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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>5 T1 }0 A7 W) y. F
< >package ant;
8 A) U, X* G2 S3 E' P. D7 g/*
+ d O( Y9 b% Y5 u6 g$ L# ?- L * @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/22
! o; U6 E5 j, y2 J! { *. [6 Y; d& W/ e: b
* You can modify the template of this file in the
1 x* S. h( P2 @. I6 n- e5 r * directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java1 H" E6 v" N1 s, `
*
9 B' S5 G+ t8 C * You can also create your own project template by making a new- w9 v( q0 V; W; l
* folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other
9 U1 e; `! D p' b# F3 y * templates as examples.0 [- t; R, S2 n7 y
*
! \! I2 f' v8 x# m; g k0 D3 F' [7 x */</P>$ o) P9 k# f e4 y- B8 a
< >import java.awt.*; A1 _* G- C. J( c4 b
import java.applet.*;! y3 O9 k) ?3 Q" q: z& j
import java.awt.event.*;
+ j. c1 m$ N, b# @) i, i# r1 Fimport java.util.Vector;</P>$ p; C1 ^: m- @/ D" a9 v# j! Y* b
< >class AntCanvas extends Canvas2 o1 B. \2 u; h$ F9 [# F
{0 _+ w4 U( R ~9 }2 F
//画布,一切画图操作均由该类完成
6 r7 `0 m( S1 g1 [9 l& ? //Image image;$ s7 ^) a. p3 g8 T
Color obs_color;//障碍物颜色* F0 h" z+ q" d$ `/ ?7 `- ]
Color origin_color;//我的颜色& J* i8 V# |9 ?/ l
Color back_color;//背景色3 ~& P/ z F- s
Color end_color;//食物点的颜色
, \6 E; {1 b5 e- n //boolean first;. w4 C3 p1 P" r; u, P
boolean reset;</P>
" G" f4 A7 _0 h3 p: X7 @' U5 J8 ?< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>8 t; ?. b X j, ^/ ]" N' h
< > super();* a' b$ n% ^4 M& c0 P. Q5 w. g- ~3 a6 f
image = img;
; Q& N8 B) h, C obs_color = Color.white;9 F; ]/ j) [8 o! ^3 h
setBackground(Color.black);
- p4 M" D0 U5 p1 J setForeground(Color.white);
9 t+ v. R% Z9 h0 {+ s& Q first = true;
$ J8 Z" L5 P7 c& m& W. y' J reset = false;</P>. Z1 K& w% e7 G5 ?# B
< > }*/</P>
1 Z6 W& `# a4 n" N7 m9 Z9 Y$ q- \9 p< > public AntCanvas() {</P>) Z% q$ P# |- k* {" f8 ]
< > super();8 }6 Y* P4 w. ?/ ?
//image = null;
+ X1 B* K+ M' B: a0 A J. Q back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
$ ]5 H' z# ~! ]1 f8 j7 B0 m$ B setBackground(back_color);! h# \. W- z* y3 k( o
setForeground(Color.white);
N+ P: g- g4 J' a3 T2 I6 @# J obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;
: K# s4 i) ~) E7 { V0 V& l origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;9 H/ k' t6 K& P( D" |& a* z' _
end_color=Antcolony.End_COLOR;
" u' ?1 T; c7 H- P //first = true;. i/ a/ E% |4 e; e- m' A& @
reset = true;</P>
1 p. b, e8 j3 P1 t3 U< > }</P>
% D/ G+ V; P, d. j2 b/ \9 Q< > public void Clear() {
- H& u3 m9 M$ T9 J- ^ //清空画布: ]6 V) R: }9 ^+ Y* y5 r, o$ W
reset = true;
3 A0 \2 k5 h% t5 z! e! d, e0 e repaint();
% B7 w& C. h+ _( B# r( h }</P>( E/ I! w# ]8 _+ K9 }5 K" n
< >: g% ^% `; A) W6 Z
public void paint(Graphics g) {" _% u1 y* R1 I+ \0 M9 D7 w4 G
int i;
/ e( M/ C6 h' }1 E& H5 _$ ] //重画的时候仅仅画障碍物
* @# @& x5 F+ C9 w1 i g.setColor(Color.black);3 b. K6 R) H; d* J* \7 g3 w
g.fillRect(0,0,size().width,size().height);
: Z; H" I3 P8 A6 H0 o5 W g.setColor(obs_color);
. ~& i8 r& Q, V6 @# O$ Z1 p for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){
8 ~$ ]! Y' f! \9 n' s- d g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);
# K- e7 {' U/ Z% m. i8 r: a }</P>; I5 d) C, Y+ K( |% W+ J U
< > }
; s' k4 f& a+ ]# w; q- f public void process(){5 ]4 o" c# K$ j9 i4 ]+ w/ S7 m/ H
//处理动画的过程8 g8 _0 D. ?$ b y$ z5 H
Graphics g=this.getGraphics();" ] z- }* \4 `+ W, l
g.setColor(end_color);
4 @, u0 `8 d5 W1 I+ z for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){
7 z( v( L! {! u //画所有的食物点* W6 q; g0 C( r7 ^9 p
g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);
/ q$ o* x4 o: X' `) b" @5 ? }/ R% {* f7 z$ Y, i( s
for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){
1 P- |0 w, I2 b% J. I0 H- O //每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁
4 L: _) n: G$ r) [ Antcolony.ants.Process();" f% m! ~- r- @8 @3 I! M2 p2 r
Antcolony.ants.Draw(g);! Q. R% e! _0 `# b( w+ K
}( K0 o! n* e7 o k5 x
for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){ h5 G- U5 L6 d/ d& ?) i3 ?
Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));% n( R% s" Y X
//Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素
2 l: }# Z6 U8 z) \2 \5 L8 [ switch(Antcolony.drawPhe){; n6 ]. }" k4 h, e/ s
case (1): I$ l1 P* H" A- I- `0 e
v.Draw(g);
0 K" e$ l% E6 F break;
, U' o; j0 \: K1 h+ W* s# C case (2):' _, d5 l! W5 ]
if(v.kind==1)v.Draw(g);2 m& c! L" `+ B2 u
break;! O# k+ e2 N9 c1 b0 S. O: x' _
case (3):; o& A2 J* X9 |; |( Z e
if(v.kind==0)v.Draw(g);
5 Q6 S; s2 X- d. G2 @& { break;' P% H9 W6 t+ M! ^% k# _ n
}# D$ g! [3 Z4 J- G8 A( Z6 G
v.delimit(g);
$ j) i5 W8 l4 z; q }0 s1 _- ~9 ^* p7 T
g.setColor(origin_color);9 K/ U! w, t7 n1 }/ R; o2 r
for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){. c6 j, z D. p) g* [3 I9 X6 ]# N
//画所有的窝
* `+ \! Z# V" ]! I5 G g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);) _/ d& {' j! B. c n; o
}</P>' Q% T( b7 ` s; ~6 [0 n8 f
< > }
2 X5 {# B( ~' L( `, @ Graphics GetGra() {</P>
& i9 W; a$ L# q2 z7 K< > return this.getGraphics();
" q- b3 a! s9 i' S9 } }7 y1 j# K: r- C$ I7 i/ r% M
}2 B7 P) ?9 D n! v6 P- g
public class Antcolony extends Applet implements Runnable {% o# R' @) [0 z' D3 x1 T* z* K# ]
boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管0 N1 ^/ Z% o `9 Y/ N/ K' ^8 o
Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行1 C$ L8 o$ I+ l4 F8 @: Q$ C+ P/ p
boolean running;//是否让动画运行+ G+ M/ F4 v% r
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮
( S# y- Y0 }2 n static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色
& L/ J7 c9 c6 l. O+ L: m static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色; [5 V& K+ d( c
static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色. h% h# I9 z6 G* }% [, o1 x' N) s
static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色 H! l. u& n7 P, t( ?
