- 在线时间
- 0 小时
- 最后登录
- 2007-3-7
- 注册时间
- 2005-1-25
- 听众数
- 0
- 收听数
- 0
- 能力
- 0 分
- 体力
- 170 点
- 威望
- 0 点
- 阅读权限
- 20
- 积分
- 52
- 相册
- 0
- 日志
- 0
- 记录
- 0
- 帖子
- 1
- 主题
- 1
- 精华
- 0
- 分享
- 0
- 好友
- 0
升级   49.47% 该用户从未签到
 |
< >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>; l0 X. }% ]& l! V; m
< >package ant;
5 N2 c g( x5 z9 |& m- E/*
P0 }- h1 d" R9 _& H- Y$ }: n * @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/22) R: X. t1 m6 f+ Q, f% l, f! l* G
*: Z: W- D' |) r. }( o
* You can modify the template of this file in the
7 H2 u, M0 L0 w! k0 ~4 n * directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java- v) f. y* F; X, _2 I* S0 C2 f
*0 i4 c4 h' F4 J/ h+ P, y4 E
* You can also create your own project template by making a new# m5 Y+ h0 ~. U5 u
* folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other) r# b1 d* I/ c9 T# q' B( x
* templates as examples.( M, x' x- x `; D( ]8 e! o
*
0 [8 N2 {2 r, t* O! n9 F3 ^8 m# d */</P>
2 v- Q% [3 b9 q4 z u: R0 j/ I< >import java.awt.*;
5 Y' z2 }& I: _, O7 f* S' q. I! yimport java.applet.*;4 b) Y" e- I+ `' |0 K* I3 H
import java.awt.event.*;2 }% _ i+ d8 S3 K
import java.util.Vector;</P>5 E7 e: P: K D
< >class AntCanvas extends Canvas
8 l4 v0 J4 T% I$ q/ ?{, v3 M; _" b$ t9 X8 F, `* u% u8 i
//画布,一切画图操作均由该类完成
7 }5 _& E! b. E //Image image;
* ]" ]4 Z* ]' W" Y Color obs_color;//障碍物颜色
) T4 U; C" ~$ s+ f Color origin_color;//我的颜色
' U- e# t. h- i" w7 ^$ c Color back_color;//背景色
% `2 f0 u* H& ? ^1 \7 P! a Color end_color;//食物点的颜色
2 Y/ K* q9 P. i //boolean first;& A, q$ i! v0 W7 o0 @* U0 L
boolean reset;</P>
! O# \* x9 O% b; F* \" l0 _< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>1 E0 O/ Y+ d8 D$ d% ]$ E
< > super();1 i! e( Q2 W( C0 M; w+ z X
image = img;
t) ^4 t! H3 k" m0 T p# y' g obs_color = Color.white;) Y$ b$ S5 p E \) i, }9 H; P% N% O
setBackground(Color.black);
: \) l7 \9 a9 |& N1 U/ o8 o setForeground(Color.white);0 {6 i- a$ D* F$ X0 x, I2 J
first = true;
9 E2 o7 f9 s9 m reset = false;</P>
, D( u, P' r" b8 Z< > }*/</P>" K" `& Q F {4 j7 ~, z
< > public AntCanvas() {</P>
; P! w& `) X$ p/ A" Y< > super();
. z% ^3 Z" `0 K4 M3 C p //image = null;
! B) @ x! t0 }! ] back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
8 N3 r7 l# g/ w: e: m' w. m setBackground(back_color);
) J. P7 V9 a7 }& t- `- N k8 W setForeground(Color.white);
8 o: o( j- ^0 c0 K+ M, U2 x obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;7 {; w5 ]/ ]7 P1 T. ~; w% E8 o5 W
origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;
8 C5 ~* H. n) L& X) z* O8 `# h end_color=Antcolony.End_COLOR;
' v1 P& Y8 |3 }9 ?# } //first = true;& H( e, E4 m3 A* n+ j0 r
reset = true;</P>
7 p P' S) f( O+ ?- l< > }</P>- ?) ]3 M* [( W( F* a9 y- ^
< > public void Clear() {" e- K/ S- Z$ ^9 u
//清空画布
* ~/ ^9 a0 c5 Z. y reset = true;
! V- I* }' R; r* Q repaint(); z% T7 X0 q; A9 ]- x8 F5 z
}</P>
z. K: @5 ]' s# K! h% w' \3 A< >
5 I# S( ]3 }1 ]2 m1 Q public void paint(Graphics g) {
# X& E9 Z' u* n int i;% Z6 G0 v4 Q% h" g- `' E: J4 t( D
//重画的时候仅仅画障碍物
' a W& e. }/ |, n6 J5 c7 ?( ] g.setColor(Color.black);( m7 n4 s! N9 o6 G; P8 X5 s
g.fillRect(0,0,size().width,size().height);
# i0 N( C9 @9 Z! Q g.setColor(obs_color);0 n3 o2 M5 u# K) a: T* P8 M
for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){
, U5 H2 n" j2 u. r1 d; J g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);
) D' ^; Z8 Y/ W' ]( A }</P>
) \( [* d9 T8 n9 u! |( ^0 E< > }' w- K4 g; T8 v( B* N; j6 r
public void process(){
/ j- Q0 l0 b/ Q. n //处理动画的过程" k+ ^# c3 h7 J0 f. ^9 N- q
Graphics g=this.getGraphics();; y: w6 F8 v2 z8 L
g.setColor(end_color);
3 y* s4 W, V' `& U6 i4 k1 O for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){& O2 H8 B2 V" e+ i6 y+ ~
//画所有的食物点
) H0 G2 @+ T2 i( m( |* H+ O g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);8 d$ O0 t/ P% q3 b; m
}) A, b2 g* L. t
for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){
2 t" o& N5 Z) f/ o' _/ I5 [ //每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁4 [ v: _) B) Q
Antcolony.ants.Process();
O: c# D. S( x- \0 c* O Antcolony.ants.Draw(g);; ^; v0 M, v3 ]% _9 Z1 ?' {
}+ s6 d, H5 n$ D: U: Z, s( F/ _
for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){
, X* |* \/ v4 A! ]4 D Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));
' [+ O/ `+ N4 W! h2 s0 I //Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素0 h& z1 r' n' P, x9 Y6 }7 o
switch(Antcolony.drawPhe){
" y# o, f6 M, k: b3 W6 b7 Q) J case (1):
4 s" |" Y* I* f2 _# |7 G: o v.Draw(g);" p' }. K1 ?, Q8 u! J) H8 @
break;
. t1 Z, B- r2 j3 K" X( o case (2):
( U4 b3 I+ ?( r/ U* G8 V, | if(v.kind==1)v.Draw(g);
/ N$ l$ A" ?+ [4 y break;
& ^3 J3 P$ k+ D, p case (3):4 a7 u( j5 R1 j! V9 D. m
if(v.kind==0)v.Draw(g);! f9 K- |/ s% W6 e! r
break;
9 @0 r, \ @! H }, f% o, U( I/ m& K9 L7 I" `
v.delimit(g);
* F1 U- Q& z0 ^4 @5 x }& _/ y" q. g1 t2 N; k
g.setColor(origin_color);
# s) r: I' h! ^ for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){ l$ C* c; P8 _6 L$ p: G4 G/ Q
//画所有的窝- l, T2 w: a& v7 k7 z5 @
g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);: } ]/ ~/ i; n% K
}</P>+ H2 I1 S9 c8 J8 a+ D
< > }
6 e; L; a# g$ t Graphics GetGra() {</P>; e M/ ^- E5 S4 u7 o! z
< > return this.getGraphics();; c$ Q S. |' U- C t# F' X8 \2 }
}, F0 q$ G1 \/ Z8 ~! p
}5 }6 n' f' Q9 I
public class Antcolony extends Applet implements Runnable {0 N6 N; v0 }- |* N* |
boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管9 f3 x5 A' n W9 O
Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行
- B# A/ e: E | boolean running;//是否让动画运行1 \! j4 E& B* T& O( B: P- r; I1 M
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮
# h4 }: ^! h5 P1 |5 \% v4 y static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色
: ^: }4 f7 s. |+ b5 d. v. D6 d) } static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色2 ]* {. j& c5 T1 v$ S- W
static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色
& W M" j4 q0 G& P7 J static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色( K8 j# h/ D6 b1 R4 K
static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色
( u* }2 v/ C h9 y AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布
' L- y5 I/ P n! s1 S1 v. w 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( u5 W, j0 j r
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! w3 f/ {) F1 L3 A% f% W
static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height8 b; G$ T' [5 h" W
static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。6 A6 F' y! _+ u! F( s/ V
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为100 F3 E5 p; t& v$ C, n S2 r
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
5 ^; O" [3 Y2 c: N 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
& f! _ t. G& y/ d; ` F$ s" T 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!
