Машина состояний

Автор: Volodar

Представлю на суд общественности свою реализацию машины состояний, также известную как конечный автомат. Машина состояний привлекательна тем, что обрабатывает логику поведения объекта в заранее настроенном алгоритме, что крайне необходимо для сложных объектов. В статье приведу логику объекта, использующегося в моей игре Tropic Defense.

Tropic Defense скриншот | Машина состояний

Теория
Настройка сложного объекта

Теория

Машина состояний это сущность, состоящая из конечного набора состояний объекта с правилами перехода между этими состояний. Можно выделить три части конечного автомата:

Состояние объекта

Событие

Менеджер состояний.

Состояние объекта (State): Если просто, то это то, что в текущий момент происходит с объектом. Ящик может лежать, катиться, падать. Это все состояния. Внесу новый термин – State, для описания программной реализации состояния. State должен знать как реагировать на разные события, это его первоочередная задача.

Событие(Event): Для того же ящика события могут быть: толкнуть, столкнуться с землей, скатиться с опоры. События (Event) нужны для оповещения машины состояний, что с объектом что-то произошло. Если ящик лежит и его толкнули, то он покатиться. Это переход из состояния «лежать» в «катиться» по событию «толчок».

Менеджер состояний (Machine): На нем лежит вся логика обработки событий, перехода состояний, оповещение о изменении состояния объекта.

Простая реализация может выглядеть следующим образом:

+ Показать

Вывод:

+ Показать

Первое событие будет обработано, но реакции на него не последует. Последующие два события успешно отработают, поменяв состояния у объекта. Код приведен простой с минимальным количеством проверок, сугубо в показательных целях. Это очень простой пример, имеется два состояния и два перехода между ними.

Настройка сложного объекта

Следующий пример будет гораздо сложнее, но таким же легким в управлении. Приведу схему логики пушки для игры жанра Tower Defense:

Всего 6 состояний:
1. Сон. Пушка ждет врага, в этот момент с ней ничего не происходит.
2. Подготовка к бою. К примеру поднятие орудий.
3. Подготовка ко сну. Обратное состояние к «подготовка к бою», опускаются орудия.
4. Режим огня. Расстреливает патроны по врагу.
5. Перезарядка, заряжаются орудия.
6. Ожидание следующей цели, включается когда враг убит.

6 событий:
1. Обнаружена цель.
2. Орудия готовы.
3. Перезарядить орудия.
4. Цели нет.
5. Отдыхать.
6. Спать.

8 переходов:
1. Сон-подготовка.
2. Подготовка-стрельба.
3. Стрельба-перезарядка.
4. Перезарядка-стрельба.
5. Стрельба-ожидание цели.
6. Ожидание цели-стрельба.
7. Ожидание-подготовка к отдыху.
8. Отдых.

Настроив логику пушку согласно схеме, управление для нее сводиться к двум командам: «capture target» и «release target». Все остальное пушка сделает уже сама.

Видео с пушкой и врагов:

+ Показать

Исходный код: State Mashine Example
Машины состояний: FiniteStateMachine.h, FiniteStateMachine.cpp
Пример использования для вышеописанной пушки: MachineShoot.h, MachineShoot.cpp
Код можно посмотреть, скачать, использовать по своему усмотрению.

Проект Tropic Defense: http://www.gamedev.ru/projects/forum/?id=186106

#конечный автомат, #логика, #машина состояний

14 сентября 2014 (Обновление: 11 окт 2014)

Комментарии [39]