static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色6 z0 P9 X- m6 Z" T4 h/ P; I) b( I
AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布
1 z- f4 Q/ S6 ~3 L: q" F! ]# \ 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
0 Z! G" K7 E* z) G q5 D 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: h; }. Q2 o5 W- S X
static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height7 ^* X+ h; p1 d+ H3 K, I
static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。- ?( z& f* Q7 v: ^- Z
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为100
+ I% X5 m, v! n+ i 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
4 G6 s" ~# F) g5 T; R4 ~ 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
7 C* N2 J% M! W, [ ^4 X- Q 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!8 E, V5 P1 s( C/ T+ p
static Point OriginPt[];//窝点信息
2 r H& Y+ Q# Y$ c1 c static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为100
# S; P) ]0 H; w6 x# @ static int width=300,height=300;//环境的长和宽6 B) J, N; g) C4 w1 P
static int antCount;//蚂蚁的数量* p5 Y. O$ t% ^$ Y
static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快
# z7 R: g' Z; I static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径+ n& U2 ~1 \$ i; P5 T
static ant ants[];//蚂蚁数组9 D! H. a/ A+ c; B4 ^) c& p
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
, t% Y9 W7 Q% t# B% E& n; s 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>. R. ]# w/ q0 w6 W4 s
< > //下面是一些控件信息% P3 T* `: g# Q& c8 z; ~5 @
Button btnStart=new Button("开始");
7 m) G! X! k; X7 c# e# H Button btnReset=new Button("重来");9 E! j: i) G$ Z# z* C* b) L
Button btnMap=new Button("编辑地图");
$ U, E4 G* V7 z2 u Button btnConfig=new Button("设置");
/ |9 I0 y2 n1 s* b% h Choice choPDraw=new Choice();
* V0 A* I: i4 L. n2 r/ J0 P, m. K public void init() {" U( y+ _* F1 O2 r
//初始化函数,先画各种控件5 V. }3 T$ S8 x9 t. y ~# `$ O; ]9 C
setLayout(new BorderLayout());" N& i2 [2 k& J4 p
Panel pan=new Panel();) f( o9 M: l7 ]6 G0 A3 m6 N: _, L
add("South",pan);, s- b6 B: L, r" [
this.add("Center",canvas);+ M6 n+ \+ l( _& r. n3 h% k
pan.add(btnStart);
N& ^; I4 r4 `4 }( \ pan.add(btnReset);( X o l0 \4 H, i ~
pan.add(btnConfig);2 l/ I# J: G7 {' H
pan.add(btnMap);$ T6 d& i& V7 Q
pan.add(choPDraw);# B; J9 r1 l: n4 H2 w
choPDraw.addItem("不画信息素");% ]+ l( c% u2 q0 m
choPDraw.addItem("画所有信息素");
7 r3 O ~1 @. v( i# b2 v choPDraw.addItem("画食物信息素");
3 f' _" b4 x7 l8 h choPDraw.addItem("画窝的信息素");0 |. f# u3 ?8 O Q# S! a& ^
choPDraw.select(2);</P># a$ N+ B) C" m: {) @
< > //初始化各个数组
$ O# F) z+ d O% x. Z4 E obs_grid=new int [width][height];
: n/ X9 g4 {/ l$ j6 J phe=new Vector();, q5 W) Z* y2 M& y
Pheromone_grid=new int [2][width][height];8 f7 n* p# j- I- {- k4 E
for(int i=0;i<width;i++){2 r# g; O8 W( E$ _
for(int j=0;j<height;j++){) ?. h* c# T$ n% i' ^+ }* L
obs_grid[j]=-1;, R: Q' E3 U" _# m
for(int k=0;k<2;k++){
( H; B; b0 j. { Pheromone_grid[k][j]=0;
2 f; g( A5 z5 z: e5 o% p) j }* M# l j/ f |; U& e: t
}
1 G1 s: j. r5 C/ c; C0 P }</P>& k2 J( I" F9 W3 ?$ u
< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50/ h, ]* C2 Q, h2 V" I
//初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性
+ \! j6 ?/ F. h1 F- W ants=new ant[antCount];8 W; K, J) z; U- o* d2 s: a
for(int i=0;i<antCount;i++){# {0 ^( z9 H2 i
ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);! K7 ~+ F! G* u) x3 l x/ O
}</P>5 M }0 A4 v* ]# u* c
< > //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
' j8 h( v4 h) n7 C1 y int grid[][]=new int[width][height];</P>2 P& e( t/ M' n& o! Q/ Q8 _& U
< > //下面从地图库中加在地图2 H: [9 E' X! o4 L0 ~& B6 r
Maps maps=new Maps();, U- R1 Z2 m7 m( k5 s# H
maps.LoadMap(grid,0);( L1 O I/ f6 T' J7 Z2 V
//初始化地图3 l. ?" `# U( y. s; h4 r8 V
reinit_map(grid);</P>5 t7 V* O# U( a5 A
< > //初始化所有的蚂蚁
1 _( G) U% {" h3 w. E: N7 N5 Y reinit();
" l/ J2 B9 L. f/ f; w* D! U } `% t/ [" O4 X" N( B
public void reinit_map(int grid[][]){
3 U6 T: N# n2 B) x: ? //将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中0 I8 z( k: B# I" I, A [# y$ s
//相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>
! j8 ~* X' g) I+ I' A" V< > //先停止程序的运行) V' B }: d v1 \+ `) C
running=false;
4 ?1 p3 Z4 t4 x7 O' L btnStart.setLabel("开始");</P>
9 {( j* ?% ~9 h, k1 A< >
3 e6 {) W+ {7 z$ R# ], L$ z8 q& g obsCount=0;
- b1 _% i2 r2 @ EndPts=0;
) K9 L. z7 R e9 Z* @- ]9 a( R4 ? OriginPts=0;
' F+ E: |0 m) a$ g6 d obsP=new Point[width*height];
3 `% @" w" ?6 k" O3 F OriginPt=new Point[100];
& x7 l% e# p6 G EndPt=new Point[100];</P>
m& Y- |+ D- J< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值
5 W$ I7 G8 l& J for(int i=0;i<width;i++){
% R) X0 \$ r' N* r( F3 u! Y) G for(int j=0;j<height;j++){ A- k) D5 h3 E0 B# N6 u1 \
obs_grid[j]=-1;9 T5 X5 v, [# U7 }
for(int k=0;k<2;k++){! Y* R8 u, S( ]) O8 [
Pheromone_grid[k][j]=0;
: x3 W- z& F7 w7 m% A0 W2 V* a }9 K5 v1 G; u c( u
}
* [! V+ E+ h, X- H }</P>1 M& i1 F3 H, P6 S+ L* O* O3 D
< > //从grid数组中读取信息/ j" h, t( P: p. R+ G, g
for(int i=0;i<width;i++){
, m0 P& x6 y9 X% d for(int j=0;j<height;j++){
/ P; g+ A8 q" R) s# u( x switch (grid[j]){
1 I7 u9 ~% Q2 }- R' m case 1:
, s6 V1 t+ w+ v/ g. R# a% Q& _ //如果grid[][]存的是障碍物 Z" L. E& ^/ N
obs_grid[j]=obsCount;& c+ P( ^! H1 g2 b2 i: K' J7 X2 X
obsP[obsCount]=new Point(i,j);
4 Y' V* q0 _$ v& j$ M4 }+ w ` obsCount++;0 b, O! @8 ~6 h2 F: o
break;
# ?: E; h7 G% R! J1 j' t case 2:5 H6 b) L8 O1 M e* O. t7 m9 T% h0 j
//如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了4 c% E8 \6 o% x; o% `* t7 Z
if(OriginPts<100){; |: i' ~9 y9 J, R8 o/ x
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
" o; Q* S# R# z& P, _2 @) v$ o0 v OriginPts++;
, y1 C% p6 }' | u. D } r% J' h: a+ R9 z5 W' P1 h
break;* g: L: U0 e0 Z7 e' V0 V: i# ?
