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< >我搜到一个java版蚂蚁算法的程序,我不懂JAVA请高手帮我改成c或matlab</P>+ x3 g6 Y% F7 y3 E- T) h
< >package ant;
0 }2 d& b# }, M- w/*
& I% G! G3 c9 x! x/ H( v' c * @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/22
9 l$ N) m. C+ l) m4 b$ b- y *
% K, ]. }8 D7 E9 E/ ]$ q- u * You can modify the template of this file in the
' I. v$ U6 n4 p8 _* {7 E. h% J * directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java
1 y( g9 v( h W! I *3 i! F, D& @9 n% v
* You can also create your own project template by making a new
$ j# z$ H0 d+ ?0 w1 V * folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other1 P; s" B+ V$ }! a1 c0 }
* templates as examples.
8 j& `9 e" F \ *4 ^8 i1 Y: x$ j, M; w. n; ?
*/</P>
2 y8 m2 t& _4 `+ R< >import java.awt.*;
1 i. g( D! {) M" ^/ J$ gimport java.applet.*;
( w# e/ `* w" k1 {import java.awt.event.*;5 ~6 x! }3 h0 E( i
import java.util.Vector;</P>
( ^8 O6 O# f: g2 ~" }+ F< >class AntCanvas extends Canvas
8 f6 ^$ {& T! ~: ?% B- @ |' E6 A8 X{
3 O. u% v( {' h: F+ `) Z& z //画布,一切画图操作均由该类完成
# ?& h8 G; e/ ^5 c+ b/ w3 V //Image image;
, O: a/ q& X4 I, y Color obs_color;//障碍物颜色
% u L# h3 l6 `' U8 D Color origin_color;//我的颜色
# s* V3 S7 k0 S, E# I$ }% P# U9 l' H Color back_color;//背景色
) G5 A. E, R, S. n$ S) J Color end_color;//食物点的颜色& \5 L3 f. S3 V( S
//boolean first;$ U: z9 c, d' l/ t1 k
boolean reset;</P>$ w9 ^7 c/ P$ \( _3 F5 `) J( X6 W. D
< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>8 u( A+ Q% K/ _/ {$ \% M+ q
< > super();
1 `8 ]0 f- U4 a P. w9 X3 h image = img;: x& s) Y+ B) b) Z" Q& h
obs_color = Color.white;% E# `8 k. r! ]3 w) u; ]9 J
setBackground(Color.black);
8 n( T5 m& g1 u; t& \6 e. @ setForeground(Color.white);* r# Q& K9 {. M$ y" N4 u/ z
first = true;
/ h( S7 g0 M7 W! j% h reset = false;</P>
$ S3 i6 Q& d/ ], [' r& q* Z J< > }*/</P># E3 d. j' d$ ?. l& f$ D
< > public AntCanvas() {</P>
8 X; }" t* D4 G N: |2 w$ F1 ~9 w< > super();
" L- j1 [( ]- d$ k //image = null;2 O: L0 D9 K) C* z) a
back_color=Antcolony.BACK_COLOR;# X, W( A' P1 V) a) B
setBackground(back_color);
4 M8 e2 w- c3 E* i& C' |% v setForeground(Color.white);
% T1 ^# _, M8 @$ Y; P/ p. A5 z obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;
! F& o C7 {/ \: o4 b origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;* v S$ K( N* }1 y, w* W w& m$ J" A2 V
end_color=Antcolony.End_COLOR;0 M' {8 V$ f# g, b" A
//first = true;
- R$ m9 Z4 L% I: r reset = true;</P>8 n- `4 R7 T3 O6 J5 t0 I# P
< > }</P>5 P: r. n% A/ Z8 }9 Y* t* {5 e$ w& d7 s
< > public void Clear() { c1 c& V" N" K* z {$ D9 J
//清空画布$ h, _, I, P. F- l: R. D
reset = true;
" O8 s9 ^4 I* d+ b7 P$ ^ repaint();
1 A! `( U' d' U( T/ y8 ]* | }</P>
( J, { O+ I9 I- @< >
2 b9 |* i: C# h7 P) E a public void paint(Graphics g) {
2 Z0 I) v7 i) m1 A( Z int i;
2 p8 D" m" M& P1 g* w* _7 i m //重画的时候仅仅画障碍物
5 }0 [9 O8 i5 g* y, V: J1 J g.setColor(Color.black);
- X g) I9 B1 p0 @% d g.fillRect(0,0,size().width,size().height);( T0 `& x8 E9 g6 {% {$ j2 m, L( \
g.setColor(obs_color);, n! r% k4 p! P6 e* x( j7 W
for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){
3 ~, M' N; ~# d& h8 ]+ U g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);
" {! O2 [6 b" `! ^+ o2 A& k# I }</P>- b" S0 D1 p: }4 u
< > }
3 x8 j( @4 I0 `1 s# j+ c/ o public void process(){
1 L/ V+ j) G7 O8 f* u //处理动画的过程: d# s( M+ {, a$ w" Y$ V+ w, \
Graphics g=this.getGraphics();! h0 P2 }% d5 ~' J1 X
g.setColor(end_color);
) N' j1 L2 I2 X9 L! m) h for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){
8 `; K4 |& }5 u3 H) S //画所有的食物点
# A! _; Y& Y) y: @$ @& E g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);5 U: i& a: x- O' V0 Q3 \
}
8 z W0 V* v( t& @# Z for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){
8 R7 B$ `6 |- T- c //每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁
" e) G) [( n0 g4 C7 r0 @) [& G Antcolony.ants.Process();; V( I1 [. P; N! a5 `, k, c2 i
Antcolony.ants.Draw(g);
/ h+ {9 [8 M' I! O }
( i9 Q1 y! h% t% N4 u+ g4 [ for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){) g6 |; Q; p$ e$ m
Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));$ r5 A$ n7 I3 x! I0 R: [4 S
//Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素
2 n) \+ h& s* r& G7 M' q8 p4 Y switch(Antcolony.drawPhe){$ [' D3 o0 U' D# }7 i0 _3 H' k" i2 J2 v
case (1):# r( s* y3 k; V& J1 F( S+ g
v.Draw(g);
. Z# a' ?& C( {% o' Z& t$ H) @7 H break;
3 f2 A" _7 H o3 m case (2):3 Z4 y2 v; R% F# k! B4 x+ J# u
if(v.kind==1)v.Draw(g);
1 \2 M) Q0 N# T5 h7 s break;3 V, Z( g$ ?! S# f/ H% r0 l4 N
case (3):
+ U4 K8 f2 }; D if(v.kind==0)v.Draw(g);* j+ H( d$ a: t! w' s0 y& p
break;
. G3 h& Q( R9 H: F- N }
/ J/ g q4 g5 y. ]% @# H* V v.delimit(g);
7 l1 C2 ?- k7 F/ [) F, } }$ K) \* F2 o. U4 M S' U
g.setColor(origin_color);7 i' v7 D$ O* z8 x
for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){/ ]) H5 \/ E! `. J
//画所有的窝$ N8 d6 @; }6 L$ r
g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);
! O- Q0 d) z6 q) q: l }</P>
) Y7 h' D4 `" h4 G8 d# R( @# v# f< > }
# H9 F# ?% f. ^% e# y Graphics GetGra() {</P>
1 ^0 r* p4 X+ w3 \" I' N8 o+ F< > return this.getGraphics();
% ~+ q4 w, S, c+ Z }5 v# M$ H5 F. J
}
$ {9 c9 }- X) O2 _6 H! Epublic class Antcolony extends Applet implements Runnable {% n/ }/ M% ~3 _% g3 L2 P
boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管 @# h' o$ j7 Y, K( a
Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行& y- D, I1 F- T7 T
boolean running;//是否让动画运行$ v) r/ b) H$ k2 z1 S5 K9 @
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮
( z" ]- V" b% ?) b; q, N+ U8 q# x static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色
$ l* N" t9 P$ |. S( e* d static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色* {% x& y4 p0 f! X1 h1 M
static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色
5 Q0 Z) p% g. X" u static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色
% j, n0 x1 [' U( l5 x% P0 k0 h static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色
. G* |2 u! a! o7 w) h# R4 K AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布
' k, U: B$ q" g int obs_grid[][];//障碍物网格数组,这是个width*height的矩阵,数组中存储的是障碍物数组(obsP[])的指标,这样做可以加快索引的速度
$ {. _4 B& ~- d* e, O) J static Point obsP[];//障碍物数组,存储的是点的信息,指标是障碍物的总数
! K" |8 y2 c. X static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height; F: j+ M/ d6 N" s; l
static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。+ W* u5 h- G0 `9 T. j9 r3 @# x
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为100
* M0 \) I8 p* ?- U" n static int Pheromone_grid[][][];//信息素网格数组,2*width*height的三维矩阵,第一维是信息素种类(窝的信息素为0,食物的为1),它存储的是信息素的种类和值' x r- w" \/ J, c3 R. T# V7 H
static Vector phe;//信息素向量(相当于一个数组),当环境更新信息素的时候,只需要查找这个向量就可以了,不用搜索整个width*height这么多的Pheromone_grid数组点. b( |/ Q+ A3 d3 F* C
static int Max_Pheromone=500000;//最大信息素数值,应该根据地图的复杂程度来定,越复杂越大!
