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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>! x2 @5 `4 {8 U. {: F
< >package ant;$ j. K/ j# K& }, B
/*
4 R$ \% k" b' G3 Z * @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/22) y5 G: z) }! j1 n4 G, _7 Z) z# S5 y
*
9 D' D4 H7 w v6 j* d" p * You can modify the template of this file in the; h/ ~0 Y" e* K' h/ l
* directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java
/ \. t* T# {$ v2 h8 i *
4 v: d" A" Q# D5 u8 s4 l1 v * You can also create your own project template by making a new3 _! _. M! d1 t8 k& a0 X
* folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other; ^9 z$ B, O) Y% }1 q" ]% J
* templates as examples.
% B* ^; Y5 b* _) u3 \. \! v5 U$ g8 R *
# R) g0 y6 V4 V$ t! ? */</P>( W4 F* h, y) ]
< >import java.awt.*; }$ }( W+ F- s+ ~( b
import java.applet.*;
# y5 ^# ], w: ? ]( ?import java.awt.event.*;
5 H i i j' Z) M8 A0 l `* k) nimport java.util.Vector;</P>
' G* [1 m1 e( O< >class AntCanvas extends Canvas
; t% f. b' s, K7 }0 F# B5 r5 Z{1 z6 T3 U, @, ?) @* Q
//画布,一切画图操作均由该类完成
4 D) J) i: Q, d7 [1 V //Image image;& y2 ~8 i& Y1 ^% h4 t) {9 [9 w8 W
Color obs_color;//障碍物颜色
% K1 |- E9 w8 ]$ E Color origin_color;//我的颜色
4 z/ O9 n& v% s# V0 a9 \ Color back_color;//背景色# e. Z1 ~. p6 z7 L6 ~" s* A
Color end_color;//食物点的颜色7 v5 H* _$ P4 w! N; U) v. y5 J8 f5 L
//boolean first;
9 s3 Y- A9 S' @; u boolean reset;</P>4 e$ |9 N, q( v0 c9 `* T
< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>
8 P/ r# _8 O3 l# u$ w/ y< > super();5 V" `2 {1 ]6 x t- E
image = img;
9 w6 B K) x( k- Z1 X" \* w obs_color = Color.white;
* B9 N0 W) g) }: @- B" n setBackground(Color.black);' w( g: F; o4 B3 U
setForeground(Color.white);: B; x" O1 ~, J$ d& Q
first = true;
/ q- s0 ~) _. T" Y$ S' H5 q% `+ Z reset = false;</P>* ~! t3 {; O. }! {- S; G: H
< > }*/</P>1 K$ A/ S9 C* d" N* d8 t0 x: P
< > public AntCanvas() {</P>
! l) ~/ `2 a. j5 p+ _< > super();6 v' }, V2 {/ H
//image = null;
D' A$ f; G/ P2 \, Q: h back_color=Antcolony.BACK_COLOR;* C. T' Q& g) J4 S7 @' f
setBackground(back_color);
8 w7 c2 g& A; F- ~* r* U setForeground(Color.white);8 F* C6 S8 c0 w% U$ n( X
obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;5 y4 N, a' i/ `0 L p) D$ P
origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;
5 X& e C0 O" z; t" ? end_color=Antcolony.End_COLOR;; }8 | a( }: H9 o3 r/ S
//first = true;
$ _- C# A. S! ^' j4 U+ B. p" U reset = true;</P>$ D( G9 B6 r1 n. d: T% ?, H
< > }</P>
Z8 t! h7 O% M< > public void Clear() {$ o# g7 W6 w' b" {0 U+ K4 |
//清空画布
- M K& I0 w. U9 O( @' q reset = true;
/ Z! V# v) L& d$ J/ J" S: j9 @ repaint();7 j1 ~. j" { Y9 g8 H5 z
}</P>
7 i; R5 K; w$ u8 w< >
8 j" F" x8 }& A5 ?. [2 o7 \) D public void paint(Graphics g) {
1 Y1 w, k% y% N9 `' I" W7 D2 \; G int i;% W, ~& S( r& {% H5 ]' i6 l% ]
//重画的时候仅仅画障碍物
/ Q( l" e' q- ]0 p2 N0 h g.setColor(Color.black);
1 S% k# k( R& Z! H* e g.fillRect(0,0,size().width,size().height);
* f" z+ p! s/ u/ j. K g.setColor(obs_color);, K7 Z+ Z- i- `- n. v: s
for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){. ^; c8 i, `; ] @$ ?' i
g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);% V8 J1 Q7 s* O, s3 }
}</P>' U& J. c" z6 x& Y0 }
< > }2 I/ S) o! y7 E
public void process(){
; @( V7 T8 [% N+ _8 d7 A; [ //处理动画的过程
& H N) c4 W! [; j _, x Graphics g=this.getGraphics();
~) u7 a/ K! T3 [" i7 e5 D g.setColor(end_color);, _* L' N! J+ t3 P* ~7 E& X
for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){
, }, V9 |4 {) y7 |: U3 b //画所有的食物点; Q! _' k: \5 n2 ^
g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);
5 C3 x$ M: w; I g. Z7 o }% p! L" P- G. X* i8 o
for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){! \8 [0 }4 F8 |/ q
//每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁
. H. @7 K- E! Z" w4 j; M) g- v4 @ Antcolony.ants.Process();
9 s4 W- b! h' i' I. @* s Antcolony.ants.Draw(g);
6 a5 j% m D% `1 j# s" s {8 P) Z% K }