case 3:
+ Q7 |1 g8 h; ` //如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了# L# a" w$ {& P. I4 P( }
if(EndPts<100){& }% w* \: x, H- ]9 f* r, F, d
EndPt[EndPts]=new Point(i,j);' y& P! U6 q0 ^3 ^
EndPts++;
1 d- W7 J4 X; o0 e5 a }
0 s. b6 K' L( x7 T7 P( Y7 k2 n break;3 c8 k0 n( B. F) ^
}
! ~# ^: E% S2 l7 [( {% Y8 | }
+ O" O) K. B8 `2 V, ]- F }1 n, {) J! O6 p8 g
//如果没有指定窝,则随机的选择一点
, l2 |) L: r. J0 Q, h8 G if(OriginPts==0){
/ f. t' D* z- P" {8 d. a for(int i=0;i<width;i++){
, U$ A( k( f' Y. U9 z4 {. V int j;
f+ F3 R: |& K0 u, v( ~5 ?. Z for(j=0;j<height;j++){) |9 y3 f6 W/ U9 H0 n4 N
if(obs_grid[j]<0){) v- ]# j1 K5 L7 @5 l3 G w
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
5 h, E7 s* f2 o" T, n! n G OriginPts++;5 h. l- ?$ ?: V- m9 Z3 k+ g
break;
: G7 p, _/ M# }$ V }
$ g/ J1 ~ j |% q/ b( S" Z }( ?! r% O; w- O) U: a0 G* M
if(j<height-1){' m: J+ ?* V, o' w- ]
break;
6 u8 b! R5 U; Y& g }
8 _" _- R" r7 I }
$ N* p% R6 p9 { L- l; B }
! j# s- c% b; g& g }
1 f$ l# s" O3 F3 N+ P public void reinit(){: T) g" Z7 @" j1 A
//重新初始化整个环境</P>
0 R- J$ L5 P( e4 S< > //先停止程序的运行' J L7 s+ o/ c7 X6 _9 I
running=false;7 l: i+ q0 ]) x% q' A# U* m- o H
btnStart.setLabel("开始");</P>0 F) M+ {, I5 e. Y" S- i
< >
! R N' E3 _7 d; `: d //清空所有信息素Pheromone数组中的值% a; O" q; i/ j) o
for(int i=0;i<width;i++){) e* K2 d$ d, _4 r" }! F
for(int j=0;j<height;j++){0 o; e) r! J6 q* [
for(int k=0;k<2;k++){8 i! ^# M# y" ]2 n! w: f
Pheromone_grid[k][j]=0;
: q4 h( E0 U1 F }# u v( _8 [5 V8 I+ P& M8 y
}
: N# a, f& X# y5 g+ W; u: ^( u }</P>
" M% z# }! t8 o0 F# Y% w- B% 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' M9 C9 X/ O4 ]: V/ R, w$ M
for(int i=0;i<antCount;i++){4 V# ^8 F; q& p1 x# x5 E& L
int index=(int)(OriginPts*Math.random());
d6 B9 q+ f) B5 g$ G: x ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);- D- P! J" s; ]' w: ~: S- d+ e
ants.init();
6 S; l) C n( m' K* ^ }</P>
! p5 B+ S r; h: G3 p2 A, I. _< > //清空信息素向量
' }2 K2 a$ {& l8 _, {$ e phe.removeAllElements();</P>
6 G- j( C! i. a9 @/ M9 A< > //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7 x- k2 y- F) P; J( u. Z4 P
for(int i=0;i<EndPts;i++){
# A3 b9 i, g0 P for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){' w/ V2 k: i! ^+ @0 c$ Z
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));
5 t' R' Y$ {* v4 L! ^ for(int yy=-y;yy<=y;yy++){
6 ~3 _- S! F3 o& f Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR)); T0 g- b4 h4 H% j: ^/ I5 t9 m
}
8 \# e5 A3 @& v, q }' ?2 }5 L' I$ e
}
; ~2 j! v2 r5 l+ h! e* c9 D for(int i=0;i<OriginPts;i++){
& R7 P, S- Q; r, H! T' X. w2 P for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){. W; q0 e/ _& }: X, g
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));$ y* x" |7 g; [5 k' ~. }* M+ w
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){' J* u7 b3 ^4 V0 S0 Y/ x. u
Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));: [/ ?% _ H: W) Y ]+ n% k( i
}7 k. z% M. Y8 J% L
}' H' |% f$ ]( l# T, ^4 f
}</P>
2 H7 f3 I5 f( Y K<P> //重画. |* o9 O( {+ b8 G6 Y% v2 U
canvas.repaint();</P>" R. o3 @9 \3 k' R, G" q$ j
<P> //让程序开始运行
, E6 p* e, p0 t$ j2 G$ k //running=true;
. W$ l1 S+ @1 z/ h6 p. \0 m9 F }
7 A' h, V1 Q; t+ r7 M& S* A8 y public void paint(Graphics g) {3 r1 i* ?+ m* N3 n
canvas.repaint();: k" e( J0 C0 x' F& @
}</P>
5 B6 i6 z1 u5 [, c( s- w<P>
' v1 A* D. W, F. C+ v/ ~$ ypublic static void main(String[] args) {/ H* v, ^( a1 [/ J' G% Q
Antcolony applet = new Antcolony();# a, l" b. h4 V9 q, G
applet.isStandalone = true;
4 L! I: c8 V9 K& Y, `7 p7 W$ w/ J Frame frame;9 ]* N; G* t3 c0 T9 O
frame = new Frame() {
) D3 ^+ z/ t! ^$ X protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
1 w& O. \0 d& c/ B; _ super.processWindowEvent(e);
" [3 B, y' ~. u( d. w+ l if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {% _2 s, g1 a# [
System.exit(0);" a1 R3 L) l1 @
}0 b1 b* P3 f3 |$ p# P" F, `
}
( V, C* x; D8 L4 i1 u. y, ?' g1 G& | public synchronized void setTitle(String title) {
& O% P( _, f" X$ x& t super.setTitle(title);* ~4 V7 Y2 M9 O9 {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
* Q' @2 i% ?0 S+ {, ?8 u8 g! c }1 H2 _8 T3 p$ ~; P- P; k/ y( }2 X
};
3 a8 L8 R3 K! x$ f3 O6 Y frame.setTitle("Applet Frame");. s$ p! q; {- ^: T# j# _, M- ~
frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
9 T# l$ F6 j/ O X5 _1 [1 P applet.init();
0 V8 U5 w& n/ F% I( h. g/ _/ _ applet.start();
% D' @; ?) p3 o" U9 A$ c frame.setSize(300,320);9 C& Y {, B1 ~: C! M+ ]0 e
Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();
% O; z6 f% f: ?: S frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);
- K7 n5 |9 ~/ Z6 m6 q' ]8 L; i" @ frame.setVisible(true);
7 U* O- O8 t; c) H* D5 A% ?) a6 T& c }& U4 \5 z. A/ J
public void start()5 Y" @0 ~, F, t
//下面三个函数是控制线程的
, z* C4 c- L% L' P5 x0 m2 b {3 _- n6 \( j5 v( y2 [- U
if (runner == null)
, D- @ R( c) u, l! } [" E {2 B* i" Y6 n) X
runner= new Thread(this);
. }1 p0 O7 i- U runner.start();, J0 i2 R: h S( Z8 t' H$ }
//running = true;# e) _/ G; ]0 d$ ~
