本文章参考自Unity3D人工智能编程精粹，转载请注明出处。

有限状态机的FSM图

　　有限状态机（FSM）由一组状态（包括一个初始状态）、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。

　　什么是状态？

　　　　飞翔，行走，攻击，跑步，游泳，这些动词是状态。高兴，伤心，生气这些形容词也是状态，一些名词也能表示状态。状态的关键意义是：不同的状态对应不同的行为。

　　关于有限状态机（FSM），需要了解以下几点：

　　1. 有限状态机是AI系统中最简单的，同时也是最为有效和最常用的方法。对于游戏中的每个对象，都可以在其生命周期内区分出一些状态。

　　2. 当某些条件发生时，状态机从当前状态转换为其他状态。在不同的状态下，游戏对象对外部激励做出不同的反应或执行不同的动作。有限状态机方法让我们可以很容易地把游戏对象的行为划分为小块，这样更容易调试和扩展。

　　3. 用户编写的每个程序都是状态机。当没写下一个if语句的时候，就创造出了一段至少拥有两个状态的代码——写的代码越多，程序就可能具有越多的状态。Switch和if语句数量的爆发会让事情很快失去控制，程序会出现奇怪的BUG。

　　4. 有限状态机是AI中最容易的部分，但也很容易出错。在设计有限状态机的时候，一定要认真地考虑清楚其中的每个状态和转换部分。

　　简易的FSM图

 

有限状态机的状态转移矩阵

　　状态转移矩阵是简介表明FSM图的转移矩阵，分别有当前状态，输入，输出状态。如上图的状态转移矩阵可以为

用FSM框架实现通用的有限状态机

　　介绍一个通用的FSM框架，可以在unitycommunity.com上找到，地址是http://wiki.unity3d.com/index/php?title=Finite_State_Machine。

　　其实仔细想想，这个FSM框架是不是跟Animator动画状态机非常像，对！动画状态机、有限状态机，你没看错。但是我们还是得会写才是王道！

　　上面的状态UML图为

　　FSM: AdvancedFSM的父类，继承MonoBehaviour，封装了其中的Start，Update，FixedUpdate方法。定义了巡逻数组等。

　　AdvanceFSM: 管理所有的状态类，FSM的派生类，负责管理FSMState的派生类，并且随着当前状态和输入，进行状态更新。

　　FSMState: 所有状态的基类，状态类中具有添加转换，删除转换的方法，用于管理记录这些转换。在FSMState中有一个字典对象，用来存储 “转换—状态” 对，表明在当前状态（即这个类所代表的状态）下，如果发生某个 “转换” ，FSM将会转移到何种状态。可以通过AddTransition方法和DeleteTransition方法（自己写）添加或删除 “转换—状态” 对。另外这个类中还包括Reason方法和Act方法，Reason用来确定是否需要转换状态。Act方法定义了在本状态角色行为，例如移动，动画等。

　　AICotroller: AdvanceFSM的派生类，负责创建有限状态机，通过它来控制角色。

　　代码如下：

　　FSM.cs

public class FSM : MonoBehaviour {    /// 
    /// 玩家Transfrom组件    /// 
    protected Transform playerTransform;    /// 
    /// 下一个目标    /// 
    protected Vector3 destPos;    /// 
    /// 攻击速率    /// 
    protected float attackRate;    /// 
    /// 攻击间隔    /// 
    protected float elapsedTime;    /// 
    /// 初始化    /// 
    protected virtual void Init() { }    /// 
    /// Update    /// 
    protected virtual void FSMUpdate() { }    /// 
    /// FixedUpdate    /// 
    protected virtual void FSMFixedUpdate() { }    void Start()    {        Init();    }    void Update()    {        FSMUpdate();    }    void FixedUpdate()    {        FSMFixedUpdate();    }}

　　

　　AdvanceFSM.cs

public class AdvanceFSM : FSM {    private List
     
       fsmStates;    private FSMStateID currentStateID;    public FSMStateID CurrentStateID { get { return currentStateID; } }    private FSMState currentState;    public FSMState CurrentState { get { return currentState; } }    public AdvanceFSM()    {        fsmStates = new List
      