3 I5 r+ ]5 R: y* ] for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){+ g5 t5 j0 b- ^) T; B8 d
Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));! f5 l4 b( X% p
//Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素
4 r X Z- m; \ switch(Antcolony.drawPhe){
7 F1 A/ u5 K4 d" g) m9 F case (1):6 Z' ]; q' U& _# x5 S# z1 ~7 I7 o8 }
v.Draw(g);
, B6 \9 n, v3 D1 M break;
2 b1 I6 @( i% u9 J* E% D% l case (2):1 K0 X6 U* Q& N& C0 A( ~0 Z
if(v.kind==1)v.Draw(g);
) a& K+ _0 V4 J( E break;
" i8 B D6 D1 O8 T8 n/ E case (3):
8 \% M, F" u3 J7 J$ I3 h( `" a if(v.kind==0)v.Draw(g);
. t7 |4 g7 i& h2 I4 b9 F: q break;
, T! Z! p z% ^ }: j6 z; \. `7 E$ o) B
v.delimit(g);3 R& w4 Y d6 q' s4 D1 d
}
7 X! n K8 q+ v0 I3 y" O7 { g.setColor(origin_color);
7 R+ ?" X+ k" [- E for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){
5 H" e8 }8 p/ q4 S- }$ I //画所有的窝# P8 s0 i; L t: ?- N
g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);
9 l% i" K( \5 Q }</P> j% N7 y( d9 }5 T
< > }
n! K2 [3 G) H/ O { Graphics GetGra() {</P>) M9 t- a l9 a$ y7 u
< > return this.getGraphics();8 h$ p) I7 W4 x
}
9 e$ g& \, j) b1 x, r* e}8 V8 A. m" m( g
public class Antcolony extends Applet implements Runnable {
" o6 k7 O% n# g3 Q6 H A' O8 t boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管$ G+ I* Q8 h8 a% C- B$ A
Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行7 Y, {* d, N: p: u9 h. b
boolean running;//是否让动画运行/ x) d0 S7 H3 ]7 v8 |
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮7 }' ?. o; O7 e2 G# M$ b6 | R U
static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色) `# a7 F9 \3 h0 ~2 j: y8 T
static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色
; U# a6 T* B/ n5 l: e static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色
( ]# M% G. \/ x4 H% t# z static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色 V& j& c; D. I% U1 ^
static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色
Q3 J' i& W' d2 x, a$ }1 Y2 g& S2 h AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布
2 Y, P3 F8 A5 O l. ?% y" k 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
! Z6 i9 k0 d& Y* M: R0 L% O, 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& u) i- P2 V7 Q( L
static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height
$ t8 w7 Z: X' o0 k" A. |3 {6 k static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。. {3 Y) L5 u% A# T
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为1006 j- Q6 |& W% \6 t7 {6 S. [
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
& R+ a+ j1 C6 W0 k$ n! G* F 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 E' E- Z+ z! I5 ] 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 o+ m& L X6 o, y$ f3 A static Point OriginPt[];//窝点信息9 Z. _# L2 _* P
static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为1004 y) b3 I7 n6 X9 Y2 K' y
static int width=300,height=300;//环境的长和宽
& f1 T* K# E3 A, g$ A3 B" l( o static int antCount;//蚂蚁的数量; e- r3 J. \6 z0 q
static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快( U% z; g2 z7 y# k8 J
static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径
. y+ G& i8 O3 ~7 L2 O9 j static ant ants[];//蚂蚁数组
' ]# c) k4 E+ v: U 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 q) m/ L' e' v* c 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>
$ w: A+ h9 R6 C8 P; ^, i< > //下面是一些控件信息) k l6 x+ [# Z
Button btnStart=new Button("开始");( V, V7 C6 r( p: G. D
Button btnReset=new Button("重来");
t$ W* t' M" e- X7 { Z7 F Button btnMap=new Button("编辑地图");. ^8 S! z. X# a2 P( n' ^
Button btnConfig=new Button("设置");
+ ~# U1 e a: _; N; J4 ]: F Choice choPDraw=new Choice();/ u$ s/ T2 ^. V! D7 V7 [
public void init() {
) R: ?9 o5 e. W* p //初始化函数,先画各种控件
7 q/ f, }1 ]% }3 ?# P) ` setLayout(new BorderLayout());
# C( c% g' f% i+ }" q% e( S Panel pan=new Panel();( [; o7 ~2 N( `& E5 B1 Y
add("South",pan);$ g$ r6 g# [. r. U5 E. U
this.add("Center",canvas);1 c$ t: Q. g2 v! a- J5 R5 |
pan.add(btnStart);: v! D; E4 _9 Z, s) s; p1 R