}
% H w9 C1 j7 M( z. p2 t' K }</P>
! c* J, R" Q5 D7 q<P> public void stop()% E! ~" X9 p* V& }9 N) C; O) x: C! v
{
+ H9 r( B+ w8 z9 N9 a# I$ I: E if (runner!=null), k) ?% K! _ C% O0 G- D
{3 x) e& N9 |. v3 N- V, `
runner.stop();6 D0 G- x2 A$ i
runner=null;
/ x, n* I$ n8 [- |# {* n running = false;' N9 t K" @7 \+ O
}
3 p$ Y5 \; Z, E }</P>
1 |! Q. w t1 ]. x( Q/ Y# q \. f<P> public void run() {</P>
# z }- K9 l- T7 S0 s, R( A) c8 G<P> int i;
* K$ C' Z. o4 _) e: f //线程一直运行下去
- |7 _9 J; u# p! m2 }" q while (true) {
" h( `/ G6 W% F% P if(running){. _/ h# H* l2 [9 }% ~/ w# O2 `$ t! T+ p
//如果开始动画,就进行canvas的处理
( M" f! m. }: ~ canvas.process();3 u, w/ I9 _0 r" i: b
}# _8 Z* G6 |9 H) \ Z
try { Thread.sleep(delay);}
2 | v( s) m9 d1 c catch (InterruptedException e) {& d, o( Z* b+ M
}
' a; E! o% |+ J) P7 C }</P>
7 e: z5 A4 ], \! J% F r7 Z1 T<P> }# p6 e- \; R( c* [1 w0 b; F
public boolean action(Event evt, Object o) {8 L1 t# G o; \" i& q3 ?: d
if (evt.target == btnMap) {
' I! D n2 ^: g7 ] //开始编辑地图面板
* t3 ]. L) L; P5 U5 A* t# ? running=false;/ @$ I- I, |+ @, q' R% Z
btnStart.setLabel("开始");
w6 @& }+ }- a# g MapPad ctl = new MapPad(this);
# `" i# l8 J( f! R# ^6 s" y/ B ctl.setSize(308,380);. `! S/ Z+ t& z' X' e* t0 Z( Q
ctl.show();
. ?- M" B# [9 M. E' X return true;
) i& U* x6 }2 M2 W/ P }else if(evt.target == btnStart){
6 \3 i) q, @7 B f if(!running){
9 z ~" \( ~$ y$ |2 O //如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下
7 u: u/ b; O) | if(reset)reinit();. v5 z) z5 Y: y! n& o; J& H/ F
btnStart.setLabel("停止");
" \5 s+ _+ @" o- f) G reset=false; g* t6 |. l6 n7 M
running=true;
+ ]1 w( ]3 C6 r& i% K U }else{
3 `" R( L+ Z, y8 q; | btnStart.setLabel("开始");& m- i9 a. h( Y7 t. c, y
running=false;
! L# _. W. W" ?6 i/ ]/ w }
! L8 M8 J5 \8 r( H7 c return true;4 J1 v, k2 _! }8 k* u- s+ _8 }
}else if(evt.target == btnReset){
1 k5 W- s, S1 c/ D0 p0 j9 g running=false;
7 i! ?7 Q; E. ]: K4 G$ U int j=0;+ v6 W" v$ S/ y( k
//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
1 g5 k5 W" j) x4 o1 T8 t reset=true;
0 K, p- k, y( p3 X5 w' w3 B0 f3 X repaint();& k9 |! t& V1 P
btnStart.setLabel("开始");
/ z! B; A% X* [) Z; v5 @% Y% _0 e return true;; F# ` p3 `: a8 S2 G6 q. r3 {
}else if(evt.target == btnConfig){) R9 F/ n1 K9 Q" o
running=false;% \" K Y7 o- g+ J' S: K/ x
btnStart.setLabel("开始");) w" c o: l2 Y
Configer ctl = new Configer(this);. R9 n6 A. y, v' J1 v0 k/ H% f
ctl.setSize(300,300);* e) b k! T1 A" @
ctl.show();9 { n% e7 O9 s% Q6 ]4 t2 ` v( x# H
return true;1 o& H8 L1 j' h1 E
}else if(evt.target == choPDraw){
. }& W. A. i3 D% I; A //选择画信息素的模式4 m( [5 m0 Q/ N& d" T% h! R6 m" d
drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();
@5 Q4 F+ N4 L# Y/ ~2 Y+ R, v! H if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}
$ {6 n8 @+ t" t) W' u2 _ return true;& q8 {! h5 n! I0 C
}
$ T) r$ J* O& Q) M5 m: J) q return false;</P>8 w2 }8 u: g& w( F: Q4 O; ^! F
<P> }
7 j8 S" o0 T! Q4 W Y, T /**Destroy the applet*/
. m* ~# a- z( S% w/ D) { public void destroy() {3 \& V. X* c- l7 [6 Q2 j
//当结束程序的时候,把线程也结束
+ A: b( b" W: Y- ?) T) [9 [. l if (runner!=null)
$ E2 x' b) ]) n) X& ^ {8 [" M( [' q3 V4 W. W
running = false;
/ s w) }' H6 j. I% h5 ? runner.stop();& C) R* \4 H( g9 ]" u7 m# }
runner=null;
3 }4 S8 l1 Z# w8 t# R5 a+ l }
$ p& s6 R9 x2 N4 d; \ }</P>8 C, a. ?9 ^: B k, x2 f& P
<P>}
, D) `. X$ T+ m' r: W6 T* A</P>
! S3 h3 {; C8 P9 X3 }' j& w9 y+ E+ w" G
! X" c# p$ P+ p" @! ] s
$ R% r4 z- b: U0 A4 X<P>package ant;
: T5 P9 D" a8 Q& m6 O: X: D7 ?import java.awt.*;; ^8 A2 |; [. Y3 u
import java.applet.*;, z; y# }# r7 }1 ~/ w! }
import java.util.Vector;</P>5 i3 Q$ X M r! ]0 y: Q
<P>public class ant{
7 u. N1 `2 i- ~ Point nowPt;//当前点坐标) Q0 M9 i' y, C, h5 k8 T
int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度
* ^7 g* Z9 p! c& q int id;//标识
! `, Z3 E* {9 Y' Z: e Point lastPt;//上一点坐标
% f! f9 t. t" o. i- X Color color;//蚂蚁的颜色, s5 G# T% x$ Y* a0 | d
Color back_color;//背景的严肃
4 u/ G! H/ _' D5 [0 ^6 P int height,width;//世界的尺寸9 H5 ~+ K8 ]9 L" H2 j
int Phe;//每次释放信息素的数值) z( R1 l3 l! Q# x, d+ ~* w
Antcolony local_colony;//主程序的指针
; d3 [ n9 C" G6 U Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点( x0 @+ t6 l! x
double Main_direct;//主方向2 W; G/ ]+ Y) I0 q' g+ s
Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用+ o' u: D# i2 _# M) ^: g1 s! k: q
Point OriginPt;//窝的坐标
. E) t* I& c9 V9 F Point AimPt;//目标点,是窝或者食物
4 B) B: ^8 ~. l1 \+ u Point StartPt;//起始点,是窝或者食物7 J' q. E5 I$ [$ N
int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数6 X2 F! x% [3 k/ Q" @
int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
1 x7 a1 d2 L9 ]! U4 Q1 A! E int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量( S+ @& e0 @/ |7 x
boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了' I- i0 _# Q' w
double mistake;//犯错误的概率
7 i( W) S9 @" E- E3 U int memory;//记忆走过点的数目$ D/ F0 R/ r' N
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。- C( Z8 j5 j' T8 B6 |
public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离/ j" r7 q( [! D" q3 ^6 X