       ();    }    /// 
       
    /// 添加状态    /// 
    /// 
           public void AddFSMState(FSMState fsmState)    {        if (fsmState == null)        {            return;        }        if (fsmStates.Count == 0)        {            fsmStates.Add(fsmState);            currentState = fsmState;            currentStateID = fsmState.ID;            return;        }        foreach (FSMState state in fsmStates)        {            if (state.ID == fsmState.ID)            {                return;            }        }        fsmStates.Add(fsmState);    }    /// 
       
    /// 删除状态    /// 
    /// 
           public void DelFSMState(FSMStateID fsmState)    {        foreach (FSMState state in fsmStates)        {            if (state.ID == fsmState)            {                fsmStates.Remove(state);                return;            }        }    }    /// 
       
    /// 转移新状态    /// 
    /// 
           public void PerformTransition(Transition transition)    {        FSMStateID id = currentState.GetOutputState(transition);        currentStateID = id;        foreach (FSMState state in fsmStates)        {            if (state.ID == currentStateID)            {                currentState = state;                return;            }        }    }}public enum Transition{    /// 
       
    /// 看到玩家    /// 
    SawPlayer = 0,    /// 
       
    /// 接近玩家    /// 
    ReachPlayer,    /// 
       
    /// 玩家离开视线    /// 
    LostPlayer,    /// 
       
    /// 被伤害    /// 
    Injured,    /// 
       
    /// 死亡    /// 
    NoHealth,}public enum FSMStateID{    /// 
       
    /// 巡逻状态    /// 
    Idling = 0,    /// 
       
    /// 追逐状态    /// 
    Chasing,    /// 
       
    /// 攻击状态    /// 
    Attacking,    /// 
       
    /// 受伤状态    /// 
    Injuring,    /// 
       
    /// 死亡状态    /// 
    Dead,}
      
     

 

　　FSMState.cs

public abstract class FSMState{        /// 
    /// 转换-状态，信息字典    /// 
    protected Dictionary
     
       map = new Dictionary
      
       ();    /// 
       
    /// 状态编号ID    /// 
    protected FSMStateID stateID;    /// 
       
    /// ID公开    /// 
    public FSMStateID ID    {        get        {            return stateID;        }    }    /// 
       
    /// 目标位置    /// 
    protected Vector3 destPos;    /// 
       
    /// 转向速度    /// 
    protected float rotSpeed;    /// 
       
    /// 移动速度    /// 
    protected float speed;    /// 
       
    /// 追逐距离    /// 
    protected float chaseDistance = 7.0f;    /// 
       
    /// 攻击距离    /// 
    protected float attackDistance = 1.4f;    /// 
       
    /// 到达距离    /// 
    protected float arriveDistance = 1.4f;    /// 
       
    /// 添加“转换-状态”    /// 
    /// 
           /// 
           public void AddTransition(Transition transition, FSMStateID id)    {        if (map.ContainsKey(transition))        {            Debug.LogWarning("GG");        }        map.Add(transition, id);    }    /// 
       
    /// 删除“转换-状态”    /// 
    /// 
           public void DelTransition(Transition transition)    {        if (map.ContainsKey(transition))        {            map.Remove(transition);        }    }    /// 
       
    /// 获取转换后新状态编号    /// 
    /// 
           /// 
           public FSMStateID GetOutputState(Transition transition)    {        Debug.Log(transition);        return map[transition];    }    /// 
       
    /// 是否需要转换，如何转换    /// 
    /// 
           /// 
           public abstract void Reason(Transform player, Transform monster);        /// 
       
    /// 角色行为    /// 
    /// 
           /// 
           public abstract void Act(Transform player, Transform monster);}
      
     

 