2 N7 R$ E6 W0 L static Point OriginPt[];//窝点信息
7 H$ U1 H# ] A F9 _/ h' z static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为100$ ~5 r! L- o) ?' N4 p( S! l+ ^( F
static int width=300,height=300;//环境的长和宽
: M. K6 L1 ~: Z: s; k6 q static int antCount;//蚂蚁的数量
* z8 p: L* k6 G4 A! N9 O static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快
" Y$ T. l# L" S$ [- A8 U static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径
0 x* g! E6 m3 f: b2 Q$ O7 p static ant ants[];//蚂蚁数组
+ p! P, y6 \# s; l0 D static int drawPhe=2;//画信息素的模式,0为不画,1为画所有的信息素,2为画食物的信息素,3为画窝的信息素
5 _: H6 _5 c/ u k" G- i int delay=10;//每次运行的间隔速率,越小程序运行越快(这个参数基本没用,因为当蚂蚁多了以后,处理过程很耗时间)</P>7 ?; g i0 }8 _+ m5 p# Z
< > //下面是一些控件信息
( P- ]% c' w1 Q. C/ W& K9 c Button btnStart=new Button("开始");8 [ F; [/ }9 v( w, [
Button btnReset=new Button("重来");# R+ y* r' W7 B& N" m- O
Button btnMap=new Button("编辑地图");
- |! v" W6 \$ h# X: q4 p; x Button btnConfig=new Button("设置");
1 d; p; L" k: T2 @/ t5 x Choice choPDraw=new Choice();2 U7 h+ g L" m6 Q; k9 F
public void init() {
% {8 U4 U( W/ B- C D* Q //初始化函数,先画各种控件2 K, Z" V7 N3 ^$ x$ O" [
setLayout(new BorderLayout());3 |, G8 l: `, Z
Panel pan=new Panel();
7 y/ O' e& x7 }/ L; b: x) l* p add("South",pan);- C4 X# j5 W+ b/ N! v% z1 o2 B
this.add("Center",canvas);$ ~6 u3 @8 l7 ?1 p$ `
pan.add(btnStart);. @" q- [$ D5 f
pan.add(btnReset);, x+ M2 S+ F( _+ d. J4 _" M% R
pan.add(btnConfig);
( e3 v* |; }" K& k9 \: J# m4 K pan.add(btnMap);; N# d! b, {# }: J! P
pan.add(choPDraw);
`! T. X- E2 C5 N' P$ W2 @ choPDraw.addItem("不画信息素");3 V: L) U0 A' Q" L; r, D5 }
choPDraw.addItem("画所有信息素");. a. d* O _- M+ E! d
choPDraw.addItem("画食物信息素");
4 ~. E7 z9 K8 v( F9 |8 C, d choPDraw.addItem("画窝的信息素");
3 ^ [8 t# Y9 R. ~ choPDraw.select(2);</P>& M. ~& v) W( W; j" B2 ?/ N, w0 C. S( u
< > //初始化各个数组) G; o' a: g S) d' v5 G
obs_grid=new int [width][height];9 q) b+ `/ x" v. c) ]5 C
phe=new Vector();
$ S+ L; P5 q; x/ { O Pheromone_grid=new int [2][width][height];) i( k# \" o( u7 R: R' f
for(int i=0;i<width;i++){; [" Q e& l k) k* m3 b3 {
for(int j=0;j<height;j++){& W4 I- D; S H; v
obs_grid[j]=-1;9 R5 d9 @! h& w; p9 F! T
for(int k=0;k<2;k++){! a6 T D; n5 j6 ~2 Z
Pheromone_grid[k][j]=0;
0 h, A* D9 P5 s8 z: m6 @! K3 ?& y }
0 M1 \/ Y4 D. d: L. v }
/ s6 W7 g+ }( B/ A3 C" B* ] }</P>
* X# `. Y# w" u5 o2 h! A' Z5 ~3 e< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50
; z' L' K) I7 ^0 s! N9 W$ ^ //初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性
# g4 @9 m, e9 S0 W ants=new ant[antCount];7 r/ ^# t6 K+ S. ?/ B
for(int i=0;i<antCount;i++){
9 f) P) A0 M V( c S+ V3 @' |) | ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);
& }3 x% |) ?0 b& g1 D' @ }</P>; l4 e% u5 }% L0 B
< > //下面装载缺省的地图,包括障碍物、食物点、窝点的位置,都放到数组grid[][]中然后交给init_map函数统一处理 B. b% }! A5 M9 b
int grid[][]=new int[width][height];</P>2 C) s% @( g# y" ^
< > //下面从地图库中加在地图
9 O2 [% f0 \% c9 O Maps maps=new Maps();
3 h, z& ~( ], T. H maps.LoadMap(grid,0);& u) I* q; k$ v) y, F' Q1 l
//初始化地图
# Z% i5 n! Q; g- H( [# l reinit_map(grid);</P>
) A2 D* U& _8 ]: p' u* O. W: V7 W* u< > //初始化所有的蚂蚁
2 K! A" s8 p; U: N8 ]! U" W reinit();
& h O4 A0 `9 w% [ g( P8 b; k }5 M8 ~% P: N, Y4 S
public void reinit_map(int grid[][]){
! h9 Z9 M) ^# E5 W //将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中
8 I" t+ S8 [+ W. \0 u$ L; l7 {; [ //相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>- e, ~$ K x( d0 R+ ~
< > //先停止程序的运行
; z: e3 \. K+ U. V" N; | running=false;
' P& c$ i' h% a( X, M btnStart.setLabel("开始");</P>
; [& W5 j; M5 C0 |9 [$ B. @< >8 V+ B4 r& F5 _1 s( G- j& B& ]4 c4 L+ b
obsCount=0;3 J9 M4 D4 q# ~+ o$ Z' P
EndPts=0;
2 ?7 g& Q9 X5 t: ]2 d6 b OriginPts=0;- }+ j- v$ P8 x; p4 ]5 D$ M ]
obsP=new Point[width*height];% `1 A, }* ]+ @1 N, X# r3 L1 k+ Y
OriginPt=new Point[100];5 |2 g+ b6 C3 B; @$ R% |2 q
EndPt=new Point[100];</P>
I0 q! P/ \. p J< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值
5 Y" i5 j: Q! M. p8 c for(int i=0;i<width;i++){
8 ?4 f; b) Y" ?0 Z1 D: x5 c for(int j=0;j<height;j++){$ f% k4 L1 M C) o
obs_grid[j]=-1;0 H8 S5 O& v+ K9 Y8 V# A( r