pan.add(btnReset);' v9 P1 \# L4 k# h% m5 L, |: }
pan.add(btnConfig);1 \, @( v$ l2 ]
pan.add(btnMap);* t7 Q' O3 P$ S
pan.add(choPDraw);
% r3 i8 e( b$ {3 m2 n/ C0 ~ choPDraw.addItem("不画信息素");
: R" q9 h7 R4 W choPDraw.addItem("画所有信息素");) P {; ~1 z4 R7 g0 M3 B
choPDraw.addItem("画食物信息素");% [( D' g4 G5 O% e, l; G; s
choPDraw.addItem("画窝的信息素");
7 h! q! G% M4 Z$ a2 t! I choPDraw.select(2);</P>' ~ M% g- M1 O9 j; Y1 J Y" S" W
< > //初始化各个数组7 Y" v- W/ Y" v9 Y ~, ~( Z q5 M
obs_grid=new int [width][height];
9 }+ k. f2 S9 `. { phe=new Vector();
5 V6 @0 |/ C/ d: ]. E; S, @ Pheromone_grid=new int [2][width][height];
' l2 K* a- @$ n* U' L. H3 c for(int i=0;i<width;i++){
7 d& a% G& R& A+ n' ^0 g( t for(int j=0;j<height;j++){
5 X$ @6 T" C3 @4 k% H0 J# E obs_grid[j]=-1;: x1 e0 b; { u2 S, Y4 F' s9 w
for(int k=0;k<2;k++){& d+ } A* |3 }5 k) Z; N7 g
Pheromone_grid[k][j]=0;6 r- _4 c, v' K! d: h, f0 [
} z; e" b. M0 B( u$ ]
}0 k0 x+ ]& Y0 q" r# h
}</P>
8 { Y4 L. k8 F1 D& q< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50& P5 B; W( V4 I$ P# O" U3 z
//初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性2 c0 _0 ^4 S& I9 D+ X; t
ants=new ant[antCount];
9 X' P2 {7 f4 @* P+ n for(int i=0;i<antCount;i++){
& h5 U* _! D! A' n) @' i ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);
4 T) z8 B# l: F }</P>
7 e/ [' Y8 m5 y# w% o) R8 @< > //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; P# J4 X% U/ m8 J
int grid[][]=new int[width][height];</P>+ j7 u+ U$ V" L+ r# [$ Y
< > //下面从地图库中加在地图. r, }6 G3 ^7 Q1 R
Maps maps=new Maps();# }0 b! L( j' z8 Z! {
maps.LoadMap(grid,0);/ K O2 [! [9 y/ a
//初始化地图 n G4 ]* N0 B( `0 o
reinit_map(grid);</P>" c+ t! O' e& J6 _6 { h8 c
< > //初始化所有的蚂蚁/ y, p H6 B; l7 f9 N6 C8 Z" N
reinit();
, C2 H2 a/ U. n6 p! x }
! S6 s2 m' N5 T( d6 D public void reinit_map(int grid[][]){
5 E+ m4 P4 }# i [" v T4 N5 K+ k //将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中
. u" Z! ]4 g/ j //相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>
+ i6 G Q% c& w D: Y< > //先停止程序的运行( v# ?3 w3 k$ j
running=false;
) q9 v) {% M2 {5 g btnStart.setLabel("开始");</P>1 S' \. x, F5 h0 J* i- R
< >
0 r$ h! \' ]' G; P obsCount=0;
: Q6 Y; q: N* [! Z7 o. K EndPts=0;* A% z5 E0 e! ^; R
OriginPts=0;
9 d, [/ D. i+ r$ e7 p4 R' c obsP=new Point[width*height];" }) \- H/ i Z+ w. E* ~
OriginPt=new Point[100];6 u1 P0 d3 o6 Q9 ~
EndPt=new Point[100];</P>( X, l' W8 ?% C2 {7 c, w' p _3 B
< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值( Q" T" N k, t) S4 E; k
for(int i=0;i<width;i++){
; T& j: H$ c9 U& X5 x1 X9 C for(int j=0;j<height;j++){
) [3 Y; \* L) ` obs_grid[j]=-1;5 @% e% Q/ U! [7 w) {3 V0 B4 ?
for(int k=0;k<2;k++){1 S) }: M! I: R
Pheromone_grid[k][j]=0;
0 d$ Q( a" ~3 m2 p+ T: N# C }
/ r1 M2 e/ s3 J- P( f }/ K+ a# u# j5 [3 E" Y8 O
}</P>
0 u8 k/ g6 K# x: A) K6 ^. _+ z< > //从grid数组中读取信息
# K, ?* k6 L' e for(int i=0;i<width;i++){
8 j/ h+ X( c% Q; M1 T3 e/ e for(int j=0;j<height;j++){
2 \, {& z" W9 B; X& p0 V/ o switch (grid[j]){
( Z0 |8 q& o) k( f case 1:% }2 i6 o9 r. w0 D
//如果grid[][]存的是障碍物
* m7 x3 h* a+ W+ ?3 s$ o0 ^' A& x3 V obs_grid[j]=obsCount;/ ^2 y' K, S. a: C9 t
obsP[obsCount]=new Point(i,j);
$ I; \, b! D$ F t2 f% B% O obsCount++;/ O, L9 b1 ?9 Z8 z2 l; B7 |
break;% g. N4 d: r; K! ^. u$ ^
case 2: e4 @0 B& y* O# u; D# H
//如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了
0 ]& w5 M, Y! c/ g; p if(OriginPts<100){" _! R: z$ V/ C
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
# S8 O' S( a* b# m OriginPts++;' l m+ H F0 z
}2 l8 [; R9 o3 S% Y: Q. ?
break;/ W% t9 @. x# C6 ~- d6 q5 A6 T- n1 g
case 3:/ | M3 V. J/ e
//如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了
# ~! D3 s- z ]0 L$ f- Y' n if(EndPts<100){0 N& h, u, K% p U" G* G. ~; D' f
EndPt[EndPts]=new Point(i,j);
$ F( H2 ^ s- |1 Q6 O- t EndPts++;
, E5 }$ P( s0 E- |7 u: s }" M4 Y5 ]- R3 M
break;
& M' X: r% l' T1 @& h1 g }1 o' I4 a2 P2 Q3 ^% I: m* K
}# e$ [2 b* @! O: Z0 ^
