Методы искусственного интеллекта (ИИ) в компьютерных играх

В данном примере производится инициализация матрицы игрового мира и расстановка объектов. Здесь мы, помимо объекта-игрока и объекта-преследователя, разместили на игровом поле несколько стен (рис. 12.2.).

С их помощью можно заметить, что объект-преследователь может выполнять свои функции лишь на открытом пространстве. Если между преследователем и игроком находится стена – преследователь упирается в нее, перемещаясь вдоль стены до тех пор, пока либо не окажется на свободном пространстве, либо – не окажется строго напротив объекта-игрока. Наш преследователь не способен обходить препятствия – преследованием с обходом препятствий мы займемся ниже, а пока продолжим рассмотрение классов игры.

В листинге 12.2. приведен код класса gBaseClass.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_1.GameObj
{
    
    public class gBaseClass : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        Texture2D sprTexture;
        public Vector2 sprPosition;
        public Rectangle sprRectangle;
        //Прямоугольник, представляющий игровое окно
        public Rectangle scrBounds;
        //Скорость объекта
        public float sprSpeed;
        public gBaseClass(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game)
        {
            sprTexture = _sprTexture;
            //Именно здесь производится перевод индекса элемента массива
            //в координаты на игровом экране
            sprPosition = _sprPosition * 64;
            sprRectangle = _sprRectangle;
            scrBounds = new Rectangle(0, 0,
             game.Window.ClientBounds.Width,
             game.Window.ClientBounds.Height);
        }

        
        public override void Initialize()
        {
            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// Allows the game component to update itself.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Provides a snapshot of timing values.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            base.Update(gameTime);
        }
        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            SpriteBatch sprBatch =
                (SpriteBatch)Game.Services.GetService(typeof(SpriteBatch));
            sprBatch.Draw(sprTexture, sprPosition, Color.White);
            base.Draw(gameTime);
        }
        //Проверка на столкновение с каким-либо объектом
       public bool IsCollideWithObject(gBaseClass spr)
        {
            return (this.sprPosition.X + this.sprRectangle.Width > spr.sprPosition.X 
                        this.sprPosition.X < spr.sprPosition.X + spr.sprRectangle.Width 
                        this.sprPosition.Y + this.sprRectangle.Height > spr.sprPosition.Y 
                        this.sprPosition.Y < spr.sprPosition.Y + spr.sprRectangle.Height);


        }
        //Процедуры для перемещения объекта
        public void MoveUp(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y -= speed;
        }
        public void MoveDown(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y += speed;
        }
        public void MoveLeft(float speed)
        {
            this.sprPosition.X -= speed;
        }
        public void MoveRight(float speed)
        {
            this.sprPosition.X += speed;
        }
        //Проверка на столкновение со стеной
       public bool IsCollideWithWall()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Wall)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr)) return true;
                }
            }

            return false;
        }
        //Проверка на столкновение с границами экрана
       public void Check()
        {
            if (sprPosition.X < scrBounds.Left)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Left;
            }
            if (sprPosition.X > scrBounds.Width - sprRectangle.Width)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Width - sprRectangle.Width;
            }
            if (sprPosition.Y < scrBounds.Top)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Top;
            }
            if (sprPosition.Y > scrBounds.Height - sprRectangle.Height)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Height - sprRectangle.Height;
            }
        }

    }
}

Мы включили в этот класс методы и свойства, которые будем использовать и для объекта игрока и для объекта-преследователя. Они знакомы вам по проекту P5_1.