for(int k=0;k<2;k++){% [) A1 ?) }3 d ?3 j9 c. e
Pheromone_grid[k][j]=0;
% L; r% ~3 U# p8 a0 f' i7 H }0 R4 q; q9 u" U
}
3 M0 t2 M; m; W; w }</P>
u& q1 L$ E0 m& @! W" w< > //从grid数组中读取信息
" n8 ~3 h/ M( o: P9 C# Q1 N5 i for(int i=0;i<width;i++){) m8 Z1 s/ h+ h5 G* T2 g
for(int j=0;j<height;j++){; C, z7 K, f( y, B: f& H
switch (grid[j]){
6 Z$ g9 u( w& l- U) p7 N case 1:" J5 n8 J; I3 H8 P& ^) S8 M$ v- h
//如果grid[][]存的是障碍物! D/ N6 M' r$ p9 u! x. y
obs_grid[j]=obsCount;
3 R/ P5 ^$ [/ u/ t/ p: f: z obsP[obsCount]=new Point(i,j);
5 C8 |7 C, n- E8 [1 G- u. x obsCount++;
6 A- ], y8 O6 A8 u% C break;+ \. D& o8 [- u) Y
case 2:1 G" A% [7 \6 r0 ]! v
//如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了& W5 v9 L) q) [/ b! j) ]
if(OriginPts<100){& O. U7 K1 b: n! j3 \5 k' W
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);+ {* f3 ?1 D; A8 p/ i
OriginPts++; y# O3 |. }$ k. J5 H
}
: i; k3 G* B; T0 q$ x) } break;3 p1 @$ s; v6 ]$ E# C5 G8 C' F
case 3:
+ e; U- @9 x$ i3 U& u9 R //如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了
+ w' c5 W! y; \) I C" r if(EndPts<100){% S, T/ K% c1 J- I# t. C
EndPt[EndPts]=new Point(i,j);9 q3 b4 R7 l3 I" d7 [/ G+ f
EndPts++;
9 V! m/ x7 b7 c1 O/ r }+ F! b3 _5 c, t
break;
$ z% K- g5 Y4 C8 M* r( a& e% G0 ^ H }7 B8 w1 [3 E. X J$ p# O
}8 K% z/ R6 l; D0 ~4 y' f
}
7 @3 r1 p/ u; {, |- B* _6 d/ X //如果没有指定窝,则随机的选择一点
# x* M5 R& [% }+ Z2 S+ n8 y if(OriginPts==0){, |( {' _' \2 x' r
for(int i=0;i<width;i++){
; I! s: ]. v7 @" i; o6 l int j;
7 M; w; D* ?# o p( J% t for(j=0;j<height;j++){( N. [3 A" @6 } s% Q: c- ~% d7 t/ i
if(obs_grid[j]<0){
1 J. g" y$ Z( D( l OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
, e; i. J$ K0 t) H' a OriginPts++;" e. R3 B f$ y& i P! H% G' h
break;
+ a* L/ x: S% F, E+ b }
, a4 Q/ i. t0 x9 _6 V J1 {. J; h2 m }0 r! D* ^; \1 X% r
if(j<height-1){8 R$ ]8 n% X& f
break;
& M/ d4 j {0 X }
$ P( u- j4 A2 ?( g }4 s1 B' o" d9 }+ n1 H( |0 \3 J
}1 @2 e `5 M. G, m# J. [. U
}
/ i! y5 [# j- E1 Q+ z$ D' D- d public void reinit(){
) w$ x6 a, `+ N //重新初始化整个环境</P># m9 F0 l% o" t$ \; `3 J
< > //先停止程序的运行
3 e& @: G# s& g, }, c! h running=false;
% ^# H0 b* Q3 t* g% n btnStart.setLabel("开始");</P>( R6 k8 [" T% m5 j; Q, n
< >6 q& x' Q" W' u: {) `, W' p) y
//清空所有信息素Pheromone数组中的值
5 j) X, d- u* Z, `8 v" E8 z+ ] for(int i=0;i<width;i++){
~( G: g: I3 j$ J for(int j=0;j<height;j++){
4 |& P0 q7 X5 o# b for(int k=0;k<2;k++){
% n& b+ h, i9 t( E Pheromone_grid[k][j]=0;4 Z+ ^( ?* r0 K( V
}
! K, k. L4 d. _ }
9 d+ i6 @9 q- R* _" A }</P>
% D4 W* n# w& s( J9 R: U1 O< > //初始化蚂蚁数组,antCount只蚂蚁在不同的窝点之间进行随机的分配2 }4 M% Z& Q- d) m
for(int i=0;i<antCount;i++){
: c' `* I3 `$ M! e2 U" M int index=(int)(OriginPts*Math.random());
% i, |- T2 @1 L: A$ z- E! Y3 Y* i ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);2 J! {" N0 o4 k! r. g1 R
ants.init();
3 S7 E: y$ x1 F7 }7 r2 I6 O }</P>: b G$ C: Q9 W
< > //清空信息素向量" ~# S# |8 `$ g' P/ k# A
phe.removeAllElements();</P>
. ]5 W) H) k5 K# V0 |< > //在每个食物点和窝点周围分布一定量的按照梯度递减的信息素,分配的是一个点为中心的半径为FoodR的圆,并且信息素按照半径递减
8 J$ ?* }( [# Y" \ for(int i=0;i<EndPts;i++){
9 C/ q; T" _* P# ~$ k for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){9 s' W* _3 n2 b1 l' H
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));6 a& _3 u' B7 u% f; s1 n
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){* o- Q1 U. n, x$ r
Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));- f: m0 s$ e2 |8 r3 H1 D, l# x( o5 H
}& k2 t* p; o2 Z/ v! a
}1 t. [ p4 P b1 ~, w! y1 U
}3 P& b, P W3 I0 _! Q( D
for(int i=0;i<OriginPts;i++){
* q! ?4 |: P0 ?8 f: @8 F9 y' a- y7 T for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){
* @3 k7 Z. D; J | int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));0 D# z1 \" Q7 {7 W4 O& h1 c
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){
" r0 d3 R0 x: u( I& { Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));/ g1 O" F& q4 E6 d
}
V3 ^" g1 d( O8 _ }
) c4 `* y% F5 O* ~ }</P>; V, F# E1 T4 ^
<P> //重画1 [4 d* h1 h$ ?2 l8 g* B
canvas.repaint();</P>
& T- `- R2 p) a& d0 G# E<P> //让程序开始运行+ Q! b! g& K) n( a
//running=true;