public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){
0 V$ W) W" M9 ~1 C3 @ q! K5 j nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y); F& k$ h1 B0 m6 U! A5 r- w; ^
OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
2 D8 L: H( R8 Z2 ~- h f FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);9 n! Z: d1 F2 r' a
StartPt=new Point(nowpt);
/ G7 `: P9 y/ i! y! p AimPt=new Point(nowpt);4 D4 {: f- S5 g! l$ v8 ^, [& e7 P; {
lastPt=nowPt;2 O/ W9 S6 N7 _5 e- P @
VR=vr;
1 W! t- z! Y1 @" E, Q id=idd;7 l0 P. s. |9 W2 b# b
color=c;
2 M0 l3 i7 O$ _" p7 R6 s" ` back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
4 q7 @ w7 y. G9 E' M height=Antcolony.height;
; S& `3 V- ^& }# ^ width=Antcolony.width;0 b& s; [6 d" H
local_colony=colony;* ~# h4 A D+ W% [+ c. y
Phe=200;
# d( X, C. k. Y2 A" ]' f, [# ] mistake=mist;5 |; w5 K# A% {( m0 D
HistoryPoint=new Vector();* p- ]. H; H8 v2 m; p& ^
Main_direct=-1;
/ X$ C) M! p: D9 D7 A' j FoundTimes=0;
$ b8 v+ N4 a! U Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;
* N$ m1 Q* ^1 Y4 e" i# @ Pheromone_count=Max_Pheromone;- ]. d4 O( ~+ p2 q9 Q- o8 g; i$ a
memory=mem;
4 X+ O0 E/ v+ m9 }( \ Count_distance=0;
$ E0 |' f# Q+ u# | Min_distance=-1;; S/ Q/ ]7 F$ {& g8 y
}
9 p: U& z; h8 @+ y G' J+ z0 h public void init(){
: _9 F" D9 p) n$ X/ h nowPt=new Point(OriginPt);* V$ f4 g E# Y" w7 i" l
lastPt=new Point(OriginPt);6 M! o9 H* k& j
FoodPt=new Point(OriginPt);
# o4 R2 k$ W& [% a AimPt=new Point(OriginPt);
9 @! [7 F1 ~2 f$ L& I StartPt=new Point(OriginPt);. B2 u9 v- `# i4 M/ @2 k
HistoryPoint.removeAllElements();
! ]6 }3 i, h! f# ^. z Main_direct=-1;( ]( M) y8 L) E% [, H' {2 _2 |
FoundTimes=0;8 W5 }3 R2 a+ U J9 x! N! O: G& A
Pheromone_count=Max_Pheromone;
# L6 u* A b x( [ Count_distance=0;/ I( G5 P1 @7 Y2 M7 [
Min_distance=-1;' c/ G2 w7 R! B2 G1 Y* [& H
}
v% f6 V) Q- r& h/ U; W public void Draw(Graphics g) {2 H7 B: d* A# {
//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。
! A& |/ T' Z1 x( z$ {: C' ` g.setColor(back_color);
4 ^' z2 U1 i& f' b8 e7 `* s* K$ _% o g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);
" n7 p! y" ~# a5 h g.setColor(color);7 E7 K+ q5 v0 ]; M
g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);
' Q- T) T% d6 g( K7 i } r, z" u7 I- f b5 c- Y
public void Process(){
% N, m( o5 a! l# Z4 ^0 W3 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. t5 y% G# W6 ~( D
//(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)) e) j# v' i3 L: J+ q0 [
//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& i% W/ S. K3 b$ j) }
//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: s* A2 h* F1 Y, {# r1 W3 w8 K
//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>$ X: T" {0 L; V+ _
) T$ b- X7 I6 E8 X) U. V<P> if(Judged==false){! U( H; I$ R, s$ j6 U6 j: ~
//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,
( ]* ~) c2 ~: g8 a. D //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4 S7 c$ M' W: t* B+ b" B6 h
if(JudgeEnd()){
4 I2 K) d' r- j2 y( n7 v //判断,如果找到了目标点那么就退出该程序
; J3 I4 F5 F/ p3 @3 F% `- F Judged=true;* X$ |' m/ U6 f5 b! s
return;
' Y9 r {. C, Z. V0 ` }+ l% E5 R- }2 k9 D# J+ S* h
}
" n, U& o, P* Q Judged=false;: v' P+ j' ], ^9 Z! B
//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
$ T, ?3 e, o& H: v9 |$ [1 N& k1 } double direct=SelectDirect();</P>
! u9 z6 P+ K1 b7 t% p4 [! S. P<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,delty
& }3 @! q3 G0 Z- G+ s int deltx=0,delty=0;
C0 z8 v/ X4 H4 I/ N9 [" d! _! B //direct是方向角,根据方向计算位移
( Z* _5 l* M" l# G4 B/ D% J D deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));% S1 L$ l% T6 m/ m7 g, i! B
delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P># `1 I' \( R; g6 b+ w b
<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。& c" {' r- \' I
int kind=FoundTimes%2;</P>0 B$ F/ H! c. z9 `5 ]6 I1 Z
<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,
8 t$ U" _' m2 ~% i8 Z //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。
0 L3 ~' t4 l0 A' i- W7 g$ ^ int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P>! g( }/ K% Y0 c- g* K0 J* k4 j
<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素/ S* U; K; w8 {% u$ [
int maxphe=here;</P>1 h, a* M' T0 D+ Q U
<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( I. x0 K' Y* Z, |$ K ~' p- L2 Q
int deltx1,delty1;
" N2 Q* g5 z/ G) O# P. Z deltx1=deltx;delty1=delty;</P>
* n/ e8 l4 A' A. a! B1 Z; t% ~9 i<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
, }' W+ f+ g* C9 U" V# J! Z for(int x=-VR;x<=VR;x++){
0 l% |, w3 x4 v8 S, |( }* C for(int y=-VR;y<=VR;y++){- m8 [# f3 t5 u h0 I9 F
//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,+ d" Q9 E# ]- f. V
//在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上0 ~+ R9 ?9 V, A, \# N' x' _
int xx=(nowPt.x+x+width)%width;
; Q! k; `# y9 D" k+ p int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>
9 ?/ B( m# f$ I' P3 O' ]! q<P> //循环的时候要除去当前点。0 A# q# f6 y% [- O: ]3 ?
