行为树

行为树（Behavior Tree,BT）是一种构建在自主智能体（例如机器人或者电脑游戏中的虚拟实体）中不同任务（假设某个活动以某种方式分解为可以重用的子活动，这些子活动称为任务，有时也称为动作或者控制模式）中间切换的方法，是创建具有“模块化(modular)和反应性(reactive)复杂系统的一种有效的方式”。BT是一个有向的根树，根节点就是root节点，作为行为树的入口，节点类型为Root,每个行为树有且只有一个Root类型节点；内部节点称为控制流节点，叶节点称为执行节点，所有的叶子节点的类型一定是Action，同时Action类型的节点一定不能作为非叶子节点来使用。
非叶子节点也称为组合节点Composition，可以有一个或多个子节点，root节点一定只有一个子节点，没有父节点，其他的节点都有一个父节点和子节点。
行为树由多种不同类型的节点组成，这些节点都会返回三种状态中的一种作为节点的运行结果。三种状态分别是：

成功 - Success
失败 - Failure
运行中 - Running

执行方式： BT从生成给定频率的时钟信号的根节点开始执行，这些信号(Tick)允许执行一个节点，并传递选中节点的一个或者多个子节点。当切仅当节点接收时钟信号时才会执行该节点，并将结果返回给父节点。

控制流节点（组合节点）

序列（sequence）

标志：—>（单箭头）
功能：将时钟信号从左侧开始发送到其子节点，直到找到返回“失败”或者“执行”的子节点，然后将其返还到父节点当中，当且仅当所有的子节点返回成功时，该节点才返回“成功”，当有一个节点返回“执行”或者“失败”时，序列节点不会把时钟信号路由到下一个子节点。
逻辑：与

示例：
走向门、进门、关门等一系列连续动作。整个过程可以描述成这样：次序节点 ->Walk to Door (Success) ->次序节点（Running） ->Open Door (Success) ->次序节点（Running） ->Walk through Door (Success) ->次序节点（Running） ->Close Door (Success) ->次序节点（Running） -> 向次序节点的父节点返回 Success。
伪代码：

Function Tick()for i <—— 1 to N dochildStatus <——child(i).Tick()if childStatus = Running thenreturn Runningelse if childStatus = Failure thenreturn Failurereturn Success

回退（fallback)：选择器节点，优先选择器节点

标志：问号？
功能：将时钟信号从左开始发送到子节点，直到找到返回成功或者执行的子节点，然后将成工或者执行返回到父节点，当且仅当所有的子节点返回失败时才返回失败
逻辑：或
伪代码：

Function Tick()for i <—— 1 to N dochildStatus <——child(i).Tick()if childStatus = Running thenreturn Runningelse if childStatus = Success thenreturn Successreturn Failure

并行（parallel）

标志：双箭头方框
功能：将始终发送到所有的子节点，如果M个子节点返回成功，则返回成功，如果N-M+1个子节点返回失败，则返回失败，否则返回执行，N为子节点的数量，M<=N为用户自定义的阈值

装饰器

功能：只能带有一个子节点的控制流节点，该节点根据用户定义的规则操纵其子节点的返回状态，并根据预定义的规则有选择的触发子节点。例如：反转装饰器：反转子节点的成功或者失败状态，最多尝试N次的装饰器：只允许其子节点失败N次，并总是返回失败而不执行子节点。
符号：菱形◆
类型：

逆变节点
成功节点
重复节点

带内存的控制流节点

引入内存节点是为了让设计者避免不必要的重新执行某些节点，带内存的控制流节点始终能够记住子节点是否返回了成功或者失败，从而避免子节点的重新执行，直到整个序列节点或者回退节点以成功或者失败结束，当父节点返回成功或者失败时，内存将被清除。

执行节点

叶节点是最低层的节点，它们不会拥有子节点。叶节点是最强大的节点类型，它们是真正让你行为树做具体事情的节点。通过与组合节点和装饰器节点的配合，再加上你自己对叶子节点功能的定义，你可以实现非常复杂的、智能的 AI 行为逻辑。拿代码作为类比的话，组合节点和修饰节点就好比那些改变代码 Flow( 工作流程 ) 的 If 判断和 While 循环等等，而叶节点就是那些真正起作用的被调用的方法，去让角色做具体的事情。

动作（action）

功能：接收到时钟消息时，执行命令，动作执行完成返回成功，动作执行失败，返回失败，动作正在运行，返回执行。
符号：方框
伪代码：

Function Tick()ExecuteCommand()if action-succeeded thenreturn Successelse if action-filed then return Failure elsereturn Running

注意：动作执行频率可能比BT本身频率更高。

条件（condition）

功能：接收到时钟时，检查一个命题（条件），返还成功或者失败，永远不会返回执行状态。
符号：椭圆
伪代码：

Function Tick()if condition-ture thenreturn Successelse ruturn Failure

参考文献：

1.https://www.gamasutra.com/blogs/ChrisSimpson/20140717/221339/Behavior_trees_for_AI_How_they_work.php
2.Michele Colledanchise.elt,behavior tree in robotics and AI:an introduction[M].

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