【Visual C++】游戏开发笔记十五 游戏人工智能（一） 运动型游戏AI

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作者：毛星云    邮箱： happylifemxy@qq.com    欢迎邮件交流编程心得

我们常常听闻AI（Artificial Intelligence人工智能）这个名词，比如Dota里面的AI地图。写这篇文章的时候，最新版的Dota AI是6.72f，估计过几天6.73的AI也要出来了。很多Dota玩家喜欢玩AI地图练练感觉和补刀，可以这样说，Dota 地图成功的加入了AI元素，是近几年Dota风靡全球不可缺少的因素之一。

一、知识点讲解

那么，到底什么是AI呢？首先我们来了解一下人工智能（AI）的具体定义。“人工智能”（Artificial Intelligence）简称AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何把计算机用得更聪明；如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统；如何设计和制造更聪明的计算机以及智能水平更高的智能计算机等。人工智能是计算机科学的一个分支，人工智能是计算机科学技术的前沿科技领域。人工智能与计算机软件有密切的关系。一方面，各种人工智能应用系统都要用计算机软件去实现，另一方面，许多聪明的计算机软件也应用了人工智能的理论方法和技术。

而我们要讲解的游戏人工智能，只是渊博的人工智能领域里面的冰山一角。我们不会用到那些类似于神经网络，基因算法，模糊逻辑等复杂的人工智能理论，我们只需利用自己本身的思考模式去赋予游戏中角色判断的能力，来进行某些特定的行为。

今天我们主角是运动型的AI，下面就开始正题吧。

凡是在游戏中会移动的物体，几乎都涉及到了运动型的游戏AI，例如游戏中怪物的追逐或者躲避玩家和游戏中NPC角色的移动都是移动型AI的例子。

<1>追逐移动

下面我们以移动型AI里的追逐移动型AI来作为例子讲解。
追逐移动一般是通过控制一角色朝某一目标接近来实现，简单点说，就是两个物体的空间坐标相互接近。比如我们要设计一个怪物追逐玩家的游戏，只要在每次进行贴图时，将怪物坐在坐标与玩家角色所在的坐标进行比较，自增或者自减怪物X,Y轴上的贴图坐标，就可产生追逐移动的效果。下面就是一个典型的怪物追逐外加的移动AI算法，其中“枭兽X”、“枭兽Y”，“幻影刺客X”，“幻影刺客Y”分别用来表示怪物及玩家在X与Y轴上的贴图坐标。

【算法1】
If（枭兽X>幻影刺客X）
枭兽X--；
else
枭兽X++；
If（枭兽Y<幻影刺客Y）
枭兽Y++；
else
枭兽Y--；

下面我们再来看一个例子，这段算法是以上面的【算法1】为核心代码，赋予了怪物更多的“思考”空间。追逐移动的怪物会按照自身生命值的多寡来决定是否进行追逐，每次计算下次的位置坐标时，也只有二分之三的几率能正确地朝向玩家，以其中以“枭兽HP”来表示怪物当前的生命值。

【算法2】
If（枭兽HP>200） //生命值大于200时才追
(
P=rand()%3; //取随机数除以3的余数
If(p!=1) //余数不为1时进行追逐
{
If（枭兽X>幻影刺客X）
枭兽X--；
else
枭兽X++；
If（枭兽Y<幻影刺客Y）
枭兽Y++；
else
枭兽Y--；
}
else
枭兽HP+=5 //怪物不动，自动补5点血
）

这样的怪物就比较有灵性了，要继续创造出更聪明的AI，只要继续完善代码，写出更多的功能就行了。

<2>躲避移动
其实躲避移动和追逐移动的算法差不多，就是把++的地方和--对调就行了，让怪物与人物的空间坐标相互远离。
具体代码如下：

【算法3】
If（枭兽X>幻影刺客X）
枭兽X++；
else
枭兽X--；
If（枭兽Y<幻影刺客Y）
枭兽Y--；
else
枭兽Y++；

二、在实例中将知识融会贯通

依旧，我们看一个实例，来将本节的知识融会贯通。

这是一个小鸟追逐小女孩的场景，我们需要用键盘的【↑】【↓】【←】【→】键来躲避小鸟的追击，具体键盘输入消息的知识点还
不太了解的朋友，请移步笔记十二，这里给出链接：