Теперь рассмотрим код класса Wall – (листинг 12.3.) мы приводим его здесь лишь для полноты изложения – он не претерпел изменений.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_1.GameObj
{
    public class Wall : gBaseClass
    {
        public Wall(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            // TODO: Construct any child components here
        }

        public override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization code here

            base.Initialize();
        }

        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // TODO: Add your update code here

            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;


namespace P8_1.GameObj
{
    public class Me : gBaseClass
    {
        public Me(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            sprSpeed = 2;
            // TODO: Construct any child components here
        }
        
        public override void Initialize()
        {

            base.Initialize();
        }

        public void IsCollideWithAny()
        {
            //Заводим переменную для временного хранения
            //ссылки на объект, с которым столкнулся игровой объект
            gBaseClass FindObj = null;
            //Проверка на столкновение с объектами Enemy
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Enemy)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr))
                    {
                        FindObj = spr;
                    }
                }
            }

            if (FindObj != null)
            {

                this.Dispose();
            }
        }

        //Процедура, отвечающая за перемещение игрового объекта
        void Move()
        {
            KeyboardState kbState = Keyboard.GetState();
            //При нажатии кнопки "Вверх"
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                    MoveUp(sprSpeed);

                    while (IsCollideWithWall())
                    {
                        MoveDown((sprSpeed / 10));
                    }
                }

            //При нажатии кнопки "Вниз"
            //Происходит обычная процедура перемещения
            //объекта с проверкой
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                MoveDown(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveUp((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Точно так же обрабатывается
            //нажатие кнопки "Влево"
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                MoveLeft(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveRight((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Аналогично - перемещение вправо
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                MoveRight(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveLeft((sprSpeed / 10));
                }
            }

        }
        
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // TODO: Add your update code here
            //Вызовем процедуру перемещения объекта по клавиатурным командам
            Move();
            //Проверим, не вышел ли он за границы экрана, если надо
            //исправим его позицию
            Check();
            IsCollideWithAny();
            base.Update(gameTime);
        }

    }
}

Объект класса Me умеет перемещаться по клавиатурным командам, не выходя за границы экрана, останавливаться, "натыкаясь" на стену, а при столкновении с объектом-преследователем объект класса Me уничтожается. Алгоритм преследования реализован в коде класса Enemy (листинг 12.5.).

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_1.GameObj
{
    public class Enemy : gBaseClass
    {
        Vector2 Direction;
        public Enemy(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            sprSpeed = 1;
            Direction = new Vector2(0, 0);
            // TODO: Construct any child components here
        }

        public override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization code here

            base.Initialize();
        }
        //Вычисление направления на объект-игрока и передвижение в
        //этом направлении
        void SeekAndDestroy()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Me)))
                {
                    //найдем разницу между координатами преследователя и
                    //игрока
                    Direction  = (this.sprPosition - spr.sprPosition);
                    //Если разность по X положительная
                    //переместим преследователя влево
                    //с учетом того, что стены для него 
                    //непроницаемы.
                    if (Direction.X > 0)
                    {
                        MoveLeft(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveRight((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При отрицательной разности по X
                    //переместим объект вправо
                    if (Direction.X < 0)
                    {
                        MoveRight(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveLeft((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При положительной разности по Y
                    //переместим объект вверх
                    if (Direction.Y > 0)
                    {
                        MoveUp(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveDown((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При отрицательной разности по Y переместим
                    //объект вниз
                    if (Direction.Y < 0)
                    {
                        MoveDown(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveUp((sprSpeed / 10));
                        }
                        
                    }

                }
            }
        }

        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // Перемещение к объекту игрока
            SeekAndDestroy();
            //Проверка на столкновение с границами экрана
            Check();
            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

На каждом шаге игрового цикла объект-преследователь сравнивает свои координаты и координаты объекта игрока и проводит необходимую коррекцию своей позиции.

Как мы уже отмечали, наш объект-преследователь не умеет обходить препятствия. Рассмотрим реализацию алгоритма преследования с обходом препятствий.

Реализация алгоритма перемещения с обходом препятствий

Существует немало алгоритмов поиска пути на карте с препятствиями. Один из них заключается в следующем – объект двигается по карте, "держась рукой" за стену. Объект перемещается вдоль стен, выполняя повороты лишь в одну сторону, таким образом он гарантированно обойдет все места на карте, вдоль которых находятся стены или другие границы. Это достаточно простой алгоритм, подходящий для несложных игр. В играх более сложных его применение может вызвать отрицательные эмоции у игрока – поэтому в таких играх следует применять более сложные алгоритмы. Например, для поиска кратчайшего пути между двумя точками можно применить популярный алгоритм A^*, для исследования игрового мира – алгоритм на основе "сенсоров", которыми обладает игровой персонаж.