}- a+ x: `% d+ h9 r& J, @8 f# |! N1 _
//如果没有指定窝,则随机的选择一点
o) L$ W# `/ Z4 K+ m if(OriginPts==0){
% F7 m* \3 q; |# Y3 p- E: K A( U for(int i=0;i<width;i++){
0 z8 G; J9 j8 ~- q$ E int j;
3 w$ y- [0 U) J& m! L5 X for(j=0;j<height;j++){# y. x# S$ i0 w% `4 m( x5 a
if(obs_grid[j]<0){6 t$ d" Q; J% g1 s2 _! G/ N1 A
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
G: I6 }+ ?1 ?& K7 G OriginPts++;4 Y! Q p7 b% [
break;9 b Y% d: U0 H: W" o
}
- z% q3 M8 W! B0 q) ^" w+ h7 V3 k }7 | v- N$ P4 f- t+ c+ z- O
if(j<height-1){
* T) Q' b+ W6 [# ?( o1 | break;$ v+ Z! T" Y0 Y- I J
}
1 H9 e3 D& }% v Z }
! U; P3 t1 t) U' i }% O- }$ I7 U, i
}# [$ P+ k2 ^1 @7 j: }; w" Z8 U
public void reinit(){
% k: _# h1 j4 O) ~! X //重新初始化整个环境</P>) W9 e5 f! j8 _! d. K$ _
< > //先停止程序的运行
' X$ O* X( i6 N2 h9 O/ B running=false;
6 `/ I" q& F9 v6 s5 v btnStart.setLabel("开始");</P>1 q$ } L4 Q5 A
< >
/ e: v5 }: @6 |: ]. {. s% _6 ^ //清空所有信息素Pheromone数组中的值, K4 }, |: ~7 D6 H
for(int i=0;i<width;i++){2 Q N- _: H3 E, G
for(int j=0;j<height;j++){3 s' l! w3 c0 k2 O7 D
for(int k=0;k<2;k++){
- t s7 d! H0 d6 q Pheromone_grid[k][j]=0;
$ Z/ q1 B, d" i+ C& m }
6 w! U( M* j+ ], m; B: Q* v9 v. {) v }
! R6 S# X7 |+ U. M! r; i8 Z: v }</P>- w* J7 z4 J' c9 W9 n0 ~
< > //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
0 G+ A% ~' e' X1 I for(int i=0;i<antCount;i++){
v% l3 o3 F8 m! x( [) B4 n5 Y int index=(int)(OriginPts*Math.random());0 [% A g) ]; }
ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);
$ e5 E7 Q' J( Y2 @/ v+ d ants.init();9 v( T" H3 _* H
}</P>; P1 p8 F6 o! ?3 I
< > //清空信息素向量
, M2 E6 S& v( f0 Q( a% f$ R3 s: ^ phe.removeAllElements();</P>, |: T N# D3 q* R+ 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
" @( {7 u* E& Y for(int i=0;i<EndPts;i++){' p7 \. N* o% Q' S z8 H1 g
for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){. S. o. B2 O g- u* H" G! Y
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));
* ^0 R8 b, ` ^1 q8 T for(int yy=-y;yy<=y;yy++){
# N; b: R$ w6 }7 r' ?: N8 f Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));
$ N3 e9 k' W4 s8 v- b% l }
8 y7 c: n/ l6 k* ?1 x6 s8 n5 z }5 X' X! d' `4 @$ J8 C
}
7 x7 |$ U# [7 h9 ]9 v- ]; h for(int i=0;i<OriginPts;i++){
4 o0 N. V9 m0 [& p/ T( @1 Z% _ for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){- d3 F9 x- @$ W r- T8 M
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));
7 ~, Y; B9 C5 Z for(int yy=-y;yy<=y;yy++){3 q; d/ u! [: b4 l
Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));
* C: i2 W2 [# R& U7 L }
: i. e. i- G7 `# n: y }& L9 n; P6 T3 A Z# K8 D ?- ^
}</P>1 o' ^( |# x7 O+ \) Y6 b$ ]
<P> //重画
; M5 M6 u0 U8 ^5 u" @ }# | canvas.repaint();</P>
. q' ~1 d* M9 n8 Q% ~5 r<P> //让程序开始运行
! I o2 h3 R; w9 [; G3 A5 N9 U //running=true;
) }) x+ \( t# m, F) { h/ x }/ Q* P; j3 v* ]6 f, K! J* P
public void paint(Graphics g) {
+ Q1 N) A/ o! b7 e( x canvas.repaint();* }6 d: s% s- r1 t4 j# h! m' [
}</P>2 t- S7 o6 }' {
<P>
! T9 H% Y) j2 g; v1 V$ }# Upublic static void main(String[] args) {: `) x8 n% I3 s/ s' R6 {4 t
Antcolony applet = new Antcolony();5 j9 ?! h% S ~. I0 g4 s7 }
applet.isStandalone = true;
5 p& L7 \3 x3 y5 Q7 d- }# e Frame frame;1 x) ]; ~$ ~+ j. ]7 X% w8 N+ e3 W
frame = new Frame() {; Z* R9 r& C+ v- U9 F- D
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {) \" V7 N8 u( e# y, N6 }
super.processWindowEvent(e);
; Y/ c; v6 w% o1 G- I* `' | if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {2 v% H& v: _) e! u9 x% F( N
System.exit(0);% D; {3 l% j; v# I
}
. [; S3 [6 b3 P! l4 W6 e } A, F; Z( I0 j7 { H( E
public synchronized void setTitle(String title) {
; d0 @% M& d% \+ T super.setTitle(title);7 k4 G: z, {; X% p U) H
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);- S1 i4 P; i2 C
}; J- {. u: C/ k
};
- K# Y2 w8 x1 j9 f frame.setTitle("Applet Frame");
2 n: z( j, }4 A3 h! x4 B0 p frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);- x% a! |; _- D! c% B
applet.init();" h. T8 @+ l" N) Z+ B0 n2 P Y