3 B! P, e& }/ J- N+ Y0 M }
/ q0 k1 n4 W; E4 f, I public void paint(Graphics g) {
8 Z: X: |' d) M0 d) f canvas.repaint();; j5 t B$ H( H6 G6 X, ?
}</P>" Z, m2 Y7 W" y3 v* }
<P>
# r3 [4 T7 F7 ]- Rpublic static void main(String[] args) {
a7 ]7 K8 s4 ?0 p7 {* N2 H Antcolony applet = new Antcolony();
. n- B/ k9 }4 A, h& N3 ^ applet.isStandalone = true;
! E9 T; q5 }2 s- G4 d# v, l Frame frame;
0 j* U; r, z* c4 A8 c4 o; }2 O frame = new Frame() {
/ d. O/ o1 B9 |6 G7 o" O. r; P3 l6 t protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
4 d/ P; k5 F5 P4 ] super.processWindowEvent(e);
( M# L% x$ i; x if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
8 }3 P" l! N0 i3 i7 D* |* m System.exit(0);
6 ]; k0 t8 X9 c+ N }
. u* V: n$ u# ]* V2 ?9 Z V6 S }. I9 }2 [1 o/ |( o j8 ^
public synchronized void setTitle(String title) {$ H6 R% A0 T3 C) d
super.setTitle(title);3 B8 O. u7 |# \; U. `# \% p1 X0 V0 g
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
6 t! f5 C8 ]( H) a: W }3 x% g4 z+ R3 y2 j4 p+ k0 P4 b' G
};
9 w' d0 J9 z* y( p frame.setTitle("Applet Frame");
* e; m: A- o: n* o frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
% i3 n& V( U7 h3 n$ P& \ applet.init();
o( ?) l N3 F; u |: u& h applet.start();
' z# K% R. o/ @& K9 q frame.setSize(300,320);
- @/ k/ G3 K& b3 n0 _ Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();- L: m' ?. B7 m4 S6 `. M* Y; q
frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);
) w% e- p& f; u3 @ frame.setVisible(true);
* l5 A" [; c6 @5 G M) z6 ]! r; W N }: N% P$ d0 g* A: Q7 [* X) V
public void start()* F; C( F* |$ n
//下面三个函数是控制线程的% V) B3 b4 T1 ?2 e4 B1 B+ \" K i
{
7 U! r, N4 `7 d; {, B if (runner == null)
3 B, G; \& L4 }! `! ?. j {- d, P$ r+ u+ Y7 E0 _* H
runner= new Thread(this);! G8 k0 s y2 _9 A( d. U' \" o! W& G
runner.start();7 m& Z+ q5 C8 { ?6 ?6 y
//running = true;9 a/ p% ?$ b( W, y( U) a3 X7 `
}' p" c+ h3 I8 N* b3 r* J* v, F
}</P>4 H5 v. ~$ f9 |+ L
<P> public void stop()6 E3 \0 K% j( S, G) l; S$ Z, w
{
& z4 e: G9 L& l& S" m if (runner!=null)
) n( ]+ P9 m; b1 V8 n7 P {; c8 n" b5 F2 H- Q$ s0 F# o
runner.stop();
2 d& L, ~/ r& X9 x0 ` runner=null;; e/ K5 ]" B4 P5 J% b
running = false;
' {9 e: M5 }+ S7 K }4 w* l1 c+ R+ k$ @
}</P>; l7 x, I, i G3 u
<P> public void run() {</P>
! ]% A8 }* J0 I6 W. p9 }<P> int i;6 d; M2 ^7 X1 y( l6 i* L; W( u8 l
//线程一直运行下去
. v- b: A$ |3 h1 B/ p/ U: ` while (true) {: z) W* b) w; ^. h# S
if(running){* o: V$ |. q! z. i$ T
//如果开始动画,就进行canvas的处理
- m% D9 m* \1 g4 f s# u+ Q9 Q canvas.process();
. e+ W" \* q0 N9 H }
. M7 B# N8 o4 ~* W% D8 g' W try { Thread.sleep(delay);}! ]0 t( C ^6 k. T, Y
catch (InterruptedException e) {
2 L5 I+ U- Q Q }
1 O4 `) s5 G" B W- t }</P>
% J0 g1 x+ _; }9 T<P> }, i9 J$ Z. t6 l4 x; w& e4 T
public boolean action(Event evt, Object o) {% J, C( g/ e4 |2 C9 M
if (evt.target == btnMap) {3 R+ ^1 e" P+ k
//开始编辑地图面板9 T* l2 O8 u) t( {, n. E
running=false;: `7 m) C! T7 |: V- C3 P
btnStart.setLabel("开始");; z/ N( m$ O+ [
MapPad ctl = new MapPad(this);
& e( ?6 e) Q" Q/ j! a ctl.setSize(308,380);
N0 Z) F8 A' R% {; C# s ctl.show();7 n+ ]$ P: b2 J6 Q2 B
return true;3 o; v/ E, o2 F0 \% B1 I
}else if(evt.target == btnStart){
( z; R% ^$ t' C4 }# \0 ? if(!running){% ~* v& i- w, g5 C
//如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下* F1 N2 u' I& L* X: z4 a+ R* Q, E
if(reset)reinit();
, K. f1 f" _3 T: l2 Z/ U btnStart.setLabel("停止");
; d/ w9 w) q' ~2 c. ]5 J reset=false;
+ e/ k* u, T% R! F3 K running=true;- e6 d6 D3 g8 x& D4 t2 N' o
}else{+ i5 g) y% l2 X) z
btnStart.setLabel("开始");" U. {+ @4 j% t/ S w% B' h* n: f# r
running=false;7 B4 z, U( d% `- g0 p( p0 C. W
}
8 I7 R' Y6 `( U0 P; ] e) ~ return true;
# w; {! z& O! T: |: O }else if(evt.target == btnReset){4 f; G& [+ ]6 i6 Q9 h; `" u8 t5 P
running=false;$ a; l! q- A e1 q
int j=0;/ c+ H" w: T; l
//表示已经按下了重置按钮,以便下次开始的时候进行重新初始化2 X# w5 o9 J+ l j) ?+ p, X
reset=true;
' x& ~7 w$ i: B% ?2 k: D2 U S/ b( d repaint();. O- A. P% w* H! l3 ~
btnStart.setLabel("开始");5 v7 v/ S7 w e) }
return true;; W0 X& V9 K# b$ b+ p
}else if(evt.target == btnConfig){6 ^4 L" Z9 F; }3 L: `
running=false;( O8 v, ~1 N" V, Y4 A5 B/ ~
btnStart.setLabel("开始");
; c7 z6 O% `* Z7 M Configer ctl = new Configer(this);) z9 `! L4 [3 e
ctl.setSize(300,300); l) J/ g4 f) }, u9 p
ctl.show();7 M0 u# }& B# H0 a$ b
return true;# S# u0 b8 F Z0 L6 N$ J# L
}else if(evt.target == choPDraw){
- _6 P6 `$ l* p. Y# d //选择画信息素的模式
7 y9 n/ v1 @& N; A drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();
$ q4 M X# O: H4 n! F) |" @ if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}
* ^% ?* u; v- o% e) `( k8 s return true;- ]) b9 o8 k u9 P6 P
}! B1 r/ N: u1 b: D1 p8 A1 A6 t
return false;</P>2 ?1 S( a2 a" Y# a% g! g* w
<P> }
7 ]* v3 g7 C4 ^7 B7 Z! r O /**Destroy the applet*/
& {" W C( a$ N b public void destroy() {
$ z8 }) R; K+ |7 C: y* c: ?* j //当结束程序的时候,把线程也结束
( t, [: N% J8 V if (runner!=null)
* g, ~! y4 H5 F6 u- @ {$ w5 [2 B% S( e* z: ~
running = false;( s$ f: `7 W0 @( J: }
runner.stop(); K5 H- h: h8 Q/ r7 J
runner=null;8 }. @5 r6 g! p: ]3 B7 T
}
; t1 i4 _7 G/ ?+ h }</P>
) y- z6 M( \9 ]9 p% t4 a<P>}
1 x: s3 s" ?: E1 G% ~</P>
9 x$ r- r- s+ D- G! m6 s. y, N+ l$ b. V8 J/ \
/ z5 M, F2 m" z# B# B8 I/ C! H; K7 y: K9 [4 N
<P>package ant;/ l; R' H' P5 M/ j3 {) @, w
import java.awt.*;
& z" @' l0 O. P6 B" ximport java.applet.*;
. J+ C Z! p6 S {$ Q& Z6 Pimport java.util.Vector;</P>
* ^2 f! j/ R4 X& z<P>public class ant{
|' [: e( y3 c" t1 _; r: f: K Point nowPt;//当前点坐标2 w5 `( h& g9 @& ?2 h% c. Q+ B