　　AIController.cs

public class AIController : AdvanceFSM {    /// 
    /// 角色生命值    /// 
    private int health;    /// 
    /// 初始化AI角色的FSM，在FSM基类的Start函数中调用。    /// 
    protected override void Init()    {        health = 100;        Blood.Instance.Change(health);        elapsedTime = 0.0f;        attackRate = 2.0f;        GameObject objPlayer = GameObject.FindGameObjectWithTag("Player");        playerTransform = objPlayer.transform;        if (!playerTransform)            print("GG");        ConstructFSM();    }    /// 
    /// 这个函数在初始化Init方法中调用，为AI角色构造FSM。    /// 
    private void ConstructFSM()    {        IdleState idle = new IdleState();        idle.AddTransition(Transition.SawPlayer, FSMStateID.Chasing);        idle.AddTransition(Transition.Injured, FSMStateID.Injuring);        idle.AddTransition(Transition.NoHealth, FSMStateID.Dead);        ChaseState chase = new ChaseState();        chase.AddTransition(Transition.LostPlayer, FSMStateID.Idling);        chase.AddTransition(Transition.ReachPlayer, FSMStateID.Attacking);        chase.AddTransition(Transition.Injured, FSMStateID.Injuring);        chase.AddTransition(Transition.NoHealth, FSMStateID.Dead);        AttackState attack = new AttackState();        attack.AddTransition(Transition.LostPlayer, FSMStateID.Idling);        attack.AddTransition(Transition.SawPlayer, FSMStateID.Chasing);        attack.AddTransition(Transition.Injured, FSMStateID.Injuring);        attack.AddTransition(Transition.NoHealth, FSMStateID.Dead);        InjuryState injury = new InjuryState();        injury.AddTransition(Transition.LostPlayer, FSMStateID.Idling);        injury.AddTransition(Transition.SawPlayer, FSMStateID.Chasing);        injury.AddTransition(Transition.NoHealth, FSMStateID.Dead);        DeadState dead = new DeadState();        dead.AddTransition(Transition.NoHealth, FSMStateID.Dead);        AddFSMState(idle);        AddFSMState(chase);        AddFSMState(attack);        AddFSMState(injury);        AddFSMState(dead);    }    protected override void FSMUpdate()    {        elapsedTime += Time.deltaTime;    }    protected override void FSMFixedUpdate()    {        CurrentState.Act(playerTransform, transform);        CurrentState.Reason(playerTransform, transform);    }    /// 
    /// 这个方法在每个状态类的Reason中被调用。    /// 
    ///     public void SetTransition(Transition t)    {        PerformTransition(t);    }    /// 
    /// AI角色与其他物体碰撞时，调用这个函数。    /// 
    ///     void OnTriggerEnter(Collider collider)    {        if (collider.gameObject.tag.Equals("Player"))        {            health -= 40;            Blood.Instance.Change(health);            if (health <= 0)            {                SetTransition(Transition.NoHealth);            }            else            {                SetTransition(Transition.Injured);            }        }    }    public void Attack(Animator anim)    {        if (elapsedTime >= attackRate)        {            anim.SetTrigger("Surround Attack");            elapsedTime = 0f;        }    }    public void Injury(Animator anim)    {        anim.SetTrigger("Take Damage");    }}

 

　　IdleState.cs(没有做随机移动，用站立表示默认状态)

public class IdleState : FSMState{    /// 
    /// 初始化状态    /// 
    public IdleState()    {        stateID = FSMStateID.Idling;        rotSpeed = 6.0f;        speed = 10.0f;    }    /// 
    /// 播放动画    /// 
    ///     ///     public override void Act(Transform player, Transform monster)    {        Animator anim = monster.GetComponent
     
      ();    }    /// 
      
    /// 是否进行状态转移    /// 
    /// 
          /// 
          public override void Reason(Transform player, Transform monster)    {        //如果玩家与怪物距离小于等于追逐距离，那么转移状态为追逐        if (Vector3.Distance(player.position,monster.position) <= chaseDistance)        {            monster.GetComponent
      
       ().SetTransition(Transition.SawPlayer);        }    }}