元胞自动机与疏散模型的matlab算法,元胞自动机模拟多出口疏散模型的matlab实现...
元胞自动机与疏散模型的matlab算法,元胞自动机模拟多出口疏散模型的matlab实现...2019美赛D题算法之一~元胞自动机模拟多出口疏散模型的matlab实现通过设定危险度规则，使用基于双端队列的01bfs算法快速计算每个格子的危险度，使元胞自发地倾向危险度更低的方向来模拟人员疏散模型。设定规则：自发，社会力，网络计算危险度：元胞模拟：概率，社会力规定地图：每个小方格对应真实空间中0.4m*0.4m的空间；地图元素值：0代表墙壁，1代表行人，2代表空格，3及以上的数字代表出口，连续的出口方格具有相同的值，不同的出口值不同。危险度：按八个方向连通的走法，走到任一出口处所需的步数记为该方格的危险度。算法流程读入地图；计算危险度：以每个出口为起点进行基于双端队列的01bfs算法，使用这种做法可以在O ( 空 方 格 数 ∗ 出 口 个 数 ) O(空方格数*出口个数)O(空方格数∗出口个数)内计算出每个空格的危险度。算法：将所有方格的危险度记为-1.记当前出口编号为3；初始化队列，将属于该出口的任一方格加入队列头部，记录其危险度为0.取出队列头所存储的下标，记为当前格。遍历扫描当前格周围的8个格子，记为目标格。如果目标格与当前格同属于当前出口的方格，那么目标格的预期危险度是0，否则目标格的预期危险度是当前格的危险度+1.如果目标格的现有危险度是-1或者现有危险度大于预期危险度，就将其的现有危险度置为预期危险度，并将其加入队列：如果预期危险度是0，将其加入队列头，否则加入队列尾。如果队列不为空，返回4.如果还有没有访问过的出口，就将出口编号+1然后返回3，否则结束。通过排序得出危险度从低到高的格子顺序，方便遍历；依据既定规则向地图内的空格子加入人，产生位置随机，越珍贵的展品附件产生概率越大；按危险度从低到高的顺序扫描所有格子，如果当前格子内是人，就计算它周围9个格子(包括自身)中未被占据的空格的前进概率，计算方法是β ∗ ( D m − D i ) \beta*(D_m-D_i)β∗(Dm−Di)，其中β \betaβ是归一化系数。按这个概率进行决定人下一时刻的位置。到达出口后不再变化。显示当前时刻的地图状态。统计未到达出口的人的数量，如果不为0，返回5.。代码注：代码已修改。修改后的代码和输入数据见https://download.csdn.net/download/m0_37809890/10945394% 元胞自动机clc; clear;map = map_read();colormap();danger = cal_danger(map);danger_order = cal_danger_oreder(danger);map = add_people(map, 0.20); = move(map, danger, danger_order);function = move(map, danger, danger_order)% 移动K = zeros(4000,3); t = 0;map_show(map);sel = zeros(1,27);while(size(find(map==1),1))t=t+1;K(t,1)=size(find(map(30:110, 340:360 )==1),1);K(t,2)=size(find(map(3:25, 210:280 )==1),1);K(t,3)=size(find(map(110:162,420:460 )==1),1);go = ;% flag = 0;for i = 1:size(danger_order,1)ua = danger_order(i,1); ub = danger_order(i,2);if map(ua,ub)~=1continue;endmx = 0; cnt = 0;for j = 1:size(go,1)va = ua+go(j,1); vb = ub+go(j,2);if(map_at(map,va,vb)>1)mx = max(mx,danger(va,vb));endendfor j = 1:size(go,1)va = ua+go(j,1); vb = ub+go(j,2);if(map_at(map,va,vb)>1)for k = 1:mx+1-danger(va,vb)cnt = cnt+1; sel(cnt)=j;endendendif(cnt==0)continue;endtarget = sel(unidrnd(cnt));va = ua+go(target,1); vb = ub+go(target,2);map(ua,ub)=2;if(map(va,vb)==2)map(va,vb)=1;endendmap_show(map);pause(0.01);endendfunction res = map_at(map,a,b)% 如果(a,b)在map内,返回map(a,b),否则返回0if(a>0&&b>0&&a<=size(map,1)&&b<=size(map,2))res = map(a,b);elseres = 0;endendfunction map = map_read()% 读入地图load("./floor_1/map2_2.mat",'A');map = A';% map = [% 0, 0, 0, 0, 0, 0% 0, 2, 2, 1, 2, 0% 3, 2, 0, 2, 1, 0% 0, 2, 2, 2, 1, 0% 0, 0, 0, 0, 0, 0% ];endfunction map = add_people(map,rate)% 向地图里面加人rnd = rand(size(map));for i = 1:size(map,1)for j = 1:size(map,2)if rnd(i,j)=0)flag = 0;for k=size(go,1)va=ua+go(k,1); vb=ub+go(k,2);if(map_at(map,va,vb)==0)flag=1;break;endendif(flag)danger(ua,ub)=danger(ua,ub)+0;endendendendendfunction danger = bfs_01(map,danger,st)% 01bfs计算单种出口影响的复杂度n = numel(find(map~=0));lef=n; rig=n; que = zeros(n*2,2); % 初始化双端队列que(rig,:)=st; rig = rig+1; %push_backdanger(st(1),st(2)) = 0;while(lef=1)nd = danger(ua,ub)+2;if(danger(ua,ub)==0 && map(ua,ub)==map(va,vb))nd = 0;endif(danger(va,vb)==-1 || danger(va,vb)>nd)danger(va,vb) = nd;if(nd==0)lef=lef-1; que(lef,:)=;%push_frontelseque(rig, :)=; rig=rig+1; % push_backendendendendendendfunction danger_order = cal_danger_oreder(danger)% 将危险度进行排序n = numel(find(danger~=-1));danger_order = zeros(n,3); k = 1;for i = 1:size(danger,1)for j = 1:size(danger,2)if(danger(i,j)~=-1)danger_order(k,1) = i;danger_order(k,2) = j;danger_order(k,3) = danger(i,j);k = k + 1;endendend[~, pos] = sort(danger_order(:,3));danger_order = danger_order(pos,1:2);end
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