Мы используем комбинированный алгоритм – он рассчитан на действия в трех ситуациях. Во-первых, если объект-преследователь "видит" объект-цель – он перемещается к ней в свободном пространстве – так же, как в вышеописанном примере. Если объект-преследователь теряет цель – например – она ушла из пределов прямой досягаемости – он действует различным образом в зависимости от того, находится ли он в свободном пространстве или около стены или границы экрана. Если преследователь находится в свободном пространстве – он перемещается в нем на случайные расстояния, делая повороты. Если он находится около стены – он продолжает обход игрового мира. Как правило, объект, находящийся в свободном пространстве некоторое время "блуждает" по нему – если он снова "увидит" объект-цель – он начнет преследовать его, если он столкнется со стеной или с границей экрана – он продолжит обход игрового мира.

Создадим новый проект P8_2 на основе проекта P8_1. Ранее объект-преследователь перемещался в направлении объекта-цели, мог передвигаться вдоль вертикальных "стен", но даже простейшая конфигурация из препятствий была способна задержать его. Теперь же мы реализуем в объекте-преследователе алгоритм обхода препятствий

Состав проекта, по сравнению с проектом P8_1, не изменился, однако код объектов и основного игрового класса претерпел некоторые изменения. Ниже приведен полный код проекта P8_2.

В листинге 12.6. приведен код класса Game1.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Net;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;

namespace P8_2
{
    
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        SpriteBatch spriteBatch;
        Texture2D txtBackground;
        Texture2D txtEnemy;
        Texture2D txtMe;
        Texture2D txtWall;
        //Массив для конструирования уровня
        public int[,] Layer;
        Rectangle recBackround = new Rectangle(0, 0, 640, 512);
        Rectangle recSprite = new Rectangle(0, 0, 64, 64);

        public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
        }

        protected override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization logic here
            Layer = new int[8, 10] { 
            { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, 
            { 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0 }, 
            { 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0 }, 
            { 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0 }, 
            { 0, 5, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0 }, 
            { 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 },
            { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 6 },
            { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
            };
            //Устанавливаем разрешение игрового окна
            //640х512

            graphics.PreferredBackBufferWidth = 640;
            graphics.PreferredBackBufferHeight = 512;
            graphics.ApplyChanges();
            base.Initialize();
        }

        protected override void LoadContent()
        {
            // Create a new SpriteBatch, which can be used to draw textures.
            spriteBatch = new SpriteBatch(GraphicsDevice);
            Services.AddService(typeof(SpriteBatch), spriteBatch);
            txtBackground = Content.Load<Texture2D>("background");
            txtEnemy = Content.Load<Texture2D>("enemy");
            txtMe = Content.Load<Texture2D>("me");
            txtWall = Content.Load<Texture2D>("wall");
            //Вызываем процедуру расстановки объектов в игровом окне
            AddSprites();

            // TODO: use this.Content to load your game content here
        }
        //Процедура расстановки объектов в игровом окне
        void AddSprites()
        {
            //Переменные для временного хранения адреса
            //объекта-игрока
            int a = 0, b = 0;
            //Просматриваем массив Layer
            for (int i = 0; i < 8; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 10; j++)
                {
                    //Если элемент с индексом (i,j) равен 1 - 
                    //устанавливаем в соответствующую позицию элемент с
                    //номером 1, то есть - стену
                    if (Layer[i, j] == 1)
                        Components.Add(new GameObj.Wall(this, ref txtWall, new Vector2(j, i), recSprite));
                    if (Layer[i, j] == 5)
                        Components.Add(new GameObj.Enemy(this, ref txtEnemy, new Vector2(j, i), new Rectangle(0, 0, 32, 32)));
                    //Если обнаружен объект игрока - запишем его координаты
                    if (Layer[i, j] == 6)
                    {
                        a = i;
                        b = j;
                    }
                }
            }
            //Последним установим объект игрока - так он гарантированно
            //расположен поверх всех остальных объектов
            Components.Add(new GameObj.Me(this, ref txtMe, new Vector2(b, a), new Rectangle(0, 0, 32, 32)));
        }

        protected override void UnloadContent()
        {
        }
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            base.Update(gameTime);
        }