if(x!=0||y!=0){
+ a9 }5 a* G" t5 y //的到要搜寻的点的信息素
. T7 [% [: e4 G q int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>1 z V5 N6 h# J, n3 e: U
<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多) R6 y% t: f, k& T
if(maxphe<phe){</P>2 V+ }4 k+ Q" {- X( }# p9 u& [3 X# q
<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8 V( R* E" n, n
//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
. G% K, `* }+ X: d' j+ o v8 o& L. I double ra=Math.random();' F. ^. N0 K7 ~7 u
if(here==0||ra>mistake){
+ r e" z! J0 z1 E* Z boolean found=false;
9 @- u7 }. Z& q5 C //查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈1 O4 c3 y; b( D5 v( U1 A
int size=HistoryPoint.size(); S$ O7 n5 V/ x
int minsize=memory;
2 i5 a9 O \8 v7 ~0 c: w if(size<memory)minsize=size;
" S9 D8 Z0 B" _7 r5 n for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){
H3 g1 \' Q" E! { Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));
4 ^: j6 s7 _7 a$ E if(pt.x==xx&&pt.y==yy){
9 W4 C) ^' S0 n3 v" w+ n found=true;
- u% c' h* H+ Y$ T) H# M( ] break;
! R: h; ]; b/ N6 b9 R0 L } z6 T1 i' ~# v. l8 N- r4 J, `
}% H- v5 C0 ^' r
if(!found){1 [5 W) ?9 a2 ~. h! w S
//如果没有原地转圈,那么记录信息素。 R; F1 T8 f1 ^8 f9 X% s+ F
maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];
4 L& V |. d# [1 f+ V! G deltx=x;
* `5 w/ h7 ~; |% r0 [ delty=y;
& M. w9 g) ]5 F( }% q$ E }# @1 [1 {7 {- b. q4 Y# O0 }% H
}//end here==0||ra>0.001- i8 N) d6 A$ t8 ^9 _0 S
}//end maxphe<here
0 S- R# p- E; [$ A }//end if x!=0
" c; W5 t w7 _" [$ H7 r8 G }//end for y5 }. x, Z. [& G
}//end for x
6 C- j; D& p7 R" X; V3 M Point pt;</P>6 f1 ~6 A9 ^- S m# `2 C
<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位
( y \4 y% C, R, n7 h4 K4 E7 m pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>" \; O0 N$ P- Z* w- L" G
<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!
! C( K& I$ s& g; H% ^ if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){; J" @) h% X( S/ i: z
pt=Evade_obs(deltx1,delty1);0 G# ?9 V: g: s+ N
}</P>
8 h/ d* `9 k# L2 Z, Y! _; i1 y<P> //播撒信息素' G' [0 U7 F- N
Scatter();</P>5 e2 g5 z0 s+ W4 H% `3 R
<P> //记录走过的距离
3 h4 s6 ^7 Z3 h, a! m Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>
& N' S: x+ r7 n+ l% y6 @% h. O1 H<P> //改变当前点位置; T2 n: e- i% B
lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
# u0 r3 m* f: D0 _* J9 ~" X8 u<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点
, T( i) M0 L) V6 y HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());' k* B5 ?/ [: ?7 N R5 z: h
if(HistoryPoint.size()>memory){
/ b/ U* B( j9 h0 E7 l- V% I! v HistoryPoint.removeElementAt(0);3 a, `6 h9 C/ [4 ^
}
3 m5 r# E& S1 C; [( x2 E4 l nowPt=new Point(pt.x,pt.y);
( I* e! P* ]" v }</P>
. i" P3 w% f1 D5 Y<P>$ k& i7 F" r# s4 T
private void Scatter(){
: ^- t7 n' @3 O* O ]/ l' p& p //释放信息素函数,每只蚂蚁有一个信息素的最大含量max_Pheromone,
& }8 L3 ~4 A' @! V% u* Y( u/ j //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。
' R: N8 ^5 M. E* e if(Pheromone_count<=0)return;8 c4 `1 S% {4 l. o7 R$ r
//决定释放信息素的种类
* m- r+ r+ F' z! @# _, @ int kind=FoundTimes%2;</P>
) _# M0 @# O* E8 J0 i; F; D3 `<P> //获得当前点环境已有信息素的值
/ [+ a9 v6 {5 I int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];/ r f) W* a; M
boolean ofound=false;
4 H' m' ^2 B& J5 b if(Phec!=0){
, {2 {% x# t' i, @) N //如果当前点已经有信息素了' y- A8 q% m' t+ ?; O: g
for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){
5 C3 s& s2 r2 k& D4 K //在信息素向量中查找该点的信息
e" Y, \. M& b9 f" G Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));" i# }$ h% }% D4 l5 ]- d5 Y% V
if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){
1 e& `! m- R" [7 C //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
Y5 O9 \) \& j, n3 U; u int size=HistoryPoint.size();</P>; N2 s) b+ d7 V2 @, D8 \ [8 V
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。
1 E5 L" T ]$ Z: Q8 z; \: q' f ofound=true;) s+ {! O! y5 o$ p1 X( s% Z
boolean found=false;
/ ]% c0 C0 Z& D6 E% e if(size>4){
$ I2 l" z1 t8 S" ?7 V) ? for(int j=size-4;j<size-1;j++){
$ F( D3 h3 _% U \ Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));3 `" l1 f5 R4 g l2 J2 \/ a0 ~
if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){
1 g8 P) g# S) Q //如果当前点重复了以前走过的路,就不释放2 N* c( J% U" o# G
found=true;
* A" |* K# s3 h break;
+ q1 W3 A8 ]5 Q$ \" n$ R }4 {+ D1 x0 n1 {6 I7 W% S
}' r) s6 o, P( W$ n/ c" l6 W0 h
}! m& n$ o! C* L/ q; v) V! E
if(!found){+ H) [* c2 J7 h% Y4 j! @! Q
//如果当前点不重复,则开始撒+ _% ]+ I3 Z: d! j9 R! {
ph.Add(Phe);. B* }. `$ }* `( M/ | \
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>
1 G4 |4 s! c# b<P> //让还剩下的信息素总量减少' _9 c9 N5 G: P# K- D4 s$ l' N
Pheromone_count-=Phe;! Q( H3 R- Z; k3 H5 A% E. {& s* C
}
5 d& ]8 w( t1 P: n! S5 D/ d break;+ h& ~7 B+ i! f J/ n( E8 W
}
- _2 q5 I1 _. J5 V9 L+ i/ l7 h }
2 }0 j, m& c p* m" L$ t6 ^8 { }% G& j# r, z2 \# p
if(Phec==0||!ofound){
4 i$ B4 m- h) _+ e //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0 H; n; p$ ~/ n( A2 \
Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);
5 @" D9 u7 C$ A, ~, H ph.Add(Phe);
' Z9 C5 L, T+ W z" e# D0 v- y local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;+ }2 R: W! ~5 O4 C. F# j
local_colony.phe.addElement(ph);
% I% f' n4 a. n' C d //让还剩下的信息素总量减少7 D8 G; {' T' z! R! Q" q
Pheromone_count-=Phe;) x( Q' e+ R- I# Y7 S6 j$ d( `
}</P>
, X6 @4 q/ \) W1 P, j3 D<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 I, f8 z" O# o& v. I( d8 v
//如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,( E: |0 ?- d! ?% ~
//count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)+ q: A1 ~+ H: {: O/ q$ K