int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度
( i+ W' p( O ~1 ]- t int id;//标识
6 M1 I, k6 C% i5 u, E4 R# P Point lastPt;//上一点坐标- d& Z9 I6 M% t0 p' C2 o! N$ z
Color color;//蚂蚁的颜色* i, b8 h* p( n+ H- v; Q/ J q
Color back_color;//背景的严肃
; @) |. }$ s6 Y9 b/ m' n6 X int height,width;//世界的尺寸
* n& ]" F& \! V; X0 h int Phe;//每次释放信息素的数值
9 z4 ` e; R5 c9 a4 J1 n Antcolony local_colony;//主程序的指针
* B. n0 l9 U& m2 M Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点
6 C4 S9 o2 @1 D3 O) ~2 u double Main_direct;//主方向
: C2 L0 o% A3 v& g$ z! L: _4 Q6 E Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用
5 d& T5 E1 _0 m% v+ P$ q' A Point OriginPt;//窝的坐标
0 G9 _! N' h8 C ~ Z; p: {. @, A Point AimPt;//目标点,是窝或者食物
: i4 o( z, E$ C0 z Point StartPt;//起始点,是窝或者食物& j$ s/ C: j. M0 L; J! ~, L
int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数. \* i+ m/ ~/ O3 }& T: i
int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
! J6 h$ ]( \8 D- [/ e5 g4 ~ int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量
# e; m; w/ D9 q, i boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了' {$ b3 p G X5 q. N% |5 @5 n
double mistake;//犯错误的概率
8 G6 I2 E" f9 V$ N- a: L* J int memory;//记忆走过点的数目
+ C& J( x5 @9 | double Count_distance;//走过的总路程,为单程的路程,也就是说找到食物或者窝就从新计数了。" S4 s) v" T% O+ v o2 ^
public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离 e8 m; ?! ^& l- U) v8 y3 j
public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){7 i7 ~" b# s. ~' O, u- w }$ [2 l" |1 K
nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);& d2 Q5 O0 r1 V+ l1 \1 _
OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
, a0 d0 M8 h4 ?9 k d2 m FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
- o' T' z0 f9 h3 A5 d$ Y StartPt=new Point(nowpt);2 N* `9 |) k" v
AimPt=new Point(nowpt);
8 I# o& ^ T) U9 R+ A( d' a lastPt=nowPt;
5 r4 d* W7 e7 v) i; C6 {' l VR=vr;. h v; J. h+ k! S. J, F* M
id=idd;
% V) G) V, e5 C1 P }7 ] color=c;- S8 l% U0 D& |
back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
9 e/ K8 P* U E+ B9 V* F, p& b height=Antcolony.height;
4 s9 G, }- Y- N4 G. D4 o. b& `7 q width=Antcolony.width;5 ~& h* @0 U* ]' n: m
local_colony=colony;. f, U# y6 x6 ~& O
Phe=200;, z1 O g( S! \- d2 A, e
mistake=mist;2 v! B$ {; \$ {5 V" c' S; Z
HistoryPoint=new Vector();
, D( Q B2 a1 C( ]' N Main_direct=-1;
: d; U/ \2 c) k8 @2 g6 m1 s6 h FoundTimes=0;
1 ?3 R4 n! k0 g: a& \6 K7 f, Q4 C$ \/ z Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;
! u" {: H2 L) E# {) X: I& ` Pheromone_count=Max_Pheromone;
# l& a7 S) e' u6 `4 L7 r" U memory=mem;9 H: U2 ~( r3 E
Count_distance=0;( @! B9 }, A" U" @2 c
Min_distance=-1;
9 ~: [7 Z: a! D7 d }
0 C# _7 {8 l# K& {* [! q3 F public void init(){* q( a8 S4 m/ k/ f: m' B$ ^; H
nowPt=new Point(OriginPt);2 H. ^& p3 `! c, k* g; z
lastPt=new Point(OriginPt);
* m0 O. J- U6 A. C; u4 |* p R$ g FoodPt=new Point(OriginPt); D2 ? Y9 M2 ]8 I6 H3 B8 G. {
AimPt=new Point(OriginPt);1 d. j. r+ Y8 ^, ], }( G3 K- V
StartPt=new Point(OriginPt);
]/ X5 t2 h3 d) M HistoryPoint.removeAllElements();+ [, K0 w7 K, I8 b' o
Main_direct=-1;
0 w1 d7 Q7 b# X. `2 x( N FoundTimes=0;
/ y- j5 A* E* F, T$ C Pheromone_count=Max_Pheromone;
; K- }; `# Q6 }0 h Count_distance=0;; m0 J5 E1 e" s5 M) ^
Min_distance=-1;7 N4 M" d+ E0 w. M
}
( [ p) I7 Q/ e4 b- o% @ public void Draw(Graphics g) {6 ], c% g1 \7 h/ p
//把蚂蚁在屏幕上画出来,先擦除上次画的点,然后再画蚂蚁现在的点。 {' {. i6 X& c. p) \3 ?0 J
g.setColor(back_color);
Q# v6 O2 q, P g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);
$ T7 q' ]5 n+ ~1 G; f. h g.setColor(color);8 R2 U6 ~9 [; I& t
g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);6 u$ Z7 H3 D- a( n
}
4 W2 A6 |6 X5 O public void Process(){
1 a. D$ u( l; D5 n5 l) d' U //这个函数是蚂蚁进行决策的主程序,首先判断蚂蚁是否已经找到了目标点: T7 c' r! @: ~* ^
//(目标点在没找到食物的时候是食物点,找到以后是自己的窝)
; G0 g3 ^5 \' E7 S& B //然后计算蚂蚁的主方向,也就是让蚂蚁的爬动有一个惯性,当没有信息素作指导的时候蚂蚁按照主方向运动
$ j& q* V6 M! v5 ] //开始搜索自己周围的空间信息,包括有多少信息素,是否有障碍物。最后根据信息素的大小决定移动到那个点
t; L4 T1 n/ L& W% p2 N) G //根据决策的目标进行真实的移动,其中包括了避障的行为,洒下信息素。</P>/ W5 j) x( T& f& s* i: p. z
0 q% D. b4 s8 l! }* ^$ D4 n4 ~
<P> if(Judged==false){; }# Y( s/ C: A! C3 ?
//如果已经判断完结束与否了就不进行再一次的判断了,也就是说目前蚂蚁已经到了目标点,2 x9 {' m: D+ \; _5 V5 l& }
//如果再判断,它就会在目标点原地不动了,因此这是候不判断,让蚂蚁走起来2 [$ Q7 Z# `( l
if(JudgeEnd()){; c* O2 |( P: y. g. z
//判断,如果找到了目标点那么就退出该程序3 ^7 y# l+ f0 I, _ D
Judged=true;
( _1 H8 f) U1 R, ^0 S# u: E return;
0 |6 {$ V6 b4 ]3 V3 M$ D" n4 f3 V& l }
2 E2 J5 g8 [5 ~) V+ y }' w, u" Q/ a" L+ I: r
Judged=false;
; K5 b9 | m# t; l2 b& K //如果没找到,就选择一个方向,这个方向是主方向加上一个随机扰动得到的,有SelectDirect函数完成
/ d1 B9 V" ^' ?6 Y& E9 B% N double direct=SelectDirect();</P>! A& b" T' K& }1 [* |! O
<P> //下面是如果根据计算的移动方向得到蚂蚁的下一点,即deltx,delty3 i2 \- i/ b+ x* ~. }
int deltx=0,delty=0;, f" C$ S) I' R G1 Y( e
//direct是方向角,根据方向计算位移# X* |4 J$ K' B+ y
deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));
3 L3 ], ^' }' F: |" i, I0 ~ delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P>9 d5 P+ D' z4 ]0 L) K& Q
<P> //kind表示当前蚂蚁是在找食物还是在找窝,如果是找窝就是1,找食物就是0。5 ^: m. V8 `+ q5 g6 q4 |6 a
int kind=FoundTimes%2;</P>
" B* y2 \0 I$ D* K6 K6 l' L( P<P> //计算当前点的信息素,注意,如果获得的信息素总跟kind变量相反,) X, t( ]' X- e' w2 P2 q1 _; D+ k
//也就是说,如果当前蚂蚁找食物呢,那么它所关心的信息素就是找我的蚂蚁留下的,反之亦然。
) Q/ m6 |8 J% G' {2 r- v int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P>+ y: q. G0 @) M# B: Y% K- _
<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素* V% ?1 c' I. n1 ]; y2 h
int maxphe=here;</P>