        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            spriteBatch.Begin();
            //выведем фоновое изображение
            spriteBatch.Draw(txtBackground, recBackround, Color.White);
            //Выведем игровые объекты
            base.Draw(gameTime);
            spriteBatch.End();
        }
    }
}

На рис. 12.3. вы можете видеть карту этого проекта.

В листинге 12.7. вы можете найти код класса gBaseClass

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_2.GameObj
{
    /// <summary>
    /// This is a game component that implements IUpdateable.
    /// </summary>
    public class gBaseClass : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        Texture2D sprTexture;
        public Vector2 sprPosition;
        public Rectangle sprRectangle;
        //Прямоугольник, представляющий игровое окно
        public Rectangle scrBounds;
        //Скорость объекта
        public float sprSpeed;
        public gBaseClass(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game)
        {
            sprTexture = _sprTexture;
            //Именно здесь производится перевод индекса элемента массива
            //в координаты на игровом экране
            sprPosition = _sprPosition * 64;
            sprRectangle = _sprRectangle;
            scrBounds = new Rectangle(0, 0,
             game.Window.ClientBounds.Width,
             game.Window.ClientBounds.Height);
        }

        public override void Initialize()
        {
            base.Initialize();
        }

        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            base.Update(gameTime);
        }
        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            SpriteBatch sprBatch =
                (SpriteBatch)Game.Services.GetService(typeof(SpriteBatch));
            sprBatch.Draw(sprTexture, sprPosition, Color.White);
            base.Draw(gameTime);
        }
        //Проверка на столкновение с каким-либо объектом
        public bool IsCollideWithObject(gBaseClass spr)
        {
            return (this.sprPosition.X + this.sprRectangle.Width > spr.sprPosition.X 
                        this.sprPosition.X < spr.sprPosition.X + spr.sprRectangle.Width 
                        this.sprPosition.Y + this.sprRectangle.Height > spr.sprPosition.Y 
                        this.sprPosition.Y < spr.sprPosition.Y + spr.sprRectangle.Height);


        }
        //Процедуры для перемещения объекта
        public void MoveUp(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y -= speed;
        }
        public void MoveDown(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y += speed;
        }
        public void MoveLeft(float speed)
        {
            this.sprPosition.X -= speed;
        }
        public void MoveRight(float speed)
        {
            this.sprPosition.X += speed;
        }
        //Проверка на столкновение со стеной
        public bool IsCollideWithWall()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Wall)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr)) return true;
                }
            }

            return false;
        }
        //Проверка на столкновение с границами экрана
        public void Check()
        {
            if (sprPosition.X < scrBounds.Left)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Left;
            }
            if (sprPosition.X > scrBounds.Width - sprRectangle.Width)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Width - sprRectangle.Width;
            }
            if (sprPosition.Y < scrBounds.Top)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Top;
            }
            if (sprPosition.Y > scrBounds.Height - sprRectangle.Height)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Height - sprRectangle.Height;
            }
        }
        public bool CheckBounds()
        {
            return ((sprPosition.X < scrBounds.Left|
                sprPosition.X > scrBounds.Width - sprRectangle.Width|
                sprPosition.Y < scrBounds.Top|
                sprPosition.Y > scrBounds.Height - sprRectangle.Height));

        }
        

    }
}

Листинг 12.8. содержит код класса Wall.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_2.GameObj
{
    public class Wall : gBaseClass
    {
        public Wall(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            // TODO: Construct any child components here
        }

        
        public override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization code here

            base.Initialize();
        }

        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // TODO: Add your update code here