- D# O( E' g3 b# X8 }' ? ?! z static Point OriginPt[];//窝点信息5 l. j0 d* B4 D' n {" i
static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为100
$ P4 A0 O& f: M8 R; k5 X6 K static int width=300,height=300;//环境的长和宽8 e _8 e' \' n' u! M7 r
static int antCount;//蚂蚁的数量5 d9 x9 W7 I5 h" q8 p3 f
static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快
2 E( k" _) k- r/ T; r! H static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径
6 y4 \4 I# k: |3 z static ant ants[];//蚂蚁数组
% O3 c7 c5 I, w 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
* m. j& ^" e1 ?; F 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>4 j3 T3 p. v8 u# i
< > //下面是一些控件信息
; x9 q9 }+ l$ X" b/ S* x) }' A% | Button btnStart=new Button("开始");
" A. [0 E3 L5 X* A Button btnReset=new Button("重来");
8 y# S: V" ?* ~8 S7 ?8 H, o Button btnMap=new Button("编辑地图");
3 C! q" T8 \5 M: H7 v Button btnConfig=new Button("设置");
6 R: U$ r$ }/ P7 _& o Choice choPDraw=new Choice();, V/ h! t4 o7 I; H
public void init() {4 N9 J; P7 Q N$ ^( t% s
//初始化函数,先画各种控件
9 J2 t- T4 i6 a; x. F6 v) z setLayout(new BorderLayout());; i# W. n. M' g6 Z3 C6 h
Panel pan=new Panel();
4 y7 y8 B5 F0 _3 \& f" V% j5 J# ? add("South",pan);
~# |. e1 g( u1 @0 ?7 m* L this.add("Center",canvas);- K4 `% m0 n- o2 Q$ ^6 N
pan.add(btnStart);9 ]: T2 P0 \0 e. }" T) v
pan.add(btnReset);, x* e" p) }& S
pan.add(btnConfig);
0 x* l- M. u; ]6 F pan.add(btnMap);, i) ?( L$ A* {* O* B
pan.add(choPDraw);
* S* P; d- g2 r- g% g- Z$ x choPDraw.addItem("不画信息素");! _) Z9 y* B, o5 k4 w
choPDraw.addItem("画所有信息素");5 x( h# C' I' E# S& U8 I) `8 X
choPDraw.addItem("画食物信息素");
# X/ @4 e# L- s m choPDraw.addItem("画窝的信息素");
8 @9 s# q3 O" N* G0 g4 j+ v choPDraw.select(2);</P>
5 c, n) T. V5 ^" i8 z* M< > //初始化各个数组
* W' v6 i* {( v/ t obs_grid=new int [width][height];) \- x& {$ r1 ~# R' h9 q
phe=new Vector();& c3 S0 {4 ^$ [) f
Pheromone_grid=new int [2][width][height];0 t5 Z7 e1 c1 p$ D+ }8 [; b) ~( `
for(int i=0;i<width;i++){ G5 R/ X8 s" W0 t, Q. T
for(int j=0;j<height;j++){& z% Z/ H! E: Z5 @) w+ H: P. j
obs_grid[j]=-1;, s5 ]' b3 [+ |4 z, W4 R
for(int k=0;k<2;k++){- E' l- l' j$ a4 Q' @7 J
Pheromone_grid[k][j]=0;
; K0 A5 D. K: x+ x! k }
$ m; u. N& u7 ^ }
+ D$ }& @ Q0 M) w0 U }</P>* X6 P& _/ y* g
< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50
* ]/ [; [2 I; _0 A8 @* G! ` //初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性* s. s; n: W) {9 ?
ants=new ant[antCount];: S* m$ B8 J5 B6 n5 ?
for(int i=0;i<antCount;i++){9 O/ @3 ]. P4 z0 y3 }0 h5 ~
ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);
- u/ ~, Y) f8 M9 q- D4 D2 c }</P>- Y9 x9 U9 s! s8 e9 q; ]* U- v/ E! }
< > //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4 E8 H8 q" l$ K: s2 o
int grid[][]=new int[width][height];</P>
; N4 h) {4 W1 Z* j% V$ d7 q- N< > //下面从地图库中加在地图
" R5 E; `) M, V$ |* V/ _ Maps maps=new Maps();
* K7 A5 b0 B$ ~2 C0 W" P+ }3 B maps.LoadMap(grid,0);
0 d+ N6 G2 y# c8 M- U //初始化地图3 e- E# F1 N7 A7 ~* m. b. \3 f* N
reinit_map(grid);</P>
- k J1 P' n( e* S! Z9 Q w< > //初始化所有的蚂蚁0 s6 K5 U$ P& k& b2 [8 F
reinit();9 s. Q+ f) b6 y! A y5 c6 |
}6 l* G3 h* p' K( o
public void reinit_map(int grid[][]){! t( ^/ U. l$ t4 _* e+ \5 f
//将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中
6 w4 U- [+ ~% l, g9 ~/ D" I( }3 w //相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>" |3 O1 C$ F, J0 _8 ?4 P- s% X! j
< > //先停止程序的运行4 \: w3 h& H; P' b* Y
running=false;
; j* P- ]' n0 b! { btnStart.setLabel("开始");</P>
, ^6 ~# L1 U2 { l% O< >7 F p3 d( Y3 Y% [1 a1 d
obsCount=0;2 E: z" W4 w3 g6 Y, W0 ~* H* X* p
EndPts=0;
% r% v$ }$ [8 I: ` OriginPts=0;
2 F( L0 ~. N. j" p* A* X% |5 S1 S obsP=new Point[width*height];
1 R5 x+ n; G5 r7 p/ R+ _! { OriginPt=new Point[100];
_$ F- z9 O% N EndPt=new Point[100];</P>" h1 t2 _1 v3 |- v0 G' ]2 P; V7 b+ p
< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值
1 N& H( y+ H0 Z+ K for(int i=0;i<width;i++){ M+ @0 y# D# `, Y
for(int j=0;j<height;j++){* h8 _! `) O* y# I
obs_grid[j]=-1;* _ b( m9 u9 N2 L* X& O) `! N5 L
for(int k=0;k<2;k++){
0 V: o9 G6 c: ~/ V Pheromone_grid[k][j]=0;
2 g5 b7 d o8 R* E5 j }! a- ^& H" l( K; R. N9 ?5 j
}* @ @- f1 u# t- ?, F. ?1 W; u ]$ o
}</P>
8 q! S }$ \$ q$ L8 ~7 ~; Y" {< > //从grid数组中读取信息' v- J8 n1 P) i2 z2 J4 j
for(int i=0;i<width;i++){ @2 ]! j6 V2 |6 [' }* d
for(int j=0;j<height;j++){+ _1 K, o+ h; v; Q
switch (grid[j]){2 ^1 m6 l+ [% o6 f" c9 v4 w5 p
case 1:; X. G% m( |5 |* N% t: i; `5 _) q
//如果grid[][]存的是障碍物
/ k( V8 t0 f, p: M8 s obs_grid[j]=obsCount;
0 @. V6 U5 T; V4 w9 r obsP[obsCount]=new Point(i,j);0 I2 l* I4 m* |
obsCount++;# E3 Y0 u- n# u* L7 E2 a
break;
& T a# W6 e# B& t case 2:' e! s" M: E. G+ W% s4 d. R) a, w
//如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了
& c1 q# B. k5 F G: G if(OriginPts<100){3 v" K, T6 [6 L. t: ]