! V5 v7 ?9 J! ?8 S<P> //记住根据主方向角得到的位移,如果信息素并不能告诉蚂蚁应该往那里走,那么就要根据主方向角决定了
9 [* k$ C6 z, `, q1 O! R; B" b int deltx1,delty1;
* C0 v- [. n# U5 A, _ deltx1=deltx;delty1=delty;</P>
7 O" W! O. ~ L- Z. T<P> //开始搜索环境,搜索的空间是以当前点为中心,VR为半径的四方形内,即VR/2*VR/2的正方形
8 r: c# K) a/ e! O2 V for(int x=-VR;x<=VR;x++){! Z# b" w" B9 s2 D) }
for(int y=-VR;y<=VR;y++){8 y- O. Y- ^; S0 v
//xx,yy表示搜索到哪一个点了,+width然后再%width是为了让坐标循环起来,
- J! ~* K# O1 ~. p //在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上
j4 L' f) r. {' H8 `* r9 H int xx=(nowPt.x+x+width)%width;
. a# u0 w9 |5 P int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>
! X1 K0 x* u2 f+ [4 B. \! U, Q<P> //循环的时候要除去当前点。
0 ~% A- X& u* Z& F if(x!=0||y!=0){
. J8 A( o8 ]: U: q* U5 c! F //的到要搜寻的点的信息素
S+ J+ x$ w2 E, _- I int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>: Q, H4 ?5 K' n/ M8 \8 a. Q
<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多
* k1 U4 o6 H' H) {+ M if(maxphe<phe){</P>
9 O3 |) ?4 t3 t) w5 v<P> //如果当前点的信息素是0,没说的,赶紧上正轨,否则,就要根据随机数! m( U+ z9 }3 I# |/ l
//以mistake来决定蚂蚁犯错误的概率,即如果犯错误,它就不按信息素最大的方向走
; p7 x; n9 n+ Z4 K double ra=Math.random(); t. Y4 g, A3 W. ^ W( x& {/ J
if(here==0||ra>mistake){
8 D8 e0 |" b# O! e: v! V/ O `% @ boolean found=false;
6 C+ y" S+ O/ t/ T: a //查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈
* J) \/ w6 i0 U: X) A% C8 G int size=HistoryPoint.size();
8 l% Z5 k2 t8 P int minsize=memory;2 r% |( M! x/ m. e# c
if(size<memory)minsize=size;
7 H! X/ H/ L! |8 U8 V for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){
K& d( Y/ i2 @( j Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));
$ g) z* ^% D( i q if(pt.x==xx&&pt.y==yy){# r- l3 o1 U3 f
found=true;" k; O5 Q7 g& T
break;
9 Z' D- t2 z! v# B1 T6 S }( P" P' M/ k- x4 m5 p
}
. }3 R4 p6 @$ [) X if(!found){
3 v$ g1 B- J1 {% |9 G; B- Q# H: G //如果没有原地转圈,那么记录信息素。$ \3 L, v/ x" d
maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];
8 `( R! d/ H0 f! P deltx=x;
: X/ n0 V" R) y3 m' A* E9 U2 ] delty=y;
, \* ~; Z$ _7 Y! g' j5 u }. O- V; k( t+ b# G! U
}//end here==0||ra>0.001
: M! f. E4 [: `' W+ a7 g }//end maxphe<here
0 @' ]$ t t5 ~4 D }//end if x!=00 l. D4 A+ t$ |9 ]* d
}//end for y# F# A6 E- Q/ h, i; V
}//end for x% h2 U# N; z( ]- Z1 q2 ~
Point pt;</P>
& Z( F; e) O; s2 Z: W; Y! c<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位
0 k/ H& m, T) n# c3 s8 i4 ^8 Z) O* G pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>
' B/ z* T! @$ X) w- P<P> //如果卡住了,就根据主方向来确定位移,如果主方向也卡住了,那蚂蚁就会随机变换自己的主方向!
$ o9 X! U. o+ T" x! @, `/ V if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){& w6 W. H, R, M. Z% o1 I# b* L# D
pt=Evade_obs(deltx1,delty1);
. w5 }7 f# Q+ l/ n' u }</P>
& \) S& X! l+ S6 d" V; n<P> //播撒信息素1 X3 r2 D2 I1 t3 x, n( y5 ]
Scatter();</P>
# l& M0 {+ }1 r1 e% N<P> //记录走过的距离
' E P) R* B* ?8 z% h& N) p Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>
7 e0 D! c6 }3 n' l5 ~ H<P> //改变当前点位置/ U7 [% y$ O7 E
lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>" G& s8 s( ~, b
<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点- u8 f& _ R o5 C9 l$ t0 ]
HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());
) }: W) a$ R1 J) A5 F1 } if(HistoryPoint.size()>memory){
5 z" h& d! m, y' d1 n HistoryPoint.removeElementAt(0);4 H# Q+ C2 s+ b) F. q7 M4 X
}
) M; s. C2 v2 H6 i. M! c nowPt=new Point(pt.x,pt.y);; g/ } h9 `! N7 |! e( w
}</P>
6 @ S t% x- k, b3 ]- a9 h<P>5 \) a! A' O* ~; E, E
private void Scatter(){
( Y: \5 c: E6 P2 T4 k //释放信息素函数,每只蚂蚁有一个信息素的最大含量max_Pheromone,
3 m( |, k( ~- h1 v* w& q //并且,每次蚂蚁都释放Phe单位信息素,并且从总量Phe_count中减去Phe,直到用完所有的信息素。
1 n- i x* S M6 A1 ^8 F if(Pheromone_count<=0)return;
6 c% ^! A+ [4 [' G% E; c k: i6 ` //决定释放信息素的种类
9 q" t% J2 n) C3 O, i7 y int kind=FoundTimes%2;</P># c( c% r5 k- i5 o+ G
<P> //获得当前点环境已有信息素的值
/ n- y- s7 h1 y& Z4 C$ q int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];
5 U5 e# k( H+ h1 I6 `- c. G% | boolean ofound=false;
+ v7 m: [- E& ] a) H4 n5 O" P9 C if(Phec!=0){
' l/ c0 K2 q7 w1 B: S7 X7 ^ //如果当前点已经有信息素了) I- `3 A- v* K# {2 w4 Z
for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){
# ^0 q! S3 I0 C //在信息素向量中查找该点的信息+ j2 M& ]! R4 r% h7 Y+ F4 M7 K
Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));
. ]5 J) R a: f$ | if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){* K0 V( v0 a% L' R
//找到了,则看看蚂蚁所在的位置是否是刚刚走过的,如果不是才撒信息素# V& B0 w7 f$ w5 H
int size=HistoryPoint.size();</P>, \* z! W+ }0 }) d0 h
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。- ]/ U F0 e, m
ofound=true;
8 D% G8 N; u7 Z# \" L; n" z boolean found=false;
4 @! ?7 o! U5 l9 p" ] if(size>4){
+ {% f6 K- F0 y8 A for(int j=size-4;j<size-1;j++){
/ v2 l# a4 n: R0 c: `& ^ Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));
7 }; R) x/ S6 {( K2 e* a& g if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){
4 }$ W3 Z G( K8 P z. P) ^8 ] //如果当前点重复了以前走过的路,就不释放
( O& w# I4 ~3 q- O- a% i0 r found=true;8 L( R# |) O- T* Z; L# N
break;6 c* G1 ^% c& I% G( d
}, i! W3 |$ f9 e; @8 _- v8 I2 S
}' }; K9 `* B7 y/ s
}, M4 v- ?* g* h+ S& \9 L7 c0 Z8 q
if(!found){
# V# e& C: z! O- o8 p# y //如果当前点不重复,则开始撒" f6 w0 e9 k) k2 B4 y
ph.Add(Phe);
1 q" Z7 e0 [' o$ a( g- p2 | local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>
( a7 Y% _9 t9 Q, ]1 [8 z0 ]<P> //让还剩下的信息素总量减少; k: n) E" |/ c( A( L+ t
Pheromone_count-=Phe;6 U: D4 s3 F5 U1 \/ Q: l E
}' |' q7 Q6 ]0 ^
break;
+ J: Q7 h# p. Y6 B3 ?8 o6 F }
( [4 d! ^7 c' w/ R0 g }
3 r% |; O o9 Z( @ }
5 p8 \; p) A' T; B& D7 e% }' a if(Phec==0||!ofound){" S' Z" f9 w% l8 G4 `3 K' ?