            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

Листинг 12.9. содержит код класса Me.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;


namespace P8_2.GameObj
{
    public class Me : gBaseClass
    {
        public Me(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            sprSpeed = 2;
            // TODO: Construct any child components here
        }
        
        public override void Initialize()
        {

            base.Initialize();
        }

        public void IsCollideWithAny()
        {
            //Заводим переменную для временного хранения
            //ссылки на объект, с которым столкнулся игровой объект
            gBaseClass FindObj = null;


            //Проверка на столкновение с объектами Enemy
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Enemy)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr))
                    {
                        FindObj = spr;
                    }
                }
            }

            if (FindObj != null)
            {

                this.Dispose();
            }
        }

        //Процедура, отвечающая за перемещение игрового объекта
        void Move()
        {
            KeyboardState kbState = Keyboard.GetState();
            //При нажатии кнопки "Вверх"
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                MoveUp(sprSpeed);

                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveDown((sprSpeed / 10));
                }
            }

            //При нажатии кнопки "Вниз"
            //Происходит обычная процедура перемещения
            //объекта с проверкой
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                MoveDown(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveUp((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Точно так же обрабатывается
            //нажатие кнопки "Влево"
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                MoveLeft(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveRight((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Аналогично - перемещение вправо
            if (kbState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                MoveRight(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveLeft((sprSpeed / 10));
                }
            }

        }

        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // TODO: Add your update code here
            //Вызовем процедуру перемещения объекта по клавиатурным командам
            Move();
            //Проверим, не вышел ли он за границы экрана, если надо
            //исправим его позицию
            Check();
            IsCollideWithAny();
            base.Update(gameTime);
        }

    }
}

Листинг 12.10. содержит код класса Enemy. Именно здесь реализован алгоритм обхода препятствий.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P8_2.GameObj
{
    
    public class Enemy : gBaseClass
    {
        Vector2 Direction;
        //Переменная, задающая первоначальное направление
        //движения
        int WhereToMove = 1;
        //Генератор случайных чисел
        Random r = new Random();
        //Переменная для исключения повторного
        //поворота объекта при движении вдоль
        //стены или границы экрана
        bool flag = true;
        //Переменная для исключения повторного поворота объекта
        //при движении в свободном пространстве
        bool flag1 = false;
        //Количество ходов в свободном пространстве перед
        //поворотом значение
        int FreeMoveCount = 150;

        public Enemy(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle)
        {
            sprSpeed = 1;
            Direction = new Vector2(0, 0);
            // TODO: Construct any child components here
        }

        public override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization code here

            base.Initialize();
        }

        //Функция для реализации "взгляда" объекта. Если он видит
        //объект преследования - возвращает True, иначе - False
        bool simulateMove(Vector2 testPosition)
        {
            //Находится ли объект игрока так, что объект
            //управляемый компьютером может "видеть" его.
            //Предположим, что да
            bool IsCollide = true;
            bool CollisionDetected = false;
            Vector2 Dir;
            Vector2 OldPosition = this.sprPosition;
            if (testPosition.X == -1  testPosition.Y == -1)
            {
                foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
                {

                    if (spr.GetType() == (typeof(Me)))
                    {

                        while (CollisionDetected == false)
                        {
                            Dir = (this.sprPosition - new Vector2 (spr.sprPosition.X, spr.sprPosition .Y));
                            if (Dir.X > 0) MoveLeft(Math.Abs(Dir.X / 100));
                            if (Dir.X < 0) MoveRight(Math.Abs(Dir.X / 100));
                            if (Dir.Y > 0) MoveUp(Math.Abs(Dir.Y / 100));
                            if (Dir.Y < 0) MoveDown(Math.Abs(Dir.Y / 100));
                            if (IsCollideWithWall())
                            {
                                CollisionDetected = true;
                                IsCollide = false;

                            }
                            if (IsCollideWithObject(spr))
                            {
                                CollisionDetected = true;
                                IsCollide = true;


