npm 包 behavior3ts 使用教程

前言

行为树（Behavior Tree）是一种常用于游戏开发和人工智能领域的算法，相比传统的有限状态机（FSM）和任务队列（BT）等方法，它更加灵活和易于扩展。在前端开发领域，我们也经常需要使用行为树来实现复杂的用户交互逻辑等。

本文将介绍一款使用 TypeScript 实现的行为树框架 behavior3ts，通过实例演示其使用方法，帮助读者掌握行为树的编写和使用技巧。

安装与导入

behavior3ts 可以通过 npm 包管理工具来进行安装，只需在项目根目录中运行如下命令即可：

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然后，在 TypeScript 代码中，我们需要通过引入 BehaviorTree、Composite、Decorator 等相关模块，来使用 behavior3ts 提供的各种类和方法：

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行为树结构

行为树是由节点（Node）和连接线（Edge）组成的树形结构，其中每个节点代表一种行为或决策，每个连接线则代表行为之间的联系和逻辑顺序。行为树的结构一般分为三种类型：组合节点（Composite）、装饰节点（Decorator）和行为节点（Action/Condition）。

组合节点

组合节点是行为树中的容器节点，可以组合多个子节点，形成一个完整的行为序列。组合节点主要分为如下几类：

  • Sequence
  • Priority
  • Parallel
  • RandomSequence
  • RandomPriority
  • MemSequence
  • MemPriority

以 Sequence 为例，它将所有子节点按照顺序执行，只有当所有子节点都返回 success 才返回 success，否则返回 failure。实现这个结构，我们可以这样编码：

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组合节点的作用相当于编程语言中的分支结构，可以按照一定的规则判断子节点的执行顺序和停止条件。在 behavior3ts 中，组合节点还提供了多种预设的混合类型，可以更好地适配各种行为树需求。

装饰节点

装饰节点是行为树中的修饰性节点，可以用来修改或限制节点的执行情况，例如执行次数、执行时间、优先级等。装饰节点的常用类型有以下几种：

  • Repeater
  • MaxTime
  • Inverter
  • Succeeder
  • Failer
  • Error
  • UntilSuccess
  • UntilFailure

以 Repeater 为例，它将子节点无限次执行，直到某个子节点返回 failure 或达到指定执行次数为止。实现这个结构，我们可以这样编码：

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装饰节点的作用相当于编程语言中的函数或方法，可以对子节点进行递归或循环调用，并在适当的时候返回或传递数据。

行为节点

行为节点是行为树中的基本执行单元，用来实现具体的行为操作或状态判断。行为节点的类型一般分为 Action（直接执行某项操作）和 Condition（判断某项条件）两种。例如：

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实际上，以上三种节点的区别并不是非常明显，它们的代码实现都很相似，都需要重写父类的 doAction 或 checkCondition 方法，并在其中进行具体的执行或判断操作。

实例演示

下面，我们通过一个实际的场景来演示 behavior3ts 的使用方法。该场景是一个玩具汽车遥控器的示例，用户可以通过控制器上的四个方向按钮，控制玩具车沿同一方向前进或后退。具体来说，该场景需要实现如下功能：

  • 当用户按下前进或后退按钮时，玩具车会向前或向后移动一定距离，然后停止。
  • 当用户再次按下同一方向的按钮时，玩具车会再次移动，直到再次按下另一方向的按钮或到达终点位置。
  • 当用户按下相反方向的按钮时，玩具车会停止前一种移动方式，立即转向并开始相反方向的移动。

按照上述需求，我们可以设计如下的行为树结构：

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其中，Sequence 表示按一定的顺序执行两个子节点，Selector 表示按优先级执行两个子节点中的一项，Repeater 表示循环执行一个子节点，直到达到指定次数或条件不满足为止，Move 表示控制玩具车向前或向后移动一定距离，Wait 表示等待一段时间，Action 表示停止玩具车。

在代码中，我们可以这样实现这个行为树：

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在上面的代码中，我们首先定义了一个行为树类 MyBehaviorTree，该类继承自 Composite 类，表示组合节点顺序执行两个子节点。其中，第一个子节点是一个 Selector 选择节点，表示按照一定的优先级执行两个子节点中的一个。具体来说，该选择节点包含了两个子节点：一个循环节点 Repeater，一个行为节点 Action。

循环节点 Repeater 表示按照一定的次数（如 3 次）执行一个子节点，该子节点在具体实现中，会判断当前行动方向（direction）并执行前进或后退操作。该循环节点包含了一个 Sequence 顺序节点，用来按照一定的顺序执行两个子节点：行动（Move）和等待（Wait）。行动节点 Move 的作用是让玩具车向当前行动方向前进或后退一定距离（如 10px），等待节点 Wait 则是停顿一段时间（如 1s），以模拟玩具车到达目的地的效果。

行为节点 Action 则表示停止当前的移动操作，该节点实现中，会将当前行动方向（direction）置为 0，从而停止所有的移动操作。

最后，我们在代码中通过 blackboard 对象来设置行为树的上下文信息，包括当前行动方向（direction）、玩具车当前位置（x）和目标位置（targetX）。在行为树运行时，首先会执行 MyBehaviorTree 类的构造函数，生成一条完整的行为树，然后调用 Composite.tick() 方法来执行该树，并根据子节点的执行结果，返回 success 或 failure。

总结

通过以上代码实例，我们可以看到，行为树在前端开发领域中有着广泛的应用场景和实现方法。无论是游戏编程、人工智能还是用户交互等领域，行为树都可以提供一种简洁高效的算法实现，优化程序运行效率，提高代码的可读性和可维护性。

另外，使用 behavior3ts 框架可以大大简化行为树的实现和调试过程，提高开发效率，减少出错的可能性。虽然 behavior3ts 的学习门槛较高，但一旦掌握了其中的设计思想和使用技巧，就可以轻松实现各种复杂的行为树结构和逻辑，为项目的开发和部署提供了强有力的支持。

来源：JavaScript中文网 ，转载请联系管理员！ 本文地址：https://www.javascriptcn.com/post/600572c881e8991b448e8f29

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