//如果当前环境没有信息素,或者当前环境的信息素来自窝或者食物,则新建一个信息素元素放到列表中
% x% k0 @' P6 z7 w Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);: K- U4 Z3 h; E
ph.Add(Phe);
' u% S8 j9 z( G. j2 ] local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;6 r8 `$ v, D) t& g
local_colony.phe.addElement(ph);
$ r8 M3 j- |6 I& I) H //让还剩下的信息素总量减少
8 y( f. f2 T3 k% C Pheromone_count-=Phe;& T: B: q+ c" B+ C3 P& t9 l
}</P>
- Z( E* t, \' v" s<P> //根据还剩下信息素的量调整释放信息素的数值Phe,这里为线性模型即Phe=0.0005*Pheromone_count( n) Q+ B& X9 C/ Z3 m5 Q
//如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,
) Z/ Y$ w* J& F# Z$ e- w# u, d //count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)9 q% w K3 b5 P, z6 a3 ]
//也就是说count(n)以几何级数的速度递减,这样,蚂蚁刚走出的地方信息素远远高于后走的地方% d T3 J6 b7 k1 Q: I
//这个模型是否科学?有待研究+ L" u# ~/ Q6 W1 ?# a5 ^
Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>9 {5 ~3 I2 K5 A# l
<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减$ i. u& n$ A/ |) S3 O3 y
if(Phe<=10)Phe=10;
/ I; f. Z$ c1 { u$ F: r5 t, @ }
; X2 ^ F) D8 W; v' v9 yprivate boolean JudgeEnd(){: D- F, H: d! M6 f
//这个函数判断是否已经找到了目标点7 a) g& }1 x- \& R' ]' h
//首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。3 X. W8 ?* \- p1 i7 `
int kind=FoundTimes%2;7 E* o0 d+ h Y7 n4 |
if(kind==0){) {4 h: t4 q4 _* l9 Q
//如果是找食物,那么需要把所有的食物点坐标与当前点比较,距离小于VR就认为是找到
2 n a! ]/ M, H0 ]2 n) w' S int i;
" n( g: X0 c }* P7 }3 y9 u for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){
; Y$ E. [: q; q% r& U2 ~ {9 X if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){
8 K0 x' t! Z" ]/ V. R //如果找到了食物,就直接移动到食物点
7 |6 H+ _, g) o# O2 f9 G+ h lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
* d3 w+ R! g! P& E9 [* L2 Z8 ^ nowPt.x=local_colony.EndPt.x;- D; i, s1 R. g" x
nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>% O$ Y. r, c) L: o0 Z4 j/ @+ J
<P> //计算最后的总距离. W& T9 E+ {( Y5 b+ A6 t
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
, y9 y& r! N' k8 `2 R2 [ //比较大小,记录较小的距离
`6 {9 u" \9 L! a9 @# V4 g if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){ c) y! [/ Z2 s1 b9 {/ {1 i* U
Min_distance=Count_distance;( M% C e2 |. U, C& k+ ` m/ V
}
6 b6 n1 n6 f0 _# r; ]$ H$ ~( m //清除总距离记录6 _, ^: b& I9 d+ X
Count_distance=0;</P>/ \. I" `" i! j4 O+ t
<P> //同时记录这只蚂蚁的目标点是它的窝,起始点是这个找到的食物点
6 q3 U( V3 _- x5 \ AimPt=new Point(OriginPt); b: d& t3 b; E5 f" T: V
StartPt=new Point(nowPt);# k, H. ^; f9 w" n# w* I0 h- i
//并把当前点标为自己找到的食物点& E$ J& V3 s0 r1 V$ Q/ T2 T& ^
FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
' Y( w% z+ h- M( S1 f( @<P> //找到了食物就把找到次数+1
: A: |' M* N5 B2 S8 b% P1 _ FoundTimes++;</P>
" @8 V7 a+ k' I- |<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向6 a' H( j: q( t# M+ ?" l \
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>4 A! l$ m3 @; v, `/ ^3 y
<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值
8 W8 @) E4 b0 q' L0 g Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>
0 d- P/ p$ G1 O<P> //清空记录的所有点# P* L+ ^- G$ U, \& M
HistoryPoint.removeAllElements();</P>' v# ]9 O, @1 L9 F f/ Z" ^/ h
<P> //返回找到为真
7 T* o) U9 G7 J y return true;
7 e- Y$ k% o% k1 y4 Z' N }. x k' s; H4 ]3 \
}- p5 K! J2 u. C3 `5 s6 F
//否则没找到8 b" |3 t- b8 y$ M& [
return false;
+ P- R; D6 D! F% U }* U/ [9 e. r2 Z% {; P$ u* v& Z: {
if(kind==1){
; H+ O) |2 [ N; m: k/ x5 e' Q //如果是找窝,因为目标点已经明确,所以比较目标点和当前点的距离,小于VR表示已经找到9 u# x7 |) c4 z2 f% \' y- S
if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){
1 e9 X3 P. ]8 L2 Y) K lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);' a% n4 [; ^/ C& X2 {( C V0 g# }
//如果找到了目标,就直接移动到目标点
9 g v1 U# f. t) D4 H nowPt.x=AimPt.x;
) @# |; M4 p% L6 T nowPt.y=AimPt.y;</P>3 k6 V! Z/ v: _% n: L# O5 p) |
<P> //计算最后的总距离
8 a" n+ s) ?0 I5 k0 ^! R Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
6 Y0 l' G4 @- N2 R) c0 V //比较大小,记录较小的距离# P/ C0 i. o' x8 l) P+ e! `
if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){
! y+ D/ [ v" B2 H; q Min_distance=Count_distance;6 C7 ^6 B* n8 j" _& M
}
5 ?+ v8 c0 s! x q: c1 j //清除总距离记录
) X3 K* U# {; I6 C+ x Count_distance=0; c* d5 z* i- w2 H
//把目标点定为食物点,起始点定为窝- r3 ^* A+ {$ z5 A: c& d+ ~
AimPt=new Point(FoodPt);
) V9 H3 O9 s: }. Z6 T9 W7 o' w/ I StartPt=new Point(OriginPt);</P>; ]; Z; M6 m& Q2 m& B7 @( M2 ?
<P> //重新置信息素
+ N9 D$ F) n0 u* i1 H% s Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>/ M9 y" Q* m2 P
<P> //清空历史纪录
' l, G- P* B O+ R HistoryPoint.removeAllElements();</P> }4 E& B: u: u3 _/ ~' Z5 u
<P> //主方向反向9 E; J! ], I. u' G
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>" C# V2 K& h- Z2 B* l' @
<P> //找到次数+16 a4 f5 f& z1 e) Y& r' T$ ]5 _) X
FoundTimes++;
! O( b/ X5 N" q8 S7 P' h" @ return true;7 z, X; S8 E5 p+ J; w2 B0 j3 K1 i* Z
}
! L9 C& {( R1 O return false;9 @6 t e O0 O5 N2 P* i
}
! l( i: U$ R0 V' I& L- s return false;
]% S$ y& B; G}5 ^( t3 q( h0 t5 \8 Z3 J j
private double SelectDirect(){
1 O! {' ?0 ~ P: Q //选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动
! M" q8 _1 i" q; Z3 i( u* g+ P l double direct,e=0;
O4 [7 B7 Q" A! T3 ^ if(Main_direct<0){
0 s W( J& t" S& x9 ~- T //如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个
) y' \1 M# A5 r! u e=2*Math.PI*Math.random();
8 G$ t% K4 @" A! @2 k7 } Main_direct=e;6 k9 {; H, \6 o; H
}
/ B$ Y' u- _, u+ [+ e1 U //选择主方向角
8 O7 D( X0 p( N# \; p; N direct=Main_direct;</P>
' N( H4 T' u; A; k9 v<P> //做一个随机模型,产生两个随机数,x,y都是[0,1]内的,这样x^2-y^2就是一个, N$ v5 o! t; M W6 g
//[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小* R/ e! {; E; U; G7 n# d/ c- [6 ], x' z
double re=Math.random();9 I" O5 D! Y+ p( a. k$ b0 t3 |
double re1=Math.random();4 ^$ a0 V) L3 v3 ?' E
direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;3 F/ F5 O$ K& s6 Z. {$ w6 f
if(re<0.02){
2 |/ M9 q* m9 L! ^+ D //以小概率0.02改变主方向的值,主方向的选取为从蚂蚁记住的点中随机选一个点,计算当前点和这个点之间的方向角。
* t& I* q; o6 h$ w# l" p* F! D int size=(int)(re1*memory)+1;
, x2 A. ^6 b7 `5 A2 k" P/ F if(HistoryPoint.size()>size){$ n+ j1 u( A3 c
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));' A# O( k6 f& {+ {9 M
if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){3 E, y# d, N! G0 |
Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);
3 N( `6 t2 O3 `& i& z9 a }, d: F& l6 S3 y9 X W; h* [
}
5 f' I- t$ N- s. V" {0 _& F }' Y% U: j- v- h9 }6 x9 W! s/ b
return direct;</P>, j1 n ]+ T- |4 c! z+ F- Y: F
<P> }! w! [; a0 {2 i) [( S
private Point Evade_obs(int deltx,int delty){
# q1 i& i( S2 P0 i9 f7 p //这个函数根据决策的位移值进行敝张的判断,算出真实可以移动到的点
Y& u: ~) `$ z, n8 _7 u //要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)
/ k. l! _1 L* e6 z1 I //这条直线上的所有点,看有没有障碍物!根据直线的参数方程:; [% X& a( Q, C1 ?
