具體行爲執行的邏輯
2. 基礎函數：Enter、Execute、Exit

BTControl - 控制節點

1. 功能：控制子節點執行方式
2. 分類：
   • Selector：選擇執行，按照規則選擇符合要求的子節點執行
   • Sequence：順序執行，按順序依次執行子節點
   • Parallel：並行執行，同時執行所有子節點

BTPercondation - 准入條件

1. 功能：跟隨節點走，判斷當前節點是否可以執行

BTTree - 使用接口

1. 功能：
   • 供外部使用
   • 行爲樹的整體啓動入口

以上就是一個行爲樹的大體框架組成，按照需求控制節點可以選擇適用的方式。

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上圖是一個簡單地行爲樹，從圖中可以看出各個節點的關係狀態。下面講解下樹的運行：
大前提是每個先判斷控制節點的准入條件，然後再進行控制

1. 樹的每次運行，都從根節點開始Root，在上面的這個樹中，根節點是一個選擇節點，根據選擇條件會選擇Action_1或者BTSequence_1進行執行，無論是哪個節點，都將結果返回給Root
2. BTSequence_1是一個順序執行節點，先執行Action_2，返回成功後執行BTParallel_1，順序執行中，前一個節點返回成功後，再執行下一個節點，所有節點返回成功後，父節點返回成功。
3. BTParallel_1是一個並行節點，同時執行所有子節點，任何一個子節點返回失敗，則父節點返回失敗，所有子節點返回成功，父節點返回成功。

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以上就是一個簡易的行爲樹的介紹，行爲樹是一個針對遊戲AI的解決方案，常常和有限狀態機進行比較使用。行爲樹遠不止以上方面，更進階的使用還有很多方面：

1. 多種類型的選擇節點
2. 節點的前置、後置附件
3. 循環節點、等待節點 …
4. 事件子樹
   …

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下面給上代碼：
BTNode.lua

local cls, super = defClass("BTNode")

cls.ctor = function(self, obj, percondation)
    self.gameObject = obj
    self.percondation = percondation
    self.animator = self.gameObject:GetComponent(typeof(Animator))
    self.lastChild = nil
    self.childList = {}
end

cls.AddChild = function(self, child)
    if not self.childList then
        self.childList = {}
    end
    table.insert(self.childList, child)
end

cls.RemoveChild = function(self, child)
    if not self.childList then
        return
    end
    for i = 1, #self.childList do
        if self.childList[i] == child then
            self.childList[i]:Clear()
            table.remove(self.childList, i)
            return
        end
    end
end

cls.Evaluate = function(self)
    local percondationCheck = true
    if self.percondation then
        percondationCheck = self.percondation:Check()
    end
    return self:DoEvaluate() and percondationCheck
end

cls.DoEvaluate = function(self)
    return true
end

cls.Tick = function(self)

end

cls.Clear = function(self)
    for i = #self.childList, -1, 1 do
        self.childList[i]:Clear()
        table.remove(self.childList, i)
    end
end

return cls

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BTAction.lua

local cls, super = defClass("BTAction", BTNode)

cls.State = {
    Ready = "ready",
    Running = "running",
}

cls.ctor = function(self, obj, percondation)
    super.ctor(self, obj, percondation)
    self.state = BTAction.State.Ready
end

cls.Enter = function(self)
    
end

cls.Execute = function(self)
    return BTResult.SUCCESS
end

cls.Exit = function(self)
    
end

cls.Tick = function(self)
    local result = BTResult.SUCCESS
    if self.state == BTAction.State.Ready then
        self:Enter()
        self.state = BTAction.State.Running
    end
    if self.state == BTAction.State.Running then
        result = self:Execute()
        if result ~= BTResult.RUNNING then
            self:Exit()
            self.state = BTAction.State.Ready
        end
    end
    return result
end

cls.Clear = function(self)
    self:Exit()
    self.state = cls.State.Ready
end

return cls

---

BTPercondation.lua

local cls, super = defClass("BTPercondation", BTNode)

cls.Check = function(self)
    return true
end

return cls

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BTPrioritySelector.lua

--[[
    順序遍歷子節點，執行第一個符合准入條件的節點
]]

local cls, super = defClass("BTPrioritySelector", BTNode)

cls.DoEvaluate = function(self)
    for i = 1, #self.childList do
        local child = self.childList[i]
        local eva = child:Evaluate()
        if eva then
            self.activeChild = child
            return true
        end
    end
    return false
end

cls.Tick = function(self)
    if self.activeChild then
        return self.activeChild:Tick()
    end
    return BTResult.SUCCESS
end

return cls

---

BTResult.lua

local cls = defClassStatic("BTResult")
cls.RUNNING = "running"
cls.SUCCESS = "success"
cls.FAILUER = "failuer"
return cls

---

BTTree.lua

local cls, super = defClass("BTTree")

cls.ctor = function(self, obj)
    self.gameObject = obj
    self.transform = obj.transform
    self.animator = self.gameObject:GetComponent(typeof(Animator))
    Event.add(self.gameObject, Event.FixedUpdate, self.FixedUpdate, self)
    self.rootNode = nil
end

cls.FixedUpdate = function(self)
    if not self.rootNode then
        return
    end
    if self.rootNode:Evaluate() then
        self.rootNode:Tick()
    end
end

return cls

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使用示例
CowAI.lua

require("BT/BTTree")

local cls, super = defClass("CowAI", BTTree)

cls.ctor = function(self, obj, target)
    super.ctor(self, obj)
    self.target = target
    self:createBT()
end

-- 創建行爲樹
cls.createBT = function(self)
    self.rootNode = BTPrioritySelector.new(self.gameObject)

    self.subRootNode = BTPrioritySelector.new(self.gameObject)

    self.runAction = RunAction.new(self.gameObject, CheckDistance.new(self.gameObject, self.target, "LESS", 1.76 + 1.5), self.target)
    self.subRootNode:AddChild(self.runAction)
    self.idleAction = IdleAction.new(self.gameObject, CheckDistance.new(self.gameObject, self.target, "LARGE", 1.76 + 1.5), self.target)
    self.subRootNode:AddChild(self.idleAction)

    self.flyAction = FlyAction.new(self.gameObject, CheckDistance.new(self.gameObject, self.target, "LESS", 1.3), self.target)
    self.rootNode:AddChild(self.flyAction)
    self.rootNode:AddChild(self.subRootNode)
end

return cls

使用時，繼承BTTree，按照需求創建樹結構就可以，具體的准入條件和行爲節點的邏輯需要額外編寫，例如CowAI中CheckDistance就是准入條件的一種，繼承了BTPercondation；IdleAction,RunAction,FlyAction就是具體的行爲腳本，都繼承了BTAction

注：

以上腳本中defClass,defClassStatic,ctor,Event.add函數是項目框架中的函數，不要糾結於這些函數，根據自己框架改進即可。