有限狀態(tài)機(Finite State Machine或者Finite State Automata)是軟件領域中一種重要的工具,很多東西的模型實際上就是有限狀態(tài)機。
最近看了一些游戲編程AI的材料,感覺游戲中的AI,第一要說的就是有限狀態(tài)機來實現(xiàn)精靈的AI,然后才是A*尋路,其他學術界討論比較多的神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制等問題還不是很熱。
FSM的實現(xiàn)方式:
1) switch/case或者if/else
這無意是最直觀的方式,使用一堆條件判斷,會編程的人都可以做到,對簡單小巧的狀態(tài)機來說最合適,但是毫無疑問,這樣的方式比較原始,對龐大的狀態(tài)機難以維護。
2) 狀態(tài)表
維護一個二維狀態(tài)表,橫坐標表示當前狀態(tài),縱坐標表示輸入,表中一個元素存儲下一個狀態(tài)和對應的操作。這一招易于維護,但是運行時間和存儲空間的代價較大。
3) 使用State Pattern
使用State Pattern使得代碼的維護比switch/case方式稍好,性能上也不會有很多的影響,但是也不是100%完美。不過Robert C. Martin做了兩個自動產(chǎn)生FSM代碼的工具,for java和for C++各一個,在http://www.objectmentor.com/resources/index上有免費下載,這個工具的輸入是純文本的狀態(tài)機描述,自動產(chǎn)生符合State Pattern的代碼,這樣developer的工作只需要維護狀態(tài)機的文本描述,每必要冒引入bug的風險去維護code。
4) 使用宏定義描述狀態(tài)機
一般來說,C++編程中應該避免使用#define,但是這主要是因為如果用宏來定義函數(shù)的話,很容易產(chǎn)生這樣那樣的問題,但是巧妙的使用,還是能夠產(chǎn)生奇妙的效果。MFC就是使用宏定義來實現(xiàn)大的架構(gòu)的。
在實現(xiàn)FSM的時候,可以把一些繁瑣無比的if/else還有花括號的組合放在宏中,這樣,在代碼中可以3)中狀態(tài)機描述文本一樣寫,通過編譯器的預編譯處理產(chǎn)生1)一樣的效果,我見過產(chǎn)生C代碼的宏,如果要產(chǎn)生C++代碼,己軟MFC可以,那么理論上也是可行的。