//x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;; m9 y* D9 G" ]3 H
//其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),
" ]3 q" X1 o6 N) s/ \& B //p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt, F9 |: k2 K# s/ u# o
Point pt=new Point(0,0);7 S9 T8 W, Z' K3 N3 n: x
int x,y;* f3 t; L" i( ]- e/ c- D
int delt=deltx;) o/ m& `' O! g* L. l$ w2 \
if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;$ z9 r: i/ g; r% u
if(delt==0)return nowPt;( C* ?$ K% ]2 E) l* [2 p" M1 p7 `
for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){
; Y: o% v8 k0 Z5 S- y6 @ w x=(int)(deltx*t+nowPt.x);
# F0 j2 |9 X# O9 @ K y=(int)(delty*t+nowPt.y);. Z* Z; R n: M2 a$ R
x=(x+width)%width;" h. P2 v. j' ?* ^- j
y=(y+height)%height;" Y4 _' ?. z8 v0 ^5 A
if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>- D! K% P# f" G3 C8 G l' K
<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向7 H q" w: m7 i) o
//新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值
6 r$ W/ l. L/ N8 n" z" S5 `' U deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;
7 t) y) ]; z" B. d" r/ y double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);( g0 J, g, @( V2 m6 _ Q% G
Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);& [3 Y; o; S, A
break;5 R* c6 d8 T8 ~9 Z5 u; b8 Q
}; S& F% k! t* B6 U" X5 q
pt=new Point(x,y);
! C7 D) V- @& n9 o7 s! ^2 g }</P>( J% i! c& I7 \+ d! o" i2 Y
<P> //计算得出实际能够到达的目标点
- o, L" l" l+ E x=(nowPt.x+deltx+width)%width;0 k5 M: `' f3 l) [
y=(nowPt.y+delty+height)%height;" }0 U% P. Q6 K
return new Point(x,y);
; F) d5 f& w8 D% c+ G" W7 U }
6 r* `( j% h8 K( K, h' N private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){( Z+ M# J3 B9 \+ G
//这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角
2 o8 G; h, F7 c0 T6 E; b# ~8 A3 l' e //此函数的难度主要在于,我们的世界是球面,因此需要从多个方向计算方向角,3 }9 q/ v! i5 u( k7 C- B7 C d( o
//其中方向角是所有可能的角中使得两点连线距离最短的角。* o4 j( t ?2 L* b% I& X) |% T/ o
double e;. H0 V. G. a7 C8 R+ l9 u
int deltx1=pt2.x-pt1.x;3 z1 ^# z6 @, j- G
int deltx2;4 W2 b2 R2 P+ e- ]6 i2 e
if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;
" h" @" h3 R# T% F else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;
+ F' @; Y# b& E! | int delty1=pt2.y-pt1.y;
1 f7 ]0 b- g7 g9 Y/ _; q int delty2;. M r2 N0 M- m: [* G
if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;
8 _: n6 T2 z- A3 V4 I. x else delty2=pt2.y+height-pt1.y;' H3 V2 `# ` X q9 H% R: Z, F
int deltx=deltx1,delty=delty1;. v) t. q% B8 t. v
if(deltx==0&&delty==0)return -1;
( Q. ~ B1 |8 p% V! K& r* o if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){
+ F3 Z z8 z* ]& l5 ]/ z deltx=deltx2;
# d) j' {4 i2 X7 o1 ^, y }
! X5 H& k4 Z6 u# c, l" z if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){
* k* M0 f9 z6 G9 | delty=delty2;0 L5 D# M/ ]) H# A* I8 b
}
* g U- _ F2 [- q0 y6 j7 l0 T if(deltx!=0){
+ ? O) @( W0 `3 i" d/ ~ e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));7 u9 ^3 R/ s9 z
if(deltx<0){
' M1 W) r- N# i/ y if(e<0) e=e-Math.PI;4 Z+ b- |6 I8 P
else e=e+Math.PI;
& v; y# Z+ r& z* U" r i1 A6 B }: E$ z+ ?. v" D1 \9 i/ l
}else{: d; e1 Z0 c& A; E4 U" j! \3 u
if(delty>0)e=Math.PI/2;
2 Q- M& o, g9 n/ \ else e=-Math.PI/2;
1 [& F3 s2 l6 T6 J- x# w2 N }, ?6 G* Y! Z# Q) v, e
e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);
7 T& J' |4 E& H return e;
0 q% o8 t: y3 L- ` p }
/ C0 [1 P8 ^1 f* l private double Distance(Point pt1,Point pt2){6 c' Q0 M- \, v7 V5 j- i; X
//给定两点pt1,pt2,计算它们之间的距离,难点在于世界是球面,所有有坐标循环的情况,
& G' k- P7 E" z/ z, M* A //这里计算的是所有可能距离中最小的
P! Q0 p2 ?6 W) ?# M int dx1=pt1.x-pt2.x;; L0 k6 L) _- C1 O8 K" N7 ^, Y
int dx2;
' Z9 b' Z. c. J$ k: h& r0 Q- H int dx,dy;5 |# ^" _) i1 O: v2 i
if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;$ H1 p5 L" S, {: G" }
else dx2=pt2.x+width-pt1.x;! N4 B" r4 Y' c+ k" [
int dy1=pt1.y-pt2.y;
# x+ D6 {$ C% _' I, u int dy2;
' `/ F3 E1 J/ t' i4 ~ if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;% b, U1 y3 B! Z3 y# x
dy2=pt2.y+height-pt1.y; w( W% [' t: C9 c
if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;
2 r- D. K& M0 |* F w else dx=dx2;, U# C5 b0 m" D& g7 V8 {4 r; Z
if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;& v8 Y, A0 ?1 i6 Y9 [
else dy=dy2;
! W" R$ V5 B& u. \ return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);6 @3 }) ^, {5 u7 L0 ?
}
2 K+ l# z8 a7 B2 x \" E. e6 N public void clone(ant ant1){+ V5 I& q8 F$ o+ e& |, X
//把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁
7 r- L6 ~' L4 Z4 {# D7 H! x1 ~2 { nowPt=new Point(ant1.nowPt);
/ z' l4 u: w( w) d OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);
% m- c# \% c6 {! m FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);( G! T( B" O: \, @$ v2 M, \
StartPt=new Point(ant1.StartPt);
: b6 T( l5 n( R/ T8 h1 @ m AimPt=new Point(ant1.AimPt);
2 ?' @1 u8 X( m+ d' M lastPt=new Point(ant1.lastPt);
* ^2 O# s1 I/ ?5 Z. g4 ~0 q VR=ant1.VR;( `* j' G: K$ z& Q) Q
id=ant1.id;
" {4 P! f7 ]* V( x0 s( H. l color=ant1.color;
, f& R5 G% S' p h. z2 t( E back_color=ant1.back_color;
! a) S- Y7 F+ f: R& e+ {6 R6 S height=ant1.height;, Z' s( ]5 W2 v
width=ant1.width;
4 L1 f# X& j2 f: z* U local_colony=ant1.local_colony;* U/ v9 k; t) L* s5 h2 j5 A
Phe=ant1.Phe;2 g8 k: r" X% {+ ?
mistake=ant1.mistake;9 }7 V0 q: \; E# b
HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;& x' n, d1 ~5 X0 D# E
Main_direct=ant1.Main_direct;
$ B g$ R, T, U4 E& B; R$ O FoundTimes=ant1.FoundTimes;3 b2 p6 g2 b: a
Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;
! U2 H1 {$ B! R3 R* U Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;
! r y) K& w$ n# P memory=ant1.memory;
2 j4 c6 v5 p: F2 v& x" R3 \: G Count_distance=ant1.Count_distance;
6 m9 u. h, _2 D9 w, R% e Min_distance=ant1.Min_distance;
% j, k; ^" ~( B8 {# u) o }
# ^ k5 @" p0 s. c( Y# }}</P> |
zan
|