applet.start();
% D5 W1 y/ V- q' t. _ frame.setSize(300,320);
; B" ~. \8 u L1 Z Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();
& M7 M' _) w9 C7 p frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);+ ], T+ e7 F, T8 r3 Y
frame.setVisible(true);. \: A( I6 H6 b( E' A; W- y
}! u" W% K1 L& @! t
public void start()
4 u' i+ M9 l. t# E' w E( m! F //下面三个函数是控制线程的2 q. c/ r. r1 k( d4 m
{
) a& `+ q' _! m: P if (runner == null): O' G4 A6 Y- w2 _$ l, l2 `
{
5 o$ d" W: c/ `# i* j% P runner= new Thread(this);2 Z9 O" Y. g2 f
runner.start();1 `0 O+ z/ g4 n6 C
//running = true;& |. A# ~# `" v I4 }
}
( G/ D# Z0 p n3 j. ~ }</P>6 [$ y$ q+ Q6 N
<P> public void stop(): W7 ], M0 Z o9 q
{" c8 J. p; D; R4 t
if (runner!=null)
* Z. y8 ]8 r+ q {
4 ~& ]5 b: P0 j3 _) R# o$ x; \ runner.stop();
) O. ?( R6 V7 i! V, k runner=null;. _6 G8 [% @/ E+ F5 _" r
running = false;
% D% @) T% Q; X) V& v }5 p9 D) f$ h- ^% j$ l
}</P>5 P0 Y2 b) \4 O" P
<P> public void run() {</P>1 o; O/ V/ T7 m) z! \
<P> int i;6 x' f0 X9 T' q" I
//线程一直运行下去
5 L' M3 E& B" e while (true) {
) s4 t1 ?+ t4 L1 j: h if(running){9 {) ^7 o$ W# }( q% T/ v4 `# ^
//如果开始动画,就进行canvas的处理
; [& l% D' ]0 ~) B3 Q canvas.process();
) y- q/ {0 U$ y" \2 d4 \ }
. Y0 V) b0 \5 [3 k5 T8 k try { Thread.sleep(delay);}$ U& d5 V' L! I% Y8 K4 ]
catch (InterruptedException e) {
( }4 J9 i/ f4 D6 L# I' R }' o! ]5 D# \4 Z3 \& i# t
}</P>
- ?! t* u. z) _/ p F<P> }0 o; h; p, \1 j& [% U7 C
public boolean action(Event evt, Object o) {/ a+ [# P @% ~/ s$ f; i
if (evt.target == btnMap) {7 v# P7 R7 k5 C
//开始编辑地图面板) `7 u i; `+ Q
running=false;0 q; b0 h) t5 H* S1 g6 J
btnStart.setLabel("开始");
0 Q3 l) W5 v8 w. } MapPad ctl = new MapPad(this);4 B' d# G- I& x- B6 ~( ]
ctl.setSize(308,380);( Z4 T6 h7 M) a
ctl.show();
) a! W. U% d/ b r2 n1 d' D& X return true;1 t0 S R" b! }; w6 \
}else if(evt.target == btnStart){ a1 ]% L7 K e
if(!running){7 O. i6 J7 R& U3 {
//如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下
# ]6 U+ ?! B$ b9 x3 U) H& d if(reset)reinit();
' i' o; J+ `- x5 k9 E btnStart.setLabel("停止");* V* G0 Q+ W7 p0 B; o) M
reset=false;
8 ~/ M% h; O5 c; R running=true;
; h7 ~" y h" `2 \; A/ G- f }else{
: K# x) V+ {$ G) i btnStart.setLabel("开始");- I) g: J1 Y9 L- g9 W8 x7 M. K4 X, x
running=false;
# M( C8 h8 K0 t }
9 t( n" n4 o. A% G3 T" S return true;! [5 P+ T7 z* I1 n# Z
}else if(evt.target == btnReset){3 c" g. j( x4 {5 q" z# o2 c
running=false;
" G9 `, x8 e5 B3 i, f$ B% [ int j=0;
$ O5 ]9 a3 Q( u; V //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4 ?2 B! U% {5 q( Q1 j! n
reset=true;
8 O) p" ~. @( H repaint();
" y) t" e' X8 g btnStart.setLabel("开始");9 z T* N0 w* C% d# N+ B8 G# M
return true;
! A9 t( o6 G' x: W }else if(evt.target == btnConfig){
3 Z; |! u; {) _1 l8 m running=false;
3 \; r) f$ Y! J& v3 {& | btnStart.setLabel("开始");
L& K7 @7 m* V$ x! w% ~ Configer ctl = new Configer(this);8 [2 `; ^& m/ [2 [" G
ctl.setSize(300,300);
, A( v2 x* B+ y3 i; S ctl.show();9 v. u) n) g/ x* t5 C1 K
return true;
4 J: `7 S. \$ H, } }else if(evt.target == choPDraw){
+ j# f- r) k3 L3 C/ S //选择画信息素的模式
# J( ]0 \# E, S6 b( q5 P5 Q drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();
7 f/ H- E9 F n1 i0 u if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}1 X% x, `+ w- n2 V
return true;, d! `- G* e3 T$ G e( I b4 M
}
( f8 Q3 i7 Y7 J# m8 ]8 ^- F' f return false;</P>4 ?7 ^! M9 u% I/ \' S. r3 A' A
<P> }2 d1 C% W+ ?: X: y. ]
/**Destroy the applet*// R3 m8 z9 \8 F8 y w
public void destroy() {
! |4 c/ D6 ]/ N: M+ W //当结束程序的时候,把线程也结束- M; z c# O: `8 i# W. D
if (runner!=null)
, I& y/ C8 L& @/ w {
# O4 T, C& V9 u. U running = false;' | Q4 E$ U+ O, w4 A
runner.stop();/ Z3 c2 {# T# L, p# m7 p# A# P0 q6 e+ n
runner=null;
: y" B' G5 E& B0 k, |* ^ }
' J' w3 Q0 m' k0 ?, B! Y }</P>' v; d& d0 v% k3 Q$ y
<P>}
0 v& ~6 G' S( y9 W m1 E0 u</P>3 a. S7 ]" v- m% `# C. a
' `0 l: ]- ~2 K' [. ?& o
/ m4 u4 j8 \2 K$ s; {& l# y# Q0 V" o8 }) `
<P>package ant;& _9 S' X+ }% G( ?