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
1 O- o4 f3 Q; C% h8 m! q! x+ N- q OriginPts++;* O# a" V* F9 ?7 N' {9 R8 X0 U' ?
}
- [8 t' D1 f! u3 }1 k4 t break;4 c; Y6 t" | m* Y
case 3:
" U: n0 |0 m6 N* N9 P5 r' c //如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了
5 B7 @0 r$ y8 H' b, x# q if(EndPts<100){
: `6 m% Y9 R9 x EndPt[EndPts]=new Point(i,j);% @0 c/ Z* ?# h; Y8 U3 v6 ^% y
EndPts++;3 T) J0 `" D# l7 t6 [
}
- O4 b' E3 f( m. G7 y2 f break;4 R6 y1 E. \9 U% h: P; H3 T
}6 a3 K" l7 |! y' b% b: r
}
% t- i1 [- |: x o g }* s/ B' w% g" q' A0 J
//如果没有指定窝,则随机的选择一点8 G; C0 Q @+ M
if(OriginPts==0){
8 d" m8 Z# b' R. {! d' C9 P for(int i=0;i<width;i++){. a, w) I& M/ a* g H. y8 H
int j;
9 ~# j+ e5 F3 O8 ` for(j=0;j<height;j++){% _5 V2 P: j3 v! R! l: z1 s
if(obs_grid[j]<0){: }* e8 w [ S* r6 X" s: r
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);3 Q/ `0 X# [) v6 T% o1 F& }1 @
OriginPts++;# ?& m% g" i5 T% q0 \
break;
+ t* j8 f; J; a }3 k5 | @0 {3 Q. N/ J
}) H- S ^% ]2 [
if(j<height-1){
4 ]9 V8 m" ~9 m# r break;, m% t P9 e n* H, O: }
}7 r) T! |6 G; a
}6 s2 U/ `6 n% P( |* i" ?
}4 v$ F; V: [0 k2 ^
} W) G( M2 C: U: s( Z% a d+ U
public void reinit(){
: P8 I, P) K6 _+ i6 s8 ] //重新初始化整个环境</P>
7 ^5 @8 C" o4 H3 X+ }# J- _+ F< > //先停止程序的运行
; H4 x4 L2 V. e( X$ L9 y+ [ running=false;
. `/ h% n. G8 O, {& E btnStart.setLabel("开始");</P>, z0 [9 j. I" s7 J `
< >
$ I7 Z/ b) F+ t W0 r/ } //清空所有信息素Pheromone数组中的值
# @/ q+ R9 X- o for(int i=0;i<width;i++){8 O& f' ~+ F! [; L1 W
for(int j=0;j<height;j++){
4 r$ L0 B+ Q: Y2 T; ~ M! U for(int k=0;k<2;k++){
9 e4 F1 b P( n) g' [+ I Pheromone_grid[k][j]=0;
5 \' t- k* ~6 i' P' b }
2 ` \0 d* I% H) J4 t/ a7 ~- m }
) N) |/ X8 l" M" q. |& I' H( s6 G }</P>* j1 D) z5 C1 b8 X( M- Q `) i
< > //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
/ V! y6 {* W& C0 U- m; l! L- F for(int i=0;i<antCount;i++){
1 P/ l% ~3 ~( k+ r8 e int index=(int)(OriginPts*Math.random());% J) Z% V/ f5 f* n7 ?; x: S( Q
ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);' v+ r% w; O( r7 u) e2 ]( s
ants.init();
& z" s, r" s+ p7 V* u( W1 B* u }</P># V2 w4 R! z% E- W6 l/ m' b
< > //清空信息素向量
6 R6 _# b: o* i" N# R# g phe.removeAllElements();</P>' }2 u/ b6 W0 \: c; K
< > //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
+ i: E" y6 c( P- r4 O8 {. f) a for(int i=0;i<EndPts;i++){' e) `1 Y" S5 T8 h/ z
for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){) }8 d3 k4 f# o& T
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));. W6 }6 B( u1 a1 H) B
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){6 G" i9 D" F' K1 x3 n: }, U
Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));
8 V; t/ c+ U8 e+ c: M8 H) Y, f& r* x5 Z }
7 E1 B2 \) I2 y1 z4 p W( J! M }2 O M8 D1 j$ \ q. q! T
}1 [$ U- e R1 y' b
for(int i=0;i<OriginPts;i++){
3 m) X- J3 h2 b4 J8 V for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){! {& b, ?2 G+ e ^8 I+ t
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));: c1 c0 V6 s2 x6 N
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){% h0 g) m- ^0 Y5 B
Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));! R1 @' j( D/ H
}
) x: R) |! s: Y5 L0 Y+ F/ \( t }
9 r5 J7 @8 @- K& n& B, W }</P>
: l; c( w7 O( w# N3 L<P> //重画6 {* E/ `4 M7 _, P" z
canvas.repaint();</P>6 n, ]' e4 e, _7 @& J- o8 l4 f
<P> //让程序开始运行
' r: o* P" D5 w: z* W //running=true;3 y+ k" s4 p5 t+ S- F
}
; P0 i C5 \1 g& x8 J public void paint(Graphics g) {
$ E- o5 S/ h+ X" E& w canvas.repaint();7 j( i. D5 w, b6 ^2 |8 M
}</P>. `& c/ {8 m0 X3 F9 Z
<P>
) ?# A& I3 i) Y( w% V( ?public static void main(String[] args) {
/ u7 ~3 A& A+ }0 G, V Antcolony applet = new Antcolony();9 r- d! X3 E# b& I: @. g/ B- v) a; C
applet.isStandalone = true;9 t6 z0 ?1 p& \: h" t+ b4 s
Frame frame;) s& K4 Q, }& H( G& p K
frame = new Frame() {* s p2 l" Z E
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
7 c D9 ]* I% X ] super.processWindowEvent(e);5 ~- `. V% E6 p# K5 K% @
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
& c; m4 r. u' }# u System.exit(0);
) D y# X+ z# x; d& L( Z; | }7 ?/ c7 s2 H4 E" X# t
}
+ A9 I3 P' p7 v2 Z- \% q. L& w8 N. {9 z public synchronized void setTitle(String title) {
9 f- i. b6 P6 B% b* }* s super.setTitle(title);
) T1 |2 z: M$ }$ R+ I( l7 E enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
* c1 E* K) N+ K* t6 j/ C, x }
+ w. Z/ B1 C8 k% I* C- j$ K };. y6 X+ @" T+ q& M) k/ D' t) c& _
frame.setTitle("Applet Frame");
* a7 I9 w7 D" e4 P+ _" v' }# k frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);, x- W" R" h/ Q( w3 p) U