【Visual C++】游戏开发笔记十二 游戏输入消息处理（一） 键盘消息处理

下面依旧是贴图详细注释的源代码：

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

//全局变量声明
HINSTANCE hInst;
HBITMAP girl[4],bg,bird;
HDC hdc,mdc,bufdc;
HWND hWnd;

DWORD tPre,tNow,nowX,nowY;
POINT p[3]; //用于记录3只小鸟的贴图坐标
int num,dir,x,y; //x，y变量为人物贴图坐标，dir为人物移动方向，这里我们中以0，1，2，3代表人物上，下，左，右方向上的移动：num为连续贴图中的小图编号

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

//****WinMain函数，程序入口点函数***********************
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
//消息循环
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;
}

//****设计一个窗口类，类似填空题，使用窗口结构体*******************
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);
}

//****初始化函数*************************************
// 加载位图并设定各种初始值
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
HBITMAP bmp;
hInst = hInstance;

hWnd = CreateWindow("canvas", "浅墨的绘图窗口" , 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);

//建立空的位图并置入mdc中
bmp = CreateCompatibleBitmap(hdc,640,480);
SelectObject(mdc,bmp);

//设定人物贴图初始位置和移动方向
x = 300;
y = 250;
dir = 0;
num = 0;
nowX = 300;
nowY = 300;

//载入各连续移动位图及背景图
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;
}

//****自定义绘图函数*********************************
// 1.人物贴图坐标修正及窗口贴图
//进行AI行为判断并贴图
void MyPaint(HDC hdc)
{
int w,h,i;

//先在mdc中贴上背景图
SelectObject(bufdc,bg);
BitBlt(mdc,0,0,640,480,bufdc,0,0,SRCCOPY);

//按照目前的移动方向取出对应人物的连续走动图，并确定截取人物图的宽度与高度
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上进行透明贴图，然后显示在窗口画面上
BitBlt(mdc,x,y,w,h,bufdc,num*w,h,SRCAND);
BitBlt(mdc,x,y,w,h,bufdc,num*w,0,SRCPAINT);

//贴出鸟的图片
SelectObject(bufdc,bird);

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

if(rand()%3 != 1) //有2/3几率进行追踪
{
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) //判断小鸟的移动方向，从而选择合适的位图朝向
{
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(); //记录此次绘图时间

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

}

//****消息处理函数***********************************
// 1.按下【Esc】键结束程序
// 2.按下方向键重设贴图坐标
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_KEYDOWN: //按下键盘消息
//判断按键的虚拟键码
switch (wParam)
{
case VK_ESCAPE: //按下【Esc】键
PostQuitMessage( 0 ); //结束程序
break;
case VK_UP: //按下【↑】键
//先按照目前的移动方向来进行贴图坐标修正，并加入人物往上移动的量（每次按下一次按键移动10个单位），来决定人物贴图坐标的X与Y值，接着判断坐标是否超出窗口区域，若有则再次修正
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【↓】键
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【←】键
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【→】键
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: //窗口结束消息
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;
}


运行截图如下：



以及



运行这个小游戏，我们要用键盘的【↑】【↓】【←】【→】键来躲避小鸟的追击，小鸟则会不断向人物靠近。

之前小鸟闪烁的bug已经修复，感谢 lghui1 的指出，我是大意了，将背景图在hdc上绘制了两次。
已经下载源代码的朋友，请将177行的 BitBlt(hdc,0,0,640,480,mdc,0,0,SRCCOPY);  删去即可。

本节笔记到这里就结束了，由于近期在做一个纯flash的网站，更新速度和评论的回复都不像往常那么及时，希望大家能够体谅。

本节笔记的源代码请点击这里下载：   【Visual C++】Code_Note_15

感谢一直支持【Visual C++】游戏开发笔记系列专栏的朋友们，也请大家继续关注我的专栏，我一有时间就会把自己的学习心得，觉得比较好的知识点写出来和大家一起分享。

精通游戏开发的路还很长很长，非常希望能和大家一起交流，共同学习，共同进步。

大家看过后觉得值得一看的话，可以顶一下这篇文章，你们的支持是我继续写下去的动力~

如果文章中有什么疏漏的地方，也请大家指正。也希望大家可以多留言来和我探讨编程相关的问题。

最后，谢谢你们一直的支持~~~

——————————浅墨于2012年4月7日