import java.awt.*;: b# \2 [! Y2 m6 B
import java.applet.*;, w: B% k) G! n8 R4 J0 I
import java.util.Vector;</P>% O1 k4 j$ i; h% ` h
<P>public class ant{. D g6 ^% j" T- [, J( G1 {3 c5 F
Point nowPt;//当前点坐标
5 b+ ^+ D) ~, f int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度
6 A2 ]1 \/ P) @' K+ Z int id;//标识
7 U. Z& c: W, o. u+ ?. E Point lastPt;//上一点坐标
3 C K4 w$ [ ^- ]& Z Color color;//蚂蚁的颜色3 {; @) q6 I' ?# B9 `" k( M
Color back_color;//背景的严肃7 ^2 v5 Q" m+ [' m1 T5 O! ^' B& s
int height,width;//世界的尺寸
5 w+ a) K3 z4 T! Y( Q5 ^0 M int Phe;//每次释放信息素的数值
, a0 _3 o3 S# r0 M% E Antcolony local_colony;//主程序的指针! F' l3 J% L3 x& F7 l* t
Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点5 O* g& U& f+ m4 F: I: X) Z+ x
double Main_direct;//主方向5 O7 E# I! F2 m& N# b% t
Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用/ [: Y x' n. \7 }/ @
Point OriginPt;//窝的坐标, _, ] X: v; R8 @4 M: Y3 M
Point AimPt;//目标点,是窝或者食物
* H8 D( P4 g( P7 ?4 f Point StartPt;//起始点,是窝或者食物$ ~% X r9 K/ U9 |
int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数" o2 A2 S4 Y/ y2 {9 t3 M) ^
int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
# j% ^; E) l+ l- ?$ j/ E. [) C int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量( j$ D1 }* G* T' @ }
boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了& m: Z: ]- K7 N
double mistake;//犯错误的概率" J! C! z9 H3 M& C
int memory;//记忆走过点的数目
( e, h6 Y6 `0 [$ j' R 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。0 Y( B0 r* v u% [4 ~4 C
public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离
5 _0 I4 ]: `* O' e8 c3 L( ~1 S public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){
* C# f6 P: [9 Q* m nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
* _0 Z5 V8 \' C OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
5 k! `+ n% ?2 l6 P% @2 z; ~ FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
0 l: U; C. K* M StartPt=new Point(nowpt);. [, w3 ~5 X- j3 t9 B( G
AimPt=new Point(nowpt);4 [; }4 Z! t7 t
lastPt=nowPt;% ~6 s) M* ]. t6 M8 A2 V5 Z5 R# r
VR=vr;8 Q4 P* E% y( N9 q9 _+ Y; T# X. Y
id=idd;2 \# w, _9 a9 `5 P3 G
color=c;
8 r8 m; H/ @: S+ d5 P+ o" E6 z back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
. Z" K& w( W- z' I2 n- H height=Antcolony.height;3 x$ `/ e* c$ a5 E! z- |
width=Antcolony.width;
. b; N0 D4 L! ]5 x+ }* v local_colony=colony;4 z( _3 S2 `4 j2 y
Phe=200;
/ T; B% L. O1 k! k! J" A0 Q mistake=mist;
9 X. K7 Z B- {+ j9 I+ A HistoryPoint=new Vector();! `; Z) k: `( G
Main_direct=-1;
2 B$ V& D* b4 B3 v# J0 ~) U FoundTimes=0;
: A' v5 G1 s* o4 n9 {: B# L Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;0 u: Z; [" v( d3 |
Pheromone_count=Max_Pheromone;
0 T6 ^: j+ F" M3 R memory=mem;
- C8 t) R' y8 h: ^7 V Count_distance=0;8 s# y. X/ u0 T
Min_distance=-1;
3 {) `* s- l& T2 z }
% t9 G" W! c" B1 A8 V2 v6 b- t public void init(){! s) M: Q% D6 P
nowPt=new Point(OriginPt);- s+ L2 X4 }# t* a$ E
lastPt=new Point(OriginPt);
) `% W1 {" k( f; Z$ l/ d FoodPt=new Point(OriginPt);
$ ~6 O/ R7 e: B AimPt=new Point(OriginPt);0 e/ M8 |1 B4 q, d. \
StartPt=new Point(OriginPt);
6 ?: z/ I, S* q1 M# ^# k+ }/ A' ] HistoryPoint.removeAllElements();' I4 y% [. d, H- G# R
Main_direct=-1;" E, x3 a& c" T' f4 Q
FoundTimes=0;% u3 @3 D( Z2 B
Pheromone_count=Max_Pheromone;5 |( [. b8 H+ E. G3 P& _% p* ]
Count_distance=0;
# P3 m( L4 v0 k' O) Q3 f Min_distance=-1;
) X: n" Y: A$ B" Y1 G& G* ?3 B }' p! } b7 X! D
public void Draw(Graphics g) {
! |" K0 {0 u/ M# g //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。! A6 g8 v' v, }' g+ ]( H/ e! E; |$ ]5 F
g.setColor(back_color);( D4 q' Y5 W( |* M' d
g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);
/ c' @0 J5 m( {" n# q/ g P g.setColor(color);/ d! }: }* _& l1 p K
g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);
! n" t! u4 x( `* U8 ?7 v& H }
: k$ @% b5 l# ]7 C8 C: m. C public void Process(){
- ~) U! ? d$ v- I //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
8 z6 `1 g( _# O" B, h //(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)% t+ r4 j% ]: Y9 u) N# i
//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, ^9 M" _( U1 h6 \ //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
$ Y- o" @# U# D- d //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>
8 u/ a# H& m! r7 B- b, b8 m4 l$ j3 p& v$ a l, K3 V7 |- T3 G
<P> if(Judged==false){
2 {& P6 w& P, Z/ p- {" w- l1 N! n //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,1 l; R) L/ l0 O$ a' ~
//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; [8 Y) g4 ^" b
if(JudgeEnd()){% T1 v: G5 h% D( |. H% u
//判断,如果找到了目标点那么就退出该程序5 S/ k7 |2 U$ r3 ^
Judged=true;
( B' I' `- Q# D- p) f" q1 ~ return;
' C8 x+ z3 N9 l6 A9 ?' `; p; @' O" Z }
9 Y0 N9 A/ ?3 Y" y }" ?9 M" g. E) n+ Y1 B
Judged=false;