applet.init();
5 j Z! R; P! J, _8 b+ B applet.start();- X; K* j" u; d% s1 _0 n
frame.setSize(300,320);
$ k2 l! i0 ~* H) W* D Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();4 O6 z$ r6 l; j6 C2 o- s6 ]! y
frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);
t4 B& V: q7 ?; d0 L, ^/ @" J frame.setVisible(true);
% y* k' @2 R6 I4 V. q }0 z S2 }9 n9 |" O7 X! K
public void start()8 s3 O* I$ ^) x" p
//下面三个函数是控制线程的
' a5 I$ p9 o; R: c# e$ g6 j1 D% t {9 n8 h6 {* M/ C+ @/ \
if (runner == null)9 @- n; ^" |; \0 F1 K
{
1 E3 E" t' X8 c2 U3 | runner= new Thread(this);
- O( A% J$ b$ H5 j0 u( d3 l' c runner.start();4 Y, `5 y" g# @4 ]. D+ A4 _
//running = true;
1 b) `1 E% ~2 ]/ g8 A) e }
- ~9 o; F( t6 ]; x }</P>
m# ?1 t! e8 t* I3 x5 N. G- a, [<P> public void stop()
2 z2 x8 A+ o# @! p {8 W" O, {% @" I9 r+ [
if (runner!=null)
: [3 w; P! e1 { {
: J& H+ k4 U, P& }( ^5 c4 N, A runner.stop();
6 _0 J- d0 Q. r" |4 [* ]% H5 i runner=null;
4 \& M$ Z. W( [) x2 L running = false;
/ L" o. x1 Z9 v0 ^$ w$ d }
: W3 v. j$ T* L: B2 K: X1 l }</P>
: R6 ]- t- J: j$ l; s" `<P> public void run() {</P>, |* o( A1 n* S2 }
<P> int i;8 ~1 d! ]' p, X ^/ j8 [9 m
//线程一直运行下去
4 L/ S! C: w8 Y: V/ F! `3 e# K while (true) {" f2 w2 N z3 h5 D6 R$ T
if(running){: `8 H+ v: f2 K5 `* ^) @8 y5 E
//如果开始动画,就进行canvas的处理0 ?' C9 J2 P" o4 I' v+ x4 p
canvas.process();
" X) G4 ~# j! L }9 i7 c1 ?$ e5 U. A# A
try { Thread.sleep(delay);}& S7 |; b4 ^6 Y/ p( F) f7 W" e
catch (InterruptedException e) {! L+ U B, }8 m3 n! z# k( ^7 O
}8 @3 M. C2 {# Y
}</P>
/ v$ v! h" y) `- y9 m<P> }
4 D4 R% f m; |( u" \- x; {3 ?, r public boolean action(Event evt, Object o) {+ U% M3 L9 `; h) S2 y" y* w" u
if (evt.target == btnMap) {
3 O% I% ^0 ?; r# u4 | //开始编辑地图面板
: m) ?8 W# S1 p" D) N running=false;
, Y) x9 m; u! s btnStart.setLabel("开始");# A, y1 e! g8 j3 e% Z
MapPad ctl = new MapPad(this);1 L1 y4 S5 c% y4 e
ctl.setSize(308,380);) J8 E* U1 `+ I' b8 F! D2 p" I/ p
ctl.show();
" u4 B: c7 z2 m0 D, N# L return true;
( o0 D4 L2 D& u }else if(evt.target == btnStart){
* j1 l5 J) E+ s; P9 K' s if(!running){& c$ Q9 A- A, N0 b: J8 k2 d9 F; ]; k
//如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下- {/ h) ~" n# J
if(reset)reinit();1 K- ]) v9 d3 L' g' _
btnStart.setLabel("停止"); O6 ~8 a( C6 H8 W. `9 v2 g
reset=false;- e: e, S) W8 Q9 a6 f
running=true;6 r. T& Q( k! k% u* n* |
}else{& q6 ^0 f) w* U+ s
btnStart.setLabel("开始");
# k6 a" ~& S0 l9 b U& x( w* g. T1 c running=false;
$ \! H4 R; o- h9 M8 \ }7 l/ g! a9 }/ y z9 E
return true;- G4 O" h9 G( Z. ]; o3 P& R
}else if(evt.target == btnReset){
* x3 D+ U M: S P3 r7 a. |( V running=false;
- o0 y- m: ~' y7 d int j=0;! ^' P! R m5 k$ t4 l2 q
//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+ A$ L4 w+ B' }# b [8 h
reset=true;
' w: ~0 b1 J7 }7 Y( A! Z repaint();- f% W) s7 z9 ^/ t
btnStart.setLabel("开始");$ \' s: X# K) c5 g/ d* C/ n* l1 c2 X
return true;" D* v) O& F( n2 v ]
}else if(evt.target == btnConfig){
0 q9 Y- v$ U) |& W3 q& }& f running=false;) z9 y( {8 ~5 f+ \% z+ s. R3 y* F/ u
btnStart.setLabel("开始");
0 c' ]$ y" Z; k Configer ctl = new Configer(this);
# s: d# |4 ]; F$ O ctl.setSize(300,300);
7 o" t7 ^) ^; d. O) Y ctl.show();; k0 [- R G& a
return true;
; x" t* F. m& F; [, u3 F l1 d- z3 ~ }else if(evt.target == choPDraw){
, J- H5 f/ I$ v; t6 p T //选择画信息素的模式& q2 q, p9 R, v% V) z8 j
drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();
$ k, r& }: e/ r+ @ if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}6 ?$ H+ p: O/ l% a( S4 R8 u; y, v% h
return true;. G+ [( Q& A2 c
}
8 `( {7 H. A. u" t; U! m! Z" d return false;</P>& R' n( h$ n9 F5 ]/ y6 k0 N
<P> }# E. @& F. F- A, d0 b* y
/**Destroy the applet*/
) O8 v( e7 q2 S6 ~; c. ] public void destroy() {
. K4 x `! I8 H. C; h& H5 @ //当结束程序的时候,把线程也结束
* a6 O6 ` t/ C0 a. m if (runner!=null)5 P$ I; B+ w0 Z$ z2 T1 M
{
$ _6 X% S- o9 t/ I7 o! g running = false;
% _' ]/ ~, Y$ k! t! T( F3 X runner.stop();9 y6 r0 `$ z; e8 t
runner=null;
$ T& S" \" ^+ @8 t }% G ?! s* E D$ f0 l
}</P>
/ t) k, [8 Y1 ]5 _- L& e<P>}) p7 J: U1 {. [' U- M
</P> Y, @# [* v+ ^2 f1 v# Y
$ b0 M+ q6 i9 }5 }% f8 W- Z! j
' X4 Q1 R: f3 y! ]5 }% j$ h
. R5 p4 c9 n6 ]9 C3 x! A
<P>package ant;
6 A$ Z) U/ }0 Yimport java.awt.*;% G3 z8 A* i8 N% B
import java.applet.*;
4 |3 Q5 k9 K% g% y6 u+ Q% q9 ]import java.util.Vector;</P>
' L9 h/ l+ q- n. q8 W1 _/ x& ^) `<P>public class ant{
* @ s4 d: n: h6 u4 Q7 r) \9 v& e Point nowPt;//当前点坐标2 Q6 D& b, A) w' ?4 `8 ?