//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$ S# c$ w+ _. y" v ^) E
//这个模型是否科学?有待研究
9 e0 F1 X& \' v% q2 e: u" u Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>
# E; R8 R. K* F+ n( d( n<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减4 A# u$ g2 U' i* Y" }1 V$ J* s
if(Phe<=10)Phe=10; p; f. w9 t0 G- y! b
}
f, f1 Z3 q2 b6 iprivate boolean JudgeEnd(){
( f9 z) h6 v" h //这个函数判断是否已经找到了目标点
: b3 S) \4 r# V% \7 h! b //首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。8 F2 h2 `7 ]. ] ]
int kind=FoundTimes%2;
& h3 M, l/ V4 F/ W) L" \, M if(kind==0){; R6 C1 B/ f8 [# N2 U" ^
//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
( W! b7 R( K& ^# H. v; P" v int i;
- t+ [8 G! r: n* r Z5 R for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){
9 c' E* B& A& p' o* U4 n if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){
0 G& L$ t( O8 P4 | l //如果找到了食物,就直接移动到食物点: {2 Q; J5 z6 f, U% h% i J
lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);0 b' |. |0 y c. \8 ]
nowPt.x=local_colony.EndPt.x;
~" v# N' Q6 S7 ]3 H nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>; G9 ]$ E# m# ~% a0 D( S- F7 ~
<P> //计算最后的总距离
. B! A2 [% h, y; ? Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
2 g L. E5 H& t: u/ a. L //比较大小,记录较小的距离
* Z$ ?2 r: v9 B; t7 x! V if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){
+ v& a. K! k# N! i0 D, M$ D1 @& {) v Min_distance=Count_distance;! @* _2 _. T' ?: v' ~. F+ Y6 g; A2 e
}
4 D9 E8 v/ X0 ^3 j; g& e //清除总距离记录4 o, i/ `1 ?4 U% c" s- c: \/ }
Count_distance=0;</P>
5 o9 ^) I N) i: Q' @1 d( n<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
( p' I* a! u+ B, Z$ [' p' x AimPt=new Point(OriginPt);
0 c4 m0 `9 B8 ~+ n& j StartPt=new Point(nowPt);* Q j- p% ^' _* C
//并把当前点标为自己找到的食物点) D( X( d9 Q# S' H* U
FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>5 H# b4 S* K4 q* q" \% R: N
<P> //找到了食物就把找到次数+1) e$ a2 r$ X7 M9 r& W+ @
FoundTimes++;</P>
/ U% X7 a. Q; o- i* r7 o/ H<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向0 D* d7 n5 u1 V* I4 w( b" z Z
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>
% x, `3 m" s. W' {<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值
: z# `% ?3 H$ o0 }& f* b# s Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>
, w& m$ f* I6 G6 i3 `, z; W+ e0 W! o<P> //清空记录的所有点, l; _+ l& I ~ ~+ T; l6 [6 l
HistoryPoint.removeAllElements();</P>
) F2 F9 ?7 z% t<P> //返回找到为真
, s' Q- b6 m1 n return true;* i0 _2 K9 @% T+ l( V# q3 N0 c2 Y& Z
}
5 Y! b' s3 @2 P9 A' M/ J! ?- [$ e: ? }. u9 L+ k3 N- j) Z z3 X% S
//否则没找到
# I/ C! d2 F- I9 {0 U) F% V! D' B return false;
. ^& g9 e/ a8 P: n1 a }1 a5 e7 ~& H+ [; {! o3 S
if(kind==1){
% i$ I/ k4 b* E( Y# S% W/ L) e- c //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
- o$ A* C. c5 K6 U2 }2 v/ A! I2 k if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){
1 V! A% s5 W; `7 } lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);1 f$ G8 S$ E( m6 y
//如果找到了目标,就直接移动到目标点
+ J4 L6 Z9 F& x* W' G nowPt.x=AimPt.x;& z! M6 D7 L+ Z* `2 p
nowPt.y=AimPt.y;</P>
/ ?- E9 X4 N5 X: X9 U<P> //计算最后的总距离6 _0 P8 {( A) D7 I8 }3 V0 f% l
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
6 D% Q5 G/ S. f% ]4 E$ N5 l //比较大小,记录较小的距离
$ o" `* _0 u0 @- o% S if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){' y. {, Q2 }6 O+ x: b& f
Min_distance=Count_distance;' d' \" y( s% z' z
}
2 e! N8 X" H9 g1 U5 I; i( ~ //清除总距离记录
% z/ i4 k- @6 \% f' g4 a$ ? Count_distance=0;( K. U/ P( W( k5 ?
//把目标点定为食物点,起始点定为窝4 u, V9 T. S8 p1 F( j2 C$ L" a' G, ~
AimPt=new Point(FoodPt);
1 F7 I8 v. Q: C- i* K# e StartPt=new Point(OriginPt);</P>+ Y% f$ u5 [/ v% V" E) @% O
<P> //重新置信息素
/ R! ^& H5 q2 c1 d Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>: U( b3 E8 S* Q8 `$ h! n
<P> //清空历史纪录1 z. s( A" N0 G2 S$ t
HistoryPoint.removeAllElements();</P>
) K7 F" g* w1 Z) `4 F4 L( r8 \9 T<P> //主方向反向4 J9 S! H( g; Z% X0 B2 D
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>$ b5 V4 H% [( M/ J6 y6 r% O
<P> //找到次数+1
7 {4 ~$ [/ ^' [' E FoundTimes++;
6 A4 S3 X9 p2 y/ ]0 p return true;# d8 d! g8 j# L) q" r7 e# `
}
! B& t. d; \$ p1 w$ y% O return false;8 b3 m% M) K& B6 }* Q
}" W$ l- J! t% j* I, h/ h! G
return false;
) y8 F- }$ l& U F. L}* @+ H( _. W. H+ G
private double SelectDirect(){$ w5 x( {( D* l7 O+ g
//选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动, f/ x5 S! Q3 U
double direct,e=0;4 q2 b1 q( [# d
if(Main_direct<0){; Q; l7 }, G+ y3 X8 c- v
//如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个
9 }- c* y7 t$ U C% X0 t3 w% x; C e=2*Math.PI*Math.random();
6 F, D# w* R. ?; x7 L& B$ ?' l Main_direct=e;+ Q* ]0 Q9 J; L! Z- A y# N
}
. u/ ~1 z+ Y- d: e //选择主方向角$ x5 x. |3 K" i/ D) G
direct=Main_direct;</P>
) V3 z: B4 \) o; K+ m& ~<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
8 d/ p8 {$ \& ? //[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小
) E- w* z1 g% n- Q double re=Math.random();
% ?4 y f% N6 i$ h+ e double re1=Math.random();
: [/ a' [! A/ B. f direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;
4 U8 |, u( J5 x# n f& S) B2 x if(re<0.02){! U& |- `$ A% e1 R
//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。
$ P3 R. o! G9 d1 B; p( x+ T7 T int size=(int)(re1*memory)+1;2 G# x4 D+ k* |5 k) R
if(HistoryPoint.size()>size){
7 C* n3 U0 C# } ^2 I9 U7 h) h Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));: m2 x5 o# ?! P4 T0 ?
if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){3 j$ e& b% o, [; X' b
Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);; B l* R$ m3 w7 {5 Z
}, _3 D3 e4 }8 v5 |- a+ V7 ?