1 F" V9 o: B! O2 u7 v //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! Z; ~" K5 y0 g! Q) r7 I
double direct=SelectDirect();</P>- _$ f; L. \# Z( f6 j
<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,delty0 {$ d5 H @! I6 G& b
int deltx=0,delty=0;* f9 W. q. d4 G0 r/ A
//direct是方向角,根据方向计算位移" Y% A8 p4 ^# t
deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));
6 e( `4 u' K2 S8 u% b delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P>( z( K' S; t. D' `* n9 e3 I1 P
<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$ F, I+ K9 k& I
int kind=FoundTimes%2;</P>' A+ C6 M0 a2 o' t& R
<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,
7 n# y$ h* b$ ~) g" o, j! _ //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 B+ C9 d, v) q( @& z. v int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P>
8 }' ]' Z. j2 M/ ]" `& Y1 `& c2 r<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素
/ n, q0 _' U5 o7 X& P5 H, ^ int maxphe=here;</P>
6 Q- T) n3 @5 F/ A( A+ J4 G<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
, a/ \, ^4 r; K4 y/ f$ U int deltx1,delty1;2 l3 J' E3 s( C# s! |4 E. _" x
deltx1=deltx;delty1=delty;</P>! |6 |. D; o' y- a; c
<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
, o/ W. q1 ]' _. H" u for(int x=-VR;x<=VR;x++){ p9 r- z. q; F4 R/ F4 p* y- b7 N
for(int y=-VR;y<=VR;y++){: i5 |7 g- r, ]& l) n- S; r$ \
//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,
6 ~7 a0 W" I$ t1 Q' a4 `* _ //在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上
! H. O8 g, y% S x3 E; ~7 h int xx=(nowPt.x+x+width)%width;+ d4 u4 q/ m" a7 C B+ @5 l
int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>" Q I' [9 l1 W3 b# \
<P> //循环的时候要除去当前点。& c- k) I. C2 j! g6 k
if(x!=0||y!=0){- l9 D& M- s, j; n; C1 f
//的到要搜寻的点的信息素0 |9 J; C9 o9 B! f! M
int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>
$ H$ d' M. c; Y- {<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多
5 t8 q/ s8 C2 {3 V if(maxphe<phe){</P>
) {& O/ u" O. K9 O7 f# 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' w& ~7 `" i5 T" T" ]
//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
8 \9 ]* L3 S4 Y) N0 s double ra=Math.random();5 O" X, ]/ u Z# `# M- c
if(here==0||ra>mistake){# h; f u7 O; c G3 r8 _
boolean found=false;. C+ D' H2 p. p% n6 D
//查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈4 y# o6 b3 E; N. P7 ]1 [; z1 Z
int size=HistoryPoint.size();
, x6 c, O- a0 L1 N9 E int minsize=memory;
" ]7 P3 h/ l( u/ J if(size<memory)minsize=size;/ J& t, f/ d% y; L
for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){
5 {" w5 }* p9 Y Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));
% P$ E+ @/ U1 `7 j6 g$ I3 c8 ?1 n+ ? if(pt.x==xx&&pt.y==yy){$ N6 |" X0 C3 `5 B; m, E! q
found=true;' y: f7 Q4 q0 g8 K1 L" A
break;
# I1 Y" G4 u$ [, E9 s/ ^ }4 G P3 N2 r5 N+ ~3 y
}: p; }* c8 V7 r( f7 w# _, A
if(!found){
9 U* n B, {% ~4 e //如果没有原地转圈,那么记录信息素。
! Y C: F( r8 n _8 R' C maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];. d G0 W1 O5 C7 V' m6 s+ V
deltx=x; G/ K5 d" r3 E2 r2 t" P& v
delty=y;( K. F* r# p/ ^* R
}
/ L, P1 z a4 ` }//end here==0||ra>0.0016 H9 u3 n0 j8 {* } @* ~4 e2 Y
}//end maxphe<here
! t) @- a! @2 r2 L u, A7 d1 d- \ }//end if x!=0
: V( J9 D0 G" _9 u' }4 O6 d }//end for y
: G! |, x) W8 _+ _ A' P; P }//end for x
7 ]5 T* D* y0 }# Q. b1 |/ ]7 ~ Point pt;</P>" ~, [) N8 W0 o7 p: n4 b
<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位8 E# e, m; e. v9 z4 @" m
pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>' j- N( T8 u& |/ ]
<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!
5 v& K$ w) B3 L1 B; D7 b7 T; q if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){
! d: @3 j' H" m1 F5 D" t pt=Evade_obs(deltx1,delty1);$ W7 h# F3 l% l* T
}</P>, r. e- K4 Z/ p9 m6 O
<P> //播撒信息素+ C2 d- G4 S& z" ^6 X9 }% P: P
Scatter();</P>( M8 S# ]/ p, F. [- M3 |
<P> //记录走过的距离' Q2 D+ v- d3 ?2 V# q+ R/ b
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>
/ Y* o# b2 z* g1 y i<P> //改变当前点位置
5 M" T: n: f# C lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
* k/ }1 v. S- r; p+ {7 F. y<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点
# f8 X, n3 ]! G5 l9 g( z HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());& M7 ^8 V. t3 t) v1 D
if(HistoryPoint.size()>memory){
: @" P, o3 G- W" V6 I: ^ e HistoryPoint.removeElementAt(0);9 O v! e: I% q
}
" C, [( U2 I" F nowPt=new Point(pt.x,pt.y);- T; J8 e8 p! k& Q: S( r
}</P>
( C! g+ v, q$ w) n u; s5 x<P>
. z) A6 X' B% } private void Scatter(){
* K3 k: K9 j' H //释放信息素函数,每只蚂蚁有一个信息素的最大含量max_Pheromone,* s& l3 h* {. y
//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。, q* [% k/ o, Z! D' r, C
if(Pheromone_count<=0)return;8 w" f. p: y/ ]3 {( v4 D5 Q
//决定释放信息素的种类