int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度
4 \9 o: a7 v { int id;//标识$ k- i9 ?" P! t, C
Point lastPt;//上一点坐标5 I8 T; b" W$ o/ M& g! m8 ]
Color color;//蚂蚁的颜色
. ~/ C' p: \' M: e Color back_color;//背景的严肃
! E I2 I, i. `" W int height,width;//世界的尺寸
, u* I, _4 T& n4 w) A7 T5 | int Phe;//每次释放信息素的数值
' J0 h# p+ L- v4 o Antcolony local_colony;//主程序的指针2 Z# j- S" ]# \" H$ C/ C3 ]/ ~) |5 w
Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点+ ]! C2 F) o( j+ I; M, d$ [! z
double Main_direct;//主方向
4 x9 E- [6 D S; r0 ] Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用
# b7 m6 {' ?2 q6 y4 s1 d+ ` Point OriginPt;//窝的坐标# c, r! D8 X' s! `- i; I
Point AimPt;//目标点,是窝或者食物
P" \5 E( }9 y) [ Point StartPt;//起始点,是窝或者食物2 x3 k! L* y- I0 @
int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数
, f8 X! y! U$ A, t& m( K int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
/ }6 ^ _$ C! J/ a int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量
) G' J* ?, y# T2 n5 M/ D& s- r boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了
* f% _9 X E$ \& P( n {' l double mistake;//犯错误的概率' O3 J* l! o' r# m
int memory;//记忆走过点的数目
; |6 \& c$ D0 j! V" r, O 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。! L: K7 s* P* a* ]! }! l) m/ H
public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离 Q( E' I ]9 Z3 `" ^3 @
public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){
0 _4 l1 b9 T6 U5 f9 H& b+ E7 t nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);& }; T8 J- T1 m( P/ G" e8 M' C
OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
5 n& h* e2 O+ \2 j8 R8 s7 _0 W FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);( j. w- y7 J5 r) o
StartPt=new Point(nowpt);
1 b5 X) Y7 V8 P AimPt=new Point(nowpt);
$ u' w- d4 M/ J7 Q y lastPt=nowPt;3 W& X( v+ g1 e5 W0 E0 |, O. F" U
VR=vr;! l9 ]; V. M8 h: n3 H
id=idd;
5 ^1 I0 }: H& O9 @8 }# b$ i8 `. U color=c;) w% z* T) N' I- d) F; N1 J
back_color=Antcolony.BACK_COLOR;7 _/ q- t0 [9 b3 `7 u( G) Q
height=Antcolony.height;
' ]6 t" w a3 W6 l4 f width=Antcolony.width;
/ ~+ J7 V; n# k* B1 Q0 n% K% \' S local_colony=colony;
4 b: X Q+ D: z f% [) m Phe=200;
" U, u/ V& {: `/ _; r5 p mistake=mist;# Q( _' D" f+ g8 f0 q
HistoryPoint=new Vector();
6 z |- |$ [, r6 U Z5 _ Main_direct=-1;
9 ?4 q0 ~4 a4 Q7 _7 H FoundTimes=0;
- K$ ] C% d& ~/ x+ S( Q2 Z Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;2 x+ g) s. I6 f2 p7 h7 x
Pheromone_count=Max_Pheromone;
8 T8 k- }9 I* N" Q f/ P7 N memory=mem;. l/ `1 v# r8 M& }: e* a9 ~' G
Count_distance=0;# u- y8 u, s! s8 z2 b2 g
Min_distance=-1;
) {5 P! P2 E7 `4 h% @ }
3 ?& |! b9 ]7 o; [& b0 x) w public void init(){* x! g" E8 \7 Q4 _; U- S
nowPt=new Point(OriginPt);
; @ l6 O- f. Y6 `# `2 Y8 H- J lastPt=new Point(OriginPt);* K y6 N( Y) R# n& O
FoodPt=new Point(OriginPt);: z" m! ]3 o% C9 e# b7 n' @
AimPt=new Point(OriginPt);& M' q7 ?* ^+ m" ^
StartPt=new Point(OriginPt);& q8 S- R% ~0 d& G. [" z, Q0 u% @, k
HistoryPoint.removeAllElements();! X- n: U5 {2 r( N+ U4 R
Main_direct=-1;
a# b4 Z: q& m, } ^. m FoundTimes=0;
" f6 n8 h9 |" v* f# o Pheromone_count=Max_Pheromone;3 B5 v8 F4 }) Q
Count_distance=0;5 {- k; t0 \ J0 L
Min_distance=-1;6 X" A0 M& n! d" M. @* X
}+ |6 Z, a$ A+ J+ v
public void Draw(Graphics g) {
: n+ A u; @- y+ W //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。& C) R& L3 L' }: [) {7 A
g.setColor(back_color);
. V; Q$ _; m2 ~4 _3 e N, N2 U9 X g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);
0 p8 m6 ?' l% V1 n- [8 @% d" M! Z g.setColor(color);
0 Y% V: c8 R5 q* _ g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);
" X1 b1 ]" y8 D; y/ J# I; O; ` }
% a0 d" [7 R8 P3 z public void Process(){
3 O) @; f$ D% U6 Z z. b2 p0 I0 `( y //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$ O# l* K% }- A' i. U9 w8 v: i
//(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)
8 B0 P! n; e8 {( U) H, k //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
+ F& g! k, ]) } //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$ \. _( w1 U* _9 S/ p5 ]' b- h
//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>+ V6 s1 r: W h
0 z9 b0 H) ~6 i% K! z1 R0 p% w
<P> if(Judged==false){
: A9 B S% i! f K! T //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,
& S4 b7 G1 z3 c6 Z //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, p* i- f* f+ f8 g0 l0 a
if(JudgeEnd()){7 ?8 g# C2 r- U7 w
//判断,如果找到了目标点那么就退出该程序5 d; g/ t; ^7 i9 w% m# R
Judged=true;
+ p' }! F5 `0 r7 D6 h return;
, @8 J6 H& w$ ~$ u }
6 Z3 h- K4 j4 {8 ` }- I1 m* r* r' N* r
Judged=false;
) W) `, c3 e5 C //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0 o1 g, |6 p3 F* r/ B2 s
double direct=SelectDirect();</P>: G- L% P9 r& K- ?! U9 n# d( H
<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,delty5 y, ]1 T- w( t0 L7 p' g& E
int deltx=0,delty=0;) O6 `" G6 E$ e1 [
//direct是方向角,根据方向计算位移
* r5 a+ I. o9 C' k4 q* e4 \ deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));" p% H" Q$ K1 Z4 p( l7 E4 T
delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P>
( \2 w# R/ m% @7 d. Y<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。$ C9 y7 V! K1 v1 R/ d9 P/ A% N5 Y
int kind=FoundTimes%2;</P># ^4 L, e; R3 u G- g- `
<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 a7 A$ g' F) _ //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。
- n0 e2 X1 o5 P; i, u3 {- k4 c: d int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P>& V! Z9 W2 Z+ X; h+ n" N