}
" @* j) [# g2 [1 X+ y* t }
. Q7 |5 b. D! z2 y return direct;</P>
* `* O8 G5 _% k6 g2 u- v: _9 r<P> }
) Z+ \; c4 R& ?/ n private Point Evade_obs(int deltx,int delty){: k6 v7 i% l0 S! j
//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
2 Z0 v) R# t( r2 a //要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)
- J. v, ^1 `0 I0 s6 Q //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:2 B1 |# s. |. |; T/ r0 Z" d
//x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;
+ V6 `5 ^- F& i4 a& | //其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),* k" ]: ~2 b ?" ^4 J
//p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt* P6 {3 Q! E) ~$ z5 f0 t
Point pt=new Point(0,0);& h$ j& }: h. N. }: {' a, ?
int x,y;( `( z% e, E1 }8 W, O1 O+ E
int delt=deltx;
6 V8 T5 q8 v$ p9 l; r8 N3 P& | if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;
' Q {( k- {& e if(delt==0)return nowPt;
6 }. [5 A2 ~' ] for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){
/ R! n) N& m% s* Q, o1 B x=(int)(deltx*t+nowPt.x);5 j6 c3 t+ ~+ S, G. r' b- y, Y
y=(int)(delty*t+nowPt.y);
, _- t( r+ L5 A x=(x+width)%width;9 M9 \: Q+ L* I# L. I: a, ]8 v. c
y=(y+height)%height;
: R% u7 J/ n6 R! r- U5 M e if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>
0 S6 K3 E& r$ P$ c, Z<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向5 ^" R, j; \# H8 J2 Y
//新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值
$ h+ `0 Z1 U. ?! u' U$ o# @! ~ deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;$ L! f3 s/ A7 i% L9 s1 i
double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);) l, e: Y% H. X$ u6 Z, y
Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);
& Z/ {; N* s+ ] f. l break;# o, }' {7 y3 h" \9 A/ i& g3 C
}
! O: b4 y. X! j9 ` pt=new Point(x,y);) ^% R/ P( p5 E# l0 }/ d
}</P>% E3 e) E# L5 Q j" |
<P> //计算得出实际能够到达的目标点
& v7 v! L0 ]" Y; z% r x=(nowPt.x+deltx+width)%width;3 F$ `) M. w, I2 x# ~+ W
y=(nowPt.y+delty+height)%height;
2 G+ z0 U/ h# B8 s return new Point(x,y);: j1 F" i+ v8 C5 T3 m* V
}5 F1 J' K# y4 w! f
private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){
4 u [2 Y/ H& H4 u- H4 h //这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角
! H7 m5 S3 ?9 [* c* j0 W //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,
8 {. k2 z5 y- H4 x& } //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。
4 V# S. a% f8 M0 z) k% w0 ^ double e;
. C: X$ i: z6 v. V$ V) l B; `, B int deltx1=pt2.x-pt1.x;# o/ \+ x: b/ P. m
int deltx2;
- _- Y# Y% h |) S( \5 u; O if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;
2 W/ L: D8 d) L else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;7 E- L# Z+ _' i4 T3 b
int delty1=pt2.y-pt1.y;& C( f s) N: A7 s g" D
int delty2;( Z2 V% N' b9 n; K d% A9 n0 p( N
if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;
) @( q7 |! f9 Z" |2 c2 ? else delty2=pt2.y+height-pt1.y;
( L1 v7 Q* h) H" f+ x u" Z int deltx=deltx1,delty=delty1;+ g6 A" b1 T& u8 S: f; w5 c
if(deltx==0&&delty==0)return -1;
4 L# g" i' s2 _ if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){
0 r4 E- `9 w( J4 v- d3 O deltx=deltx2;" a- ]+ T+ X: _( E
}3 M. s' ]2 A: [* \2 ?
if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){: J4 W! r1 u% s- ]1 ? ^1 a
delty=delty2;
2 Z& X& D- w& G" w$ L/ r7 v. I }: H( N1 @7 g/ c6 M
if(deltx!=0){4 @. e3 D" P1 K& O) r
e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));% G: N8 q8 X$ f1 d5 K
if(deltx<0){
& I ^5 s8 L3 B8 ~( F if(e<0) e=e-Math.PI;
" d, {# r' h, h else e=e+Math.PI;
# r' [& G$ u6 o4 \, u1 {7 ~+ B }
1 O: w" r6 U) s. s }else{
6 C+ H5 |9 ?& g+ ^5 U# @2 |1 Y. t if(delty>0)e=Math.PI/2;
, p( R; L/ ]2 x3 p else e=-Math.PI/2;' X" I0 h) v0 L. ?
}
* p- _) x! X: \0 p e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);* ]4 z( O' Q. ^5 K
return e;" {) o7 x1 x6 d+ b& G. ^
}. i1 @! D' W) @* R% \5 O) O
private double Distance(Point pt1,Point pt2){
% m z" ^/ n1 I. k' e5 U //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,% f9 Q; G5 N" E
//这里计算的是所有可能距离中最小的5 ?, O; C. b# U9 ]5 i' L
int dx1=pt1.x-pt2.x;
4 M3 e1 F6 k+ G! v int dx2;2 D7 Q! w$ h% N% U* z2 y# V3 X
int dx,dy;
1 [1 `- q& F8 E! Q& @/ w if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;
' Z' Z* }3 o ^0 n8 n; e1 r) s9 R; r else dx2=pt2.x+width-pt1.x;# P& a. Y: l) U, W
int dy1=pt1.y-pt2.y;: a1 O+ }# c4 N
int dy2;$ ]$ ~( Y% ] F2 _7 _% }/ B
if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;
" t2 P$ l+ f/ I* Z- X( P; ^, I dy2=pt2.y+height-pt1.y;8 {5 p6 T! h* a) B' z- _, n
if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;6 m. J$ |+ |7 x+ i
else dx=dx2;
. e( s6 s4 b& G if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;) V! ]# E4 b" ]: B, @
else dy=dy2;. |: \, _* D0 x8 B0 L+ i
return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);
. ?( {6 M( y8 L, j }
# x3 z' [( @: [0 ^5 ] public void clone(ant ant1){
& K' ?) L1 ~! A9 p# { //把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁
- }* Q6 e; O1 D3 r, ]: f, e nowPt=new Point(ant1.nowPt);
( y/ ^3 o0 W6 q( D- u OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);
s8 }9 |8 {7 B9 j0 V% H FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);
$ I: j: K/ }+ J& S. Q StartPt=new Point(ant1.StartPt);
% t. E0 N) S* Z2 H2 g3 W$ T AimPt=new Point(ant1.AimPt);0 \" h1 Z) J; v. O0 d5 _! n
lastPt=new Point(ant1.lastPt);: \3 ?0 y. S) W8 n8 P; W3 F; W
VR=ant1.VR;
3 K |. I) F ^1 k4 x0 v9 e0 Y6 I id=ant1.id;
0 o7 w; `1 c7 Y. z" }* ` color=ant1.color;# C% p' ^; G* U3 ?' b; U; a2 {7 o
back_color=ant1.back_color; L m9 D: I4 [" R8 U$ F3 M9 t
height=ant1.height;' }6 i, @6 R+ x8 q
width=ant1.width;& j: A& e! W& \! J( S; P$ p1 l
local_colony=ant1.local_colony;& X" g, ^" ^( V
Phe=ant1.Phe;
. H; j3 @, ?1 S0 w% d8 Z mistake=ant1.mistake;
9 B2 B! x- [9 L6 ] HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;' A+ l+ X8 O5 j
Main_direct=ant1.Main_direct;/ j% m' X8 L+ h I$ Z* T
FoundTimes=ant1.FoundTimes;
! _& Y6 _, [7 Z. D4 c1 O Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;
8 G1 j8 [0 r6 x1 G8 h- M6 ` Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;
+ [5 U, f( [+ r. M" u memory=ant1.memory;0 B: g$ i3 _* H. [
Count_distance=ant1.Count_distance;
$ ]- H% E* l7 l$ ] X. \6 F- w Min_distance=ant1.Min_distance;6 Q' a6 ~. Y& z; n
}
( T* T# Y1 }/ ]; D}</P> |
zan
|