游戏设计方法 FSM有限状态机 01 (游戏设计方法有哪些)

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• 【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，设计最清晰易懂的游戏动画思路
• 【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，构建清晰动画
• 自动机、状态机和状态模式
• [玩转UE4/UE5动画系统＞设计篇＞动画状态机设计模式] 之 洋葱模式（Onion Pattern）
• 动画状态机设计模式：洋葱模式简介

【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，设计最清晰易懂的游戏动画思路

【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，构建清晰动画

在游戏开发的旅途中，时间如流水，不容停滞。

2024年的学习旅程虽然紧凑，但成效似乎并未如愿。

为了巩固所学，我决定通过写专栏的方式，分享学习心得，同时也方便日后复习。

如果我的分享能帮助到你，避免你走弯路，那将是我最大的欣慰。现在，就让我们踏上游戏编程的探索之路！

面对大量动画需求，引擎自带的动画系统在初期或许足够直观，但当动画复杂度增加，问题也随之而来。

传统的if/else和switch结构可能导致代码混乱和耦合度加深。

回忆起初入游戏设计时，我曾尝试自定义动画控制，代码冗长且难以理解。

那时的自豪感如今看来却是浪费。

其实，有限状态机(FSM)能提供更简洁的解决方案。

有限状态机是一种数据结构，由状态、转换规则构成，是状态模式在游戏中的应用。

通过定义IState接口，我们为状态创建类，每个状态有自己的OnEnter和OnExit方法，实现清晰的动画控制。

在实践中，我们将动画分为站立、巡逻、追击和攻击等状态，通过枚举类、参数类和控制类的组合，实现简单敌人AI。

但要注意，设计模式并非银弹，它可能在团队协作中带来沟通难题。

尽管如此，有限状态机的思维方式在游戏设计中极为实用，它不仅适用于敌人AI，还可以扩展到场景切换和菜单设计等领域。

对于初学者，虽然非必须，但理解这种模式对于未来项目将大有裨益。

希望这篇文章能帮助你理解并应用有限状态机，如果你在学习过程中遇到问题，欢迎留言交流，共同进步。

参考文献:

自动机、状态机和状态模式

自动机、状态机与状态模式概述在深入探讨有限自动机与状态模式之前，我们先回顾一下它们在计算机科学领域中的应用背景。

有限自动机作为一种数学模型，常用于描述系统的状态与状态间的转换，而状态模式则是一种面向对象的设计模式，用于管理对象在不同状态下的行为变化。

两者虽然在概念上存在关联，但各自侧重的领域和应用有所不同。

有限自动机简介自动机理论是计算机科学中的一个核心概念，包括确定性有限自动机（DFA）和非确定性有限自动机（NFA），以及推理自动机（PDA）和图灵机等。

自动机理论广泛应用于编译器设计、正则表达式匹配、自然语言处理等领域。

以词法分析为例，通过自动机理论可以有效地将源代码拆解成一系列token，实现代码解析。

以一段Swift代码为例，自动机词法分析的过程可以分解如下：根据当前状态和输入字符生成新的状态，直至解析出所有token。

自动机由以下要素组成：状态、输入符号、转换函数、初始状态和接受状态。

状态机实例解析状态机是一种用于建模系统行为的抽象模型，通常由一组状态和引起状态转换的事件组成。

以自动售货机为例，状态机可以描述其在不同状态下的行为和转换规则，如等待投币、等待选择、出货、退币等。

通过定义一系列状态和事件，状态机能够精确描述系统在不同场景下的行为变化。

例如，在“等待投币”状态下，收到“投币”事件后转换到“等待选择”状态。

通过这种方式，状态机可以有效地管理复杂系统的状态转换。

状态模式概念与应用状态模式是一种设计模式，用于管理对象在不同状态下的行为变化。

它通过封装状态类，使得客户端对象的行为随状态对象的变化而变化。

状态模式适用于状态不多、状态转移简单，但业务逻辑复杂的场景，为状态机提供了一种实现方式。

状态模式包含以下组成部分：状态类、上下文类、状态接口和具体状态类。

应用领域广泛，如在自动售货机中，通过状态模式可以清晰地管理其在不同状态下的行为逻辑，实现业务逻辑的复用和扩展。

总结与比较自动机、状态机与状态模式在概念和应用上虽存在相似之处，但各自侧重的领域和应用场景有所不同。

自动机理论侧重于形式语言和计算研究，适用于语言模式处理；状态机广泛应用于工程和软件系统，用于管理系统的状态和行为；状态模式则是一种设计模式，用于封装对象在不同状态下的行为变化。

理解这些模式的特点和应用领域，有助于在实际问题中选择合适的工具和方法。

[玩转UE4/UE5动画系统＞设计篇＞动画状态机设计模式] 之 洋葱模式（Onion Pattern）

本文档是《玩转UE4/UE5动画系统》系列教程的一部分，由作者老王在知乎和CSDN的专栏同步发布。

教程内容将通过开源项目形式存放在GitHub：玩转UE4(GitHub)，所有资源和工程文件均可供免费查阅和下载。

动画状态机设计模式：洋葱模式简介

作为虚幻引擎动画系统学习实践的一部分，我分享了动画状态机设计模式中的洋葱模式概念。

虽然并非严格意义上的软件设计模式，但用于理解和组织复杂动画状态机逻辑，有助于降低复杂度并促进代码复用。

值得注意的是，目前虚幻引擎动画模块的特性限制了对其设计模式的总结，但随着引擎的发展，这个领域仍有待丰富和完善。

以advanced locomotion system v4中的八方位地面运动为例，我们首先实现基础状态机，包含八个方向的走/跑混合，命名为8-direction Movement : Base，并存储其姿态。

接着，创建细节状态机8-direction Movement : Gait Detail，添加步态细节，如Normal、Excited和Tired状态，每个状态内部包含基础状态机，并通过Gait标志位控制状态切换。

洋葱模式是动画状态机设计模式的一种尝试，虽然目前尚不完善，但它提供了一种组织和理解复杂动画逻辑的有效框架。

希望这个分享能启发大家在虚幻引擎的动画设计中找到适合自己的方法。

持续关注，期待虚幻引擎动画模块的进一步发展和动画设计模式的深化。