<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素
# r1 b3 O e# o! Q7 ? int maxphe=here;</P>
3 I% v0 b- Y4 u1 m! [<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
% M& R. z1 g5 w. _7 h' j8 i int deltx1,delty1;: z; c: b ^4 p; b. U6 [/ {3 _% L
deltx1=deltx;delty1=delty;</P>+ @6 |+ F, e% D r
<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
& S6 a0 t) [6 _) u) ? for(int x=-VR;x<=VR;x++){) r6 @7 A5 B" X2 v9 U
for(int y=-VR;y<=VR;y++){
; z( ~+ w* c- x; W2 X //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,
" W P4 o. H, V# j* R7 [" n0 m //在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上* k# i0 h8 Z+ H
int xx=(nowPt.x+x+width)%width;+ z4 ]- n4 Y* V0 ]; v
int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>- Z, y" \1 M4 v, ?: ~$ S
<P> //循环的时候要除去当前点。
/ A) v" c1 Q$ t& d if(x!=0||y!=0){
o4 X4 l( s! O //的到要搜寻的点的信息素5 j2 t+ B1 |# O( f
int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>
0 H$ I9 t P5 Z* [<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多' \; a% e; f0 O0 Q" W3 n
if(maxphe<phe){</P>3 h2 G3 s6 U+ m+ L
<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! E, \; [5 V //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
. K. J$ A( h( v# X' @2 }( v3 @. D double ra=Math.random();. `' v; ~0 S1 B2 ]- M) v
if(here==0||ra>mistake){
, b+ {( e/ ]2 k, O8 y) c boolean found=false; I" A6 ^! p7 i8 o4 A( g* W
//查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈+ `9 q* H5 B5 V0 l
int size=HistoryPoint.size();) w2 ~0 n$ v6 s. q) C
int minsize=memory;8 G3 S* e! g' J* ~
if(size<memory)minsize=size;
: T3 o3 n( d0 }- q for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){
/ ]" h. E) Q2 i& c Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));
0 i% @ w6 H8 `8 z" [ if(pt.x==xx&&pt.y==yy){
; ~/ G) @% A- g. s9 V+ L found=true;) C5 a# E* x" W" n+ O
break;
% ]& I5 J6 h$ g- d }% P. t$ z; ~5 g" s' `- _/ B" M* L, _* N2 X
}
/ _7 }2 `8 z* y" c9 }( B5 e if(!found){
- X' m* o* G) o& u: C% m/ s" I7 \0 ^, Y //如果没有原地转圈,那么记录信息素。
* k0 z; C5 ~7 m maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];
0 o/ w& ?0 a$ L2 { deltx=x;9 d+ S, I+ _8 n
delty=y;
; }( I& c5 t, I) v }
1 _# k: E* {# _# Q" p5 f/ m- P- G }//end here==0||ra>0.001
5 y# L I! L7 Q- _" Y) E }//end maxphe<here
0 P% p6 x, v& b& d t5 ~/ m+ l }//end if x!=0, K' M/ b& T3 l% ?0 x0 S) o2 {
}//end for y
, \% N3 f* |8 X1 J# I1 M: r }//end for x" ]7 [8 ~- M+ V1 [. \( o
Point pt;</P>4 z0 H L% N& d: d9 S
<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位
8 J, Z, L+ a( H1 q+ i# j5 @4 M pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>8 v' i" K0 b) x( K3 H7 n- U! z4 {; 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!
+ M& G, \: T+ O$ l: C if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){1 [) p8 r2 k# @& N: n$ i8 K& W
pt=Evade_obs(deltx1,delty1);/ D) Y8 b ^( Q4 p& e/ E
}</P>! ~$ h; b1 a! h' a/ |7 O
<P> //播撒信息素
2 J+ K; j9 L% u1 I Scatter();</P>
& d: w, s. g7 F% g<P> //记录走过的距离: ]5 S/ R2 l/ A$ k& `9 a
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>3 A) w( u6 [" @9 ?! K F
<P> //改变当前点位置
. Z0 E+ { {% a) M( V4 R" | lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>; |2 q) \5 v0 q
<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点: O) _0 O9 |: t5 b$ i! E
HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());) ^. J' v: }, k
if(HistoryPoint.size()>memory){
b: S6 k) H$ M T6 y HistoryPoint.removeElementAt(0);" W3 e/ u2 s1 S3 ?" s9 [7 V
}/ |3 c1 \4 g- A+ I6 k
nowPt=new Point(pt.x,pt.y);
) m0 m0 \* `' k }</P>7 {3 z- F @2 M" s; x; [ ^
<P>
( x; R' a& V8 e/ u: Y private void Scatter(){
" `) _& Y! H2 x* Z, A+ c( i( t //释放信息素函数,每只蚂蚁有一个信息素的最大含量max_Pheromone,
7 M, M. w- d! g8 |2 Q1 A //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。
- ^ E4 l! e, {: r2 L if(Pheromone_count<=0)return;# J1 a. T9 g9 [: {; u
//决定释放信息素的种类
& ^/ v8 N- R2 P int kind=FoundTimes%2;</P>, H$ k& ~$ {# ]" Z2 k4 E
<P> //获得当前点环境已有信息素的值
I8 a# r/ `% ^6 u$ s. W int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];9 {, [9 S) l3 n' c
boolean ofound=false;* @9 m5 O7 J9 T( h4 I, i8 x; ^7 O
if(Phec!=0){- t) v' p- a! T- M _+ F
//如果当前点已经有信息素了9 c" v$ l( ~! p& j3 f6 C2 |
for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){
/ e0 l6 N9 a! S0 L' j( T6 p //在信息素向量中查找该点的信息' {* n% X. \3 E2 W
Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));! @# y+ _4 T1 ]
if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){& q( U: q/ D6 p2 x" X
//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
# e6 E C2 W- ^% h- Q8 Y int size=HistoryPoint.size();</P>% M5 S' b; k/ i# Q/ a: W4 \
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。/ h% I1 \9 u0 h& D
ofound=true;
( B% x& O/ Q1 a6 C/ D: o; a boolean found=false; @2 S1 ^' R ?7 Q$ G
if(size>4){
' e6 f# D* r2 P6 q! i8 _ for(int j=size-4;j<size-1;j++){ [- U2 Q* |0 }; o+ I: o) Y) W
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));1 _0 W2 t7 k! K/ n6 k) j, P
if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){
1 Q7 A* T0 F$ x2 g0 \) h //如果当前点重复了以前走过的路,就不释放 M5 k9 i. y& \& z0 ?# v; M
found=true;
) F" d, a, B- ^# t- h4 f- o9 E) m break;/ X* m: }9 C6 o8 B: B$ V: z
}
p3 M# ?+ t! ?2 F$ U8 e) Q4 W }
9 q+ G" ?8 M, h/ B/ e }" G" {7 b: @8 L
if(!found){2 @8 u9 G) V( W
//如果当前点不重复,则开始撒8 t# S4 C2 q' \' f* A
ph.Add(Phe);' z, ~' O1 ]" |6 O
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>$ l* O j: i+ T( z
<P> //让还剩下的信息素总量减少
