1295.13 Parallel 노드의 의사 코드

1. 기본 의사 코드

Parallel 노드의 핵심 동작을 의사 코드(pseudocode)로 표현하면 다음과 같다. 이 의사 코드는 Colledanchise와 Ögren(2018)의 형식적 정의를 기반으로 하되, BehaviorTree.CPP의 구현 세부 사항을 반영한다.

Algorithm: ParallelNode::tick()
Input: children[1..N], success_threshold M, failure_threshold K
Output: NodeStatus {SUCCESS, FAILURE, RUNNING}

1   success_count ← 0
2   failure_count ← 0
3
4   for i ← 1 to N do
5       if completed[i] = true then
6           status ← last_status[i]
7       else
8           status ← children[i].executeTick()
9           if status ≠ RUNNING then
10              completed[i] ← true
11              last_status[i] ← status
12          end if
13      end if
14
15      if status = SUCCESS then
16          success_count ← success_count + 1
17      else if status = FAILURE then
18          failure_count ← failure_count + 1
19      end if
20  end for
21
22  if success_count ≥ M then
23      haltRunningChildren()
24      resetCompletedFlags()
25      return SUCCESS
26  end if
27
28  if failure_count ≥ K then
29      haltRunningChildren()
30      resetCompletedFlags()
31      return FAILURE
32  end if
33
34  return RUNNING

2. 각 단계의 상세 설명

2.1 -2행: 카운터 초기화

매 틱마다 성공 카운터와 실패 카운터를 0으로 초기화한다. 이 카운터들은 현재 틱 시점의 전체 자식 상태를 집계하기 위한 임시 변수이다.

2.2 -20행: 자식 틱 전파 및 상태 수집 루프

모든 자식 C_1부터 C_N까지 순서대로 반복한다. 핵심 분기는 해당 자식이 이미 완료되었는지 여부에 따라 결정된다.

• 5-6행: 이전 틱에서 이미 최종 상태(SUCCESS 또는 FAILURE)를 반환한 자식은 재틱하지 않고, 저장된 마지막 상태를 그대로 사용한다. 이는 불필요한 재실행을 방지하는 최적화이다.
• 8행: 아직 완료되지 않은 자식에 executeTick()을 호출하여 틱을 전달한다.
• 9-11행: 반환된 상태가 RUNNING이 아니면(즉, SUCCESS 또는 FAILURE이면) 해당 자식을 완료 상태로 표시하고 마지막 상태를 저장한다.
• 15-19행: 반환된 상태에 따라 해당 카운터를 증가시킨다.

2.3 -26행: 성공 정책 평가

성공 카운터가 임계값 M 이상이면 SUCCESS를 반환한다. 반환 전에 아직 RUNNING 상태인 자식들을 중단(haltRunningChildren)하고, 완료 플래그를 초기화(resetCompletedFlags)한다.

2.4 -32행: 실패 정책 평가

실패 카운터가 임계값 K 이상이면 FAILURE를 반환한다. 마찬가지로 RUNNING 상태의 자식을 중단하고 플래그를 초기화한다.

2.5 행: RUNNING 반환

성공 조건도 실패 조건도 충족되지 않으면 RUNNING을 반환한다.

3. 보조 절차의 의사 코드

3.1 haltRunningChildren

Procedure: haltRunningChildren()
1   for i ← 1 to N do
2       if completed[i] = false then
3           children[i].haltNode()
4       end if
5   end for

완료되지 않은(즉, RUNNING 상태인) 모든 자식에 haltNode()를 호출한다. haltNode()는 자식 노드의 내부 상태를 정리하고, ROS2 액션 클라이언트와 연동된 경우 목표 취소 요청을 전송하며, 노드 상태를 IDLE로 재설정한다.

3.2 resetCompletedFlags

Procedure: resetCompletedFlags()
1   for i ← 1 to N do
2       completed[i] ← false
3       last_status[i] ← IDLE
4   end for

모든 자식의 완료 플래그와 저장된 상태를 초기화한다. 이 절차는 Parallel 노드가 SUCCESS 또는 FAILURE를 반환한 후 호출되어, 다음 번 실행에서 모든 자식이 초기 상태부터 시작하도록 보장한다.

3.3 ParallelNode::halt

Procedure: ParallelNode::halt()
1   for i ← 1 to N do
2       children[i].haltNode()
3   end for
4   resetCompletedFlags()
5   setStatus(IDLE)

상위 노드에 의해 Parallel 노드 자체가 중단되는 경우, 모든 자식을 무조건 중단하고 내부 상태를 초기화한다.

4. C++ 구현 코드

위 의사 코드를 BehaviorTree.CPP의 API 스타일에 맞추어 C++로 표현하면 다음과 같다.

NodeStatus ParallelNode::tick()
{
    size_t success_count = 0;
    size_t failure_count = 0;

    for (size_t i = 0; i < childrenCount(); i++)
    {
        TreeNode* child = children_nodes_[i];

        if (completed_[i])
        {
            // 이미 완료된 자식은 저장된 상태 사용
            if (last_status_[i] == NodeStatus::SUCCESS)
                success_count++;
            else if (last_status_[i] == NodeStatus::FAILURE)
                failure_count++;
            continue;
        }

        NodeStatus child_status = child->executeTick();

        switch (child_status)
        {
            case NodeStatus::SUCCESS:
                success_count++;
                completed_[i] = true;
                last_status_[i] = NodeStatus::SUCCESS;
                break;
            case NodeStatus::FAILURE:
                failure_count++;
                completed_[i] = true;
                last_status_[i] = NodeStatus::FAILURE;
                break;
            case NodeStatus::RUNNING:
                // 계속 실행 중
                break;
        }
    }

    if (success_count >= success_threshold_)
    {
        haltRunningChildren();
        resetCompletedFlags();
        return NodeStatus::SUCCESS;
    }

    if (failure_count >= failure_threshold_)
    {
        haltRunningChildren();
        resetCompletedFlags();
        return NodeStatus::FAILURE;
    }

    return NodeStatus::RUNNING;
}

5. 매 틱 재실행 변형의 의사 코드

완료된 자식도 매 틱마다 재실행하는 변형은 다음과 같이 단순화된다.

Algorithm: ParallelAllNode::tick()
Input: children[1..N], success_threshold M, failure_threshold K
Output: NodeStatus {SUCCESS, FAILURE, RUNNING}

1   success_count ← 0
2   failure_count ← 0
3
4   for i ← 1 to N do
5       status ← children[i].executeTick()
6       if status = SUCCESS then
7           success_count ← success_count + 1
8       else if status = FAILURE then
9           failure_count ← failure_count + 1
10      end if
11  end for
12
13  if success_count ≥ M then
14      haltRunningChildren()
15      return SUCCESS
16  end if
17
18  if failure_count ≥ K then
19      haltRunningChildren()
20      return FAILURE
21  end if
22
23  return RUNNING

이 변형에서는 completed 배열이 필요 없고, 매 틱마다 모든 자식에 무조건 틱을 전달한다. 조건 노드와 같이 상태가 동적으로 변할 수 있는 자식에 적합하다.

6. 의사 코드와 형식적 정의의 대응

의사 코드의 각 부분이 Parallel 노드의 형식적 정의와 어떻게 대응되는지를 정리하면 다음과 같다.

7. 참고 문헌

• Colledanchise, M., & Ögren, P. (2018). Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction. CRC Press.
• Faconti, D., & contributors. (2024). BehaviorTree.CPP Documentation. https://www.behaviortree.dev/

Version: 1.0-2026.04.03