                            }
                            

                        }
                    }
                }

            }
            else //Проверяем на столкновение объекта и стены
                //эта часть функции реализует "зрение" объекта
            {
                while (CollisionDetected == false)
                {
                    Dir = (this.sprPosition - testPosition);
                    if (Dir.X > 0) MoveLeft(Math.Abs(Dir.X / 100));
                    if (Dir.X < 0) MoveRight(Math.Abs(Dir.X / 100));
                    if (Dir.Y > 0) MoveUp(Math.Abs(Dir.Y / 100));
                    if (Dir.Y < 0) MoveDown(Math.Abs(Dir.Y / 100));
                    if (IsCollideWithWall())
                    {
                        CollisionDetected = true;
                        IsCollide = true;

                    }
                    if (CheckBounds())
                    {
                        CollisionDetected = true;
                        IsCollide = true;
                    }
                    if (Math.Abs(Dir.X) < 0.1  Math.Abs(Dir.Y) < 0.1)
                    {
                        CollisionDetected = true;
                        IsCollide = false;
                    }
                }

            }


            this.sprPosition = OldPosition;
            return IsCollide;

        }
        
        
        
        
        void SeekAndDestroy()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Me)))
                {
                    //найдем разницу между координатами преследователя и
                    //игрока
                    Direction = (this.sprPosition - spr.sprPosition);
                    //Если разность по X положительная
                    //переместим преследователя влево
                    //с учетом того, что стены для него 
                    //непроницаемы.
                    if (Direction.X > 0)
                    {
                        MoveLeft(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveRight((sprSpeed / 10));
                        }
                       
                    }
                    //При отрицательной разности по X
                    //переместим объект вправо
                    if (Direction.X < 0)
                    {
                        MoveRight(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveLeft((sprSpeed / 10));
                        }
                     
                    }
                    //При положительной разности по Y
                    //переместим объект вверх
                    if (Direction.Y > 0)
                    {
                        MoveUp(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveDown((sprSpeed / 10));
                        }
                   
                    }
                    //При отрицательной разности по Y переместим
                    //объект вниз
                    if (Direction.Y < 0)
                    {
                        MoveDown(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveUp((sprSpeed / 10));
                        }

                    }

                }
            }
        }
        //Движение вдоль стены или в свободном пространстве
        //Направление движения
        //1 - влево
        //2 - вправо
        //3 - вверх
        //4 - вниз
        void WallWalk(int Direction)
        {
            if (Direction == 1)
            {

                MoveLeft(sprSpeed);
          
            }

            if (Direction == 2)
            {

                MoveRight(sprSpeed);
             
            }
            if (Direction == 3)
            {
                MoveUp(sprSpeed);

            }
            if (Direction == 4)
            {
                MoveDown(sprSpeed);
            
            }

        }
        /// <summary>
        /// Allows the game component to update itself.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Provides a snapshot of timing values.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            
            //Если на пути нет препятствий
            //Перемещение к объекту игрока
         

            if (simulateMove(new Vector2(-1, -1)))
            {
                SeekAndDestroy();
                
            }
            else 
            {
                //Перемещение вдоль стены или в 
                //свободном пространстве
                WallWalk(WhereToMove);

                //Разрешить повороты вдоль стены
                flag = true;


                if (IsCollideWithWall() | CheckBounds())
                {
                    //Разрешить повороты в пространстве
                    //Найдя "разрыв" в стене объект повернет в него
                    flag1 = true;

                    //
                    if (WhereToMove == 1  flag)
                    {
                        WhereToMove = 3;
                        //Если сделан поворот
                        //Нельзя сразу же делать поворот в другую сторону
                        flag = false;
                    }
                    if (WhereToMove == 2  flag)
                    {

                        WhereToMove = 4;
                        flag = false;
                    }
                    if (WhereToMove == 3  flag)
                    {
                        WhereToMove = 2;
                        flag = false;
                    }
                    if (WhereToMove == 4  flag)
                    {
                        WhereToMove = 1;
                        flag = false;
                    }
                }
                