+ P" p$ m% U3 r2 ]3 [ Pheromone_count-=Phe;
8 B0 ~2 y8 s* J8 L5 d9 q* n }( N' [) @5 Q& Y4 o, L! l
break;
4 k: x2 `) }+ a: ~ }
$ A3 P5 A l, r ?/ g+ l- r }
& S/ [1 y2 V$ A% U; {% |/ i" ?* b- p }
: s$ @1 E' T1 ~ S if(Phec==0||!ofound){7 C" v5 I1 U" P: Q
//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
# J, c& D, d4 _. i0 y! _# | I Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);
5 O! S6 x, D0 l ph.Add(Phe);
: F6 Z2 J. {1 j3 P2 } local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;
Z% ~1 G O w1 N% F local_colony.phe.addElement(ph);( \7 k. z! L7 a2 k; G) K
//让还剩下的信息素总量减少) f$ ?# W# ]5 ^. l
Pheromone_count-=Phe;- U/ _- L* o& t' |( \
}</P>6 N0 E6 b+ C4 S4 T! k" Z* C
<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_count1 w) |% D) [& f. j
//如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,' K/ c& i" }1 V" F1 r( G- Q1 J( i7 [
//count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)
* W; [5 t8 a9 k! g( S. T //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 _% ` P: z+ C L
//这个模型是否科学?有待研究, j' m1 ~& P- O0 z9 u, q* F
Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>
, t) }2 h( F0 X<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减' a/ Y" A5 y, U p: i6 u
if(Phe<=10)Phe=10;! Z- U0 w- M4 C
}+ e7 w {. A: \! [
private boolean JudgeEnd(){7 H5 C: A' n2 _( f
//这个函数判断是否已经找到了目标点/ S5 H0 M* I. b( M& I6 x! u
//首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。
* e, }6 X* b$ g: [0 F! {- _& L9 U0 s+ b+ |; p int kind=FoundTimes%2;
+ u" v: z7 y6 y4 ]" n! V9 Y, j$ Z if(kind==0){" g' D: r# j; D" d* A- G
//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" z& e9 e- a: o
int i;
5 r5 V5 a1 N5 T1 p7 ` for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){
) d9 p; B* Z" t0 l! k if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){
7 M* Y1 \2 I8 t& i T //如果找到了食物,就直接移动到食物点
& M/ t# v9 k7 J7 z' W lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
\5 y. i4 [6 Z8 ]) T nowPt.x=local_colony.EndPt.x;1 I5 M& K) I7 Q! B/ P6 p+ q
nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>
4 C- i! S+ ~# p$ {0 z<P> //计算最后的总距离0 Q; ~- Y* _0 B# J
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);" ]. ?& t" y2 o4 I7 X- T$ b* n
//比较大小,记录较小的距离
2 ]- K {; {2 y5 e4 p/ F1 ` if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){
0 M9 ]" p. Z8 k+ v: G- y Min_distance=Count_distance;
; z2 Q2 i; K' {6 b8 q }
7 r6 v1 M' b5 }: D7 m6 L //清除总距离记录
) z& i6 Q: F- Q( _/ z: o- f Count_distance=0;</P># m9 D4 r6 K4 K% u( Y9 Z5 d3 d0 ?' _* f
<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
5 p' e8 H, G( ^9 f& c+ y AimPt=new Point(OriginPt);
+ N" Z! N$ n m, f4 c# V8 X StartPt=new Point(nowPt);( J, T( W; ` x' A" J
//并把当前点标为自己找到的食物点
# {; [2 `% G+ e2 [. R+ y FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
4 T4 x: k) b& j* ^4 j6 Z Z/ b<P> //找到了食物就把找到次数+1
8 b6 G7 q/ s) } FoundTimes++;</P>
3 w. e) U* |, ]0 c<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向, k# }. `% G. p
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>8 ?' _9 E* g! I/ r) {
<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值* k( ]% Q4 s/ c! B
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>3 Q7 k- |" d; s; B1 |9 A! k! Z
<P> //清空记录的所有点
3 u9 A6 ]& \+ k+ a$ P HistoryPoint.removeAllElements();</P>
+ B1 Q6 J& M6 s<P> //返回找到为真
. E5 x3 [, w+ f' s5 i9 }) {3 w+ n* X return true;- [/ ^. d D3 c7 u, f
}
$ A& t' G! C7 ? K }
, X, [6 f, t$ b6 [: A) ^ //否则没找到
' S- `# K2 L5 A; E' ` }* a" Y return false;) z0 G- j+ x- L+ Z' Z
}
' L" J( _/ V. ?/ H' \* u }( H" ^ if(kind==1){- X, d/ b! B8 M1 ]) _
//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
( Q1 q8 w1 v% S, w if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){
, N! P5 Y& V) k) `- Y lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);) Z3 r/ B* P8 R* b G
//如果找到了目标,就直接移动到目标点$ N2 d) t) N+ D- K7 G
nowPt.x=AimPt.x;
& ?+ U$ a! ~. R nowPt.y=AimPt.y;</P>
! G6 }& L J2 Z1 y5 B0 A8 S<P> //计算最后的总距离
) k0 _3 z4 a$ C) Q Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);/ U2 J+ ?* ]3 V/ o. y3 Q* |# S( r W7 V
//比较大小,记录较小的距离
3 C2 ]; Q p' |8 \% C, g& d if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){) F* b& M# G9 W4 q; }7 o5 a4 X6 W
Min_distance=Count_distance;
9 {9 j6 i# @! U) ^; \+ s7 | }
+ z% ^5 ?- H& t //清除总距离记录
* b: k( b4 d: Y# ] Count_distance=0;* U" j" @4 m, Y9 F9 X8 Y. q! }
//把目标点定为食物点,起始点定为窝
: s8 b( K s4 T r AimPt=new Point(FoodPt);$ Q* e1 m- Z' V1 t) t
StartPt=new Point(OriginPt);</P>1 f& v& B P A a7 Z( |+ P9 Q8 u
<P> //重新置信息素+ p3 t7 @+ J0 K% ?; I
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>" h B/ P9 G, e& o. z+ Z
<P> //清空历史纪录
" T9 B* i) [/ }4 ~ HistoryPoint.removeAllElements();</P>
+ s9 d. x$ x* L$ {" ]6 `<P> //主方向反向
7 t5 e# L5 K" z# G Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>
: x) }+ X D7 g# R- H<P> //找到次数+15 ~ H8 ~' ?5 y5 u3 d9 y
FoundTimes++;
8 T3 D7 y, O; l" ~# \ return true;
$ U: s9 L8 `) T6 D& @( F+ h. w }/ `; n! o2 i/ m- {# u
return false;
" B3 g7 U3 B. P- T6 W2 x }5 U6 @& E# c! b) w
return false;
$ Z3 o' Y* w; Y3 c}- Y& j! a# J% R. h* S2 B
private double SelectDirect(){* X0 D1 f- F8 z! |% Y) X6 @
//选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动! F9 \& w* q! R
double direct,e=0;
8 |9 }! t. y/ h8 f4 ]2 ? if(Main_direct<0){' r3 U/ ^/ g3 S2 S
//如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个
- Z7 U* K- `2 h* F+ p e=2*Math.PI*Math.random();
. u2 x. G; Q p0 r' A, X8 W Main_direct=e;
8 j6 Q* s1 Y5 E+ v3 q! B% e2 O }
) w( c0 c8 a; s3 J' q4 [/ v //选择主方向角
0 E. y, c0 Q& U; W! ]) [ direct=Main_direct;</P>( \7 j5 y( V. u3 ?
<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- @9 Z7 k, H# I1 y
//[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小/ n" D+ o/ L# u/ q/ U1 F8 @1 d. C
double re=Math.random();
( f5 _7 F' W6 Y1 n! ]5 p& \8 i double re1=Math.random();
6 j/ y; Q6 T/ z( W, U. k3 C direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;
3 h! n, o& k! }7 v+ C% F if(re<0.02){+ `6 }9 S& Z8 D4 N
//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。4 w8 F: O- f* B" J; `0 N
int size=(int)(re1*memory)+1;
5 {- a7 s+ j8 o5 i if(HistoryPoint.size()>size){
- x! H9 A; H/ g4 ? Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));( R; ^5 p. q" R3 v4 i
if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){
5 ^9 A8 N" A( |8 ]4 C5 V" D" y( n9 l Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);
7 }: c+ \% s% N9 ?* X }$ p: d' b6 d+ y# z6 {
}7 j3 x, |$ I$ B( X7 n
}
6 k/ N" ]4 U/ B1 J+ b; T return direct;</P>
. a$ u m+ [. q: M. G" Y<P> }
( x* `3 i0 \2 s6 x9 b4 |" d& b# f private Point Evade_obs(int deltx,int delty){
2 \8 {/ L3 [, b7 s% a, Q //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
1 A7 W- l2 n- h. Z# q/ p" [3 d7 j' i //要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)7 `7 n3 d: B# ?+ Z
//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:/ Z. l5 T4 o! B0 q; z
//x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;
/ r7 X" h7 X5 t Q //其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),
8 e7 r5 [5 J% B, k* o6 S //p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt" |' L6 U$ b$ b0 ]# }+ g
Point pt=new Point(0,0);' W, t( Z* J% @' Y5 \/ p
int x,y;8 m% a* d8 c% u* x" G, B' b
int delt=deltx;
, \* M. U" A' s( o/ N1 | if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;
$ e3 c5 _, T6 ?4 C# W5 S if(delt==0)return nowPt;
. A* d# k7 E ~" ^# q for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){
* j8 ? H1 g9 N x=(int)(deltx*t+nowPt.x);
" k# t2 ]' b, E# n0 e7 z! O9 h! k y=(int)(delty*t+nowPt.y);) A6 @* \" w+ X }
x=(x+width)%width;& m3 e* [% J, K( T/ f% S+ Y
y=(y+height)%height;
" h$ ~& Q) B" c9 N+ b5 C if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>
; ]# w2 S4 n3 T3 V3 ]% u5 @<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向- z( y- B9 k* R g6 ^6 j
//新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值! H$ r: q) R6 }1 Q K# Y
deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;
y. I3 \- y( h7 C double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);$ j# p0 Z! A- }6 K. y9 Y( B T
Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);* B: U& t* G# E$ ?5 _9 y8 R; w1 q
break;
% X6 P; b" z, S }
" C9 I1 {; {4 y( ? A9 H+ j pt=new Point(x,y);
& J3 Y- _9 h1 H3 S% r: `, t }</P>
4 x: N" e& |! D6 P) D<P> //计算得出实际能够到达的目标点
$ N8 n# k$ J' k; I/ W3 T x=(nowPt.x+deltx+width)%width;
9 N; s+ `+ o j! K y=(nowPt.y+delty+height)%height;
! U% @; s3 ?' C( u6 @9 I2 H$ Z return new Point(x,y);
8 W6 ~9 s& V0 G. [( A } t- W; `6 a. }, h% d6 B
private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){' J6 d7 _5 n( \3 X! G
//这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角
0 w$ \! ~! b% z //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,* ?. I" }7 u! L/ ^% H
//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。
9 s/ }: t% W2 l) G double e;
; a- j$ D0 r% d/ @1 ?+ ?2 l int deltx1=pt2.x-pt1.x;
7 g ]- h. R' W8 K# V int deltx2;
3 v& v: `4 y0 Z2 f' r! s if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;3 B ]# q: s6 J, B2 Q" e3 O1 V; I
else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;6 `5 r6 p' m* i+ ?9 a$ a
int delty1=pt2.y-pt1.y;1 A( M ~' r5 x# }- F4 }
int delty2;
. {8 ~" b5 x- P# [$ ~3 C if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;
C; U7 A6 a) c) p! |0 O( b+ t else delty2=pt2.y+height-pt1.y;
2 P6 t$ y8 \1 M6 D8 D int deltx=deltx1,delty=delty1;) U& o$ f+ L& J. f4 w9 o9 L2 i d8 `
if(deltx==0&&delty==0)return -1;# ]7 R( L) p; `7 ]' j+ e
if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){7 I3 O& E, [1 U: M2 N
deltx=deltx2;% i3 ~+ O N; l; E& R) X- j( d
}8 E0 m$ p8 d" Q$ v8 q* \
if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){
; ?1 {. {) e! _/ R& A delty=delty2;: ~ O: N+ }% ^& g5 D6 G( Y) w |- P
}, z, H6 z. ~/ B; U* ?, z
if(deltx!=0){
2 M% A" I+ `, R0 J6 b e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));
5 k( q8 e- t* [ b6 G @/ Q& b( U+ b2 n) K if(deltx<0){
u) j& R5 ~ z3 m- b if(e<0) e=e-Math.PI;# S# w& W9 m2 E/ [7 A3 T5 }7 \
else e=e+Math.PI;2 o) U7 y* L0 H' d4 F& }2 ~8 P+ i
}
c; u; u9 Q, x4 L# a }else{3 W$ v0 |- q5 f( v0 x4 W
if(delty>0)e=Math.PI/2;, x! `2 O$ D9 }8 D
else e=-Math.PI/2;
: |* t; D( o' O# o w; m5 z6 \ }2 w9 ?* e$ q1 g. A) D& C& w
e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);
O; K& U! g* C3 W) I0 @( j return e;- ?' g9 E/ ?$ c
}( H/ T0 u& R3 U0 U
private double Distance(Point pt1,Point pt2){
5 B- ]9 [9 X I9 x5 e! u+ V9 r //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,% n& c, w/ ?0 R" e8 B$ W* C
//这里计算的是所有可能距离中最小的7 r. `$ P- _& W" a4 G3 P% X! i
int dx1=pt1.x-pt2.x;( V- k( Z' b8 h/ [ K1 _' j
int dx2;
& n7 i7 r9 `, E9 k& c" y7 k$ a7 s int dx,dy;8 Y5 h: v4 h9 U8 U7 U7 ?
if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;2 r7 ~. o0 k- f
else dx2=pt2.x+width-pt1.x;
/ F4 W' e" M1 \: S: w# x8 m7 n int dy1=pt1.y-pt2.y;/ t' ^2 Q4 S' X/ l0 B* i6 w
int dy2;& n5 Z% ^$ y) J0 P, Q- m6 m8 u! N
if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;: ^+ a: B; k8 F. [
dy2=pt2.y+height-pt1.y;! q4 |& B# D- t3 D# B6 N( [! O
if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;
# O+ c# p; \3 P5 I4 y else dx=dx2;7 m' Z3 K+ M' {- @+ D9 u
if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;
" x. q& b# ~% @3 u% V else dy=dy2;
! [# I! M' _2 ?* b return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);. ]* a* h- w6 Y$ \ T
}2 h9 [$ B8 }6 ], C2 U; a# U
public void clone(ant ant1){( [ G/ S6 {, b4 k8 L7 J, t
//把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁
& W( R& {' o7 T! `/ K6 S9 K nowPt=new Point(ant1.nowPt);+ z- M5 b& I$ g& K
OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);- q% g$ g) a1 U( T# \
FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);
# h2 s& z( B$ G StartPt=new Point(ant1.StartPt);
/ ~: I" y7 M$ t2 [& x AimPt=new Point(ant1.AimPt);
% q3 z% l$ s; q& ~( B( p/ j/ t- w lastPt=new Point(ant1.lastPt);
, W$ G) P2 S" w" Z4 U! v- {0 S VR=ant1.VR;* p ]3 H, a9 B+ r( O3 S9 N- t0 J) z
id=ant1.id;
" W- ~+ Q2 L+ P/ B B1 I color=ant1.color;
' d8 p+ I& m: e; s9 O; T6 K back_color=ant1.back_color;. S: j; z0 N- G1 G: E
height=ant1.height;7 J. s7 w1 z r: j2 @5 A
width=ant1.width;
* H; Q$ e" {! C; P' L local_colony=ant1.local_colony;
1 {- n( x: U+ ?6 H Phe=ant1.Phe;
6 i r( y& D# M9 o3 S7 {( F7 m mistake=ant1.mistake;# O. V" [! C- @! {- Z+ n5 Z; m
HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;( j1 B6 b, o" V* D* r0 x
Main_direct=ant1.Main_direct;
' l) B" _" _8 Z# r* B. G1 d; Z FoundTimes=ant1.FoundTimes;3 N$ [5 c/ g- W$ |9 t
Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;: H# | D9 c1 Q9 ]2 o: @
Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;; [6 i( Z, }% `5 x, L
memory=ant1.memory;
, c4 p% H+ o' t, @0 i Count_distance=ant1.Count_distance;2 F! B- O1 L% Y% k
Min_distance=ant1.Min_distance;5 N6 s9 i3 S4 y n
}( e# L, H+ g- |3 n
}</P> |
zan
|