                //Блок обработки перемещений в пространстве
                //и в "разрывах" стен

                //Если выполнено количество шагов, заданное
                //в переменной FreeMoveCount
                //Установить новое случайное значение для этой переменной
                //Разрешить повороты в свободном пространстве
                if (FreeMoveCount <0)
                {
                    FreeMoveCount = r.Next(20, 100);
                    flag1 = true;
                }

                //Если не было поворота вдоль стены
                //И разрешены повороты в пространстве
                //И выше объекта нет препятствия
                //То - сменить направление движения на "вверх"
                //После
                if (flagflag1  WhereToMove == 2  simulateMove(new Vector2(this.sprPosition.X, this.sprPosition.Y - 5)) == false)
                {
                    WhereToMove = 3;
                    flag1 = false;
                    flag = false;
                }
                //Если при движении вверх обнаруживаем, что нет препятствия слева
                //поворачиваем влево

                if (flagflag1  WhereToMove == 3  simulateMove(new Vector2(this.sprPosition.X - 5, this.sprPosition.Y)) == false)
                {
                    WhereToMove = 1;
                    flag1 = false;
                    flag = false;
                }
                
                //Если при движении влево обнаруживаем, что нет препятсвия внизу
                //двигаемся вниз
                if (flagflag1  WhereToMove == 1  simulateMove(new Vector2(this.sprPosition.X, this.sprPosition.Y + 5)) == false)
                {
                    WhereToMove = 4;
                    flag1 = false;
                    flag = false;
                }
                
                //Если двигались вниз и обнаружили, что справа нет препятствия
                //Двигаемся вправо
                if (flagflag1  WhereToMove == 4  simulateMove(new Vector2(this.sprPosition.X + 5, this.sprPosition.Y)) == false)
                {
                    WhereToMove = 2;
                    flag1 = false;
                    flag = false;
                }
               
            }
           
            //Проверка на столкновение с границами экрана
            Check();
            //Уменьшаем на 1 количество допустимых ходов в 
            //свободном пространстве
            FreeMoveCount--;
            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

Комментарии к коду раскрывают особенности алгоритма.

Выводы

Задача реализации искусственного интеллекта в игровых программах сталкивается с двумя ограничениями. Во-первых – чем сложнее и продуманнее эта система, и чем лучше она, в результате, работает – тем естественнее ведут себя персонажи. Во-вторых – игровые программы требуют немало вычислительных ресурсов, поэтому любое усложнение – в том числе – усложнение системы ИИ – ведет к падению производительности. Поэтому программисты вынуждены идти на компромисс – максимально упрощать систему ИИ таким образом, чтобы ее работа не тормозила выполнение игры. Результаты такого упрощения обычно выражаются в некоторых странностях в поведении персонажей. Например, персонаж может "застрять" в двери или в каком-нибудь другом месте карты, при прохождении которого ИИ, встроенный в игру, не предусматривает однозначного решения. При разработке системы ИИ широко применяется предварительный просчет возможных действий персонажей, после чего полученные данные применяются в ходе игры. Например, предварительно может быть составлена карта обхода местности, которая предусматривает указание путей прохождения и точек, в которых требуются какие-то особые действия персонажа – прыжок для преодоления препятствия, поворот, выполнение определенной манипуляции с другими объектами игрового мира. Обычно игровые персонажи имеют комбинированный ИИ. Например, заранее могут быть просчитаны возможные пути прохождения карты, а если при прохождении персонаж сталкивается с какими-либо подвижными объектами, он ведет себя уже не в соответствии с общей картой прохождения, а в соответствии с правилами обхода локальных препятствий.

Задание

Разработайте игровой проект – клон игры "Battle City" - симулятор танкового боя на карте, подобной карте, применяемой в наших примерах. Создайте следующие объекты карты:

Пример реализации этой учебной игры вы можете найти в одном из следующих занятий.