: w* g9 ~$ m+ Q) Z. M int kind=FoundTimes%2;</P>
" y5 f& g( M. `- `1 R R0 e4 I<P> //获得当前点环境已有信息素的值, s; C5 F% {4 H1 O- p
int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];
9 f8 C7 _4 c4 {6 Q; X boolean ofound=false;* h( P4 \. Z4 a9 y9 I
if(Phec!=0){4 x i0 F% u2 V3 v# V' x. Q) s
//如果当前点已经有信息素了, f1 ]( v& h+ K9 s) Z9 u8 ?3 n" W
for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){
1 H3 }! ?; F6 `2 X4 D //在信息素向量中查找该点的信息
- P: N5 [ W# e0 ] Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));
9 ` F, n1 a" S7 `& ^ if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){
) ~) L# ~0 T( s3 d8 L //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
. ~1 E" m7 P6 d& Z3 N% C8 i. ? int size=HistoryPoint.size();</P>3 m( e+ {. A% h/ t
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。# d. P1 ?; [2 r& j) I
ofound=true;
0 } V4 ]1 V) P$ a5 u boolean found=false;
- f1 Z. b* c. t1 t4 m8 Y if(size>4){
& L- F# B$ H4 @0 K5 g for(int j=size-4;j<size-1;j++){7 R0 a5 A4 F5 g1 e
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));
" m, J3 P8 r8 }* r1 P5 M9 g/ W# S if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){. v' {# d3 \! D6 ?" j% s3 M
//如果当前点重复了以前走过的路,就不释放
+ X& `( a5 A/ F0 k found=true;- D- z# ]# r4 I/ y
break;
5 ^3 M* J$ W2 P3 g3 v7 [ }
$ n1 E' F3 M& W8 \) R }
9 I) n. t/ S7 J& j3 } }
3 W0 Q h' w2 d7 \ if(!found){
: }1 x9 V7 }8 G: ~1 Q$ D //如果当前点不重复,则开始撒
$ ~' x! Z b. y! H' C1 e ph.Add(Phe);
8 v7 Z3 @$ U% G( c1 ^6 ` local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>2 I! ~, F) w2 _; A- P4 h
<P> //让还剩下的信息素总量减少
6 Z' N8 G' i/ g4 u Pheromone_count-=Phe;1 l% l* z1 g- {1 L) s# k t! v
}
% {- `# b( \" { break;
- V& m, e: T- u9 d X }
1 \) f2 ?# x$ `1 ?: P }: m% v% p% r2 e! j; L
}! D' h0 w) D' {. {8 ^# [
if(Phec==0||!ofound){
& j3 T; b& u1 R: y, G) P I6 M //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 D% G4 Q9 N- e9 F: f; q/ Q Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);" v$ @& P: y7 R! q
ph.Add(Phe);) Z, G* o# M0 m9 S+ \( i; T
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;: l% J2 |3 c( b1 k3 K
local_colony.phe.addElement(ph);
# T% ?7 ?* U0 S) |: I2 R$ f //让还剩下的信息素总量减少- x% b. v- _: g# w6 L# o* J
Pheromone_count-=Phe;
# {) I* i4 c! Q$ J6 q6 n* p' h }</P>
4 ]9 U0 d7 j5 ], ^$ t9 T' `7 J& i<P> //根据还剩下信息素的量调整释放信息素的数值Phe,这里为线性模型即Phe=0.0005*Pheromone_count9 }2 @( ]; Y, ^6 X
//如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,. ?5 w$ H* p, ^
//count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)
j1 ~7 v( M Z+ n //也就是说count(n)以几何级数的速度递减,这样,蚂蚁刚走出的地方信息素远远高于后走的地方4 i& [6 o; R! C; N! y2 y- L. }
//这个模型是否科学?有待研究) H' C/ L0 Z8 G: B1 W2 }, Z
Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>
- t7 s/ i% }5 n' ]! ~8 t<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减7 z' a+ w) p+ m: x5 C
if(Phe<=10)Phe=10;
* k' r2 Z) u$ a4 T }
. b+ Z, k- U Aprivate boolean JudgeEnd(){
' k+ f7 E& h: D2 b8 M //这个函数判断是否已经找到了目标点
$ P* D7 v8 Z$ M) r //首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。
* X0 H1 r* i( A; N1 v3 W, d int kind=FoundTimes%2;, T( G! d5 W( L- m O& t
if(kind==0){6 W" [$ H* Q. n' f8 C8 P$ C6 A9 a: ~
//如果是找食物,那么需要把所有的食物点坐标与当前点比较,距离小于VR就认为是找到
3 b% \# b2 \2 d4 Z( e9 W0 G int i;) `4 q( r5 p W! H# A9 @* z* ~
for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){
: S# K* |; K* w4 ~1 } if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){
4 ^" z- `7 T) i* A8 X. g //如果找到了食物,就直接移动到食物点
$ X" m: M4 w1 {1 I; j- E lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);& z9 ] }) |9 y/ |
nowPt.x=local_colony.EndPt.x;0 B A6 A% m% G `' R( z/ X
nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>
6 C8 c# f: V$ [2 b' r, }1 n<P> //计算最后的总距离) r u+ @5 R4 T) z
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
$ k) B5 h) R8 F0 r n) x //比较大小,记录较小的距离
9 Y6 K) E2 B; {; ~2 L if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){) m' P7 H) u+ s# q* I: N* N
Min_distance=Count_distance;
/ B; o' d8 `. \) z# ~5 N* J }$ G- z0 @+ R5 J6 B
//清除总距离记录
) S5 S8 ]9 ~' U5 [( L1 V6 g Count_distance=0;</P>
1 B$ p7 ?0 z+ T" e6 f0 S; Y b* B<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
& ~0 ~- b8 Z6 r& ^- R AimPt=new Point(OriginPt);$ k! G" d9 w! g( `5 D7 Y4 e3 [
StartPt=new Point(nowPt);
9 @8 E* G/ Q% {9 ~4 ]( F2 V //并把当前点标为自己找到的食物点
; Y2 I" c, D- m7 `8 V2 M7 \5 y FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
$ M# u, _& N6 |: d. s5 r<P> //找到了食物就把找到次数+1
9 E& x: y" ?: w1 \" i FoundTimes++;</P>
( n3 j# B) U4 o% Q$ R<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向! m- X& W |5 j7 Z4 j; O! t7 X+ z
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>
' s5 _ u9 R- s<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值! Z2 S# ]: L2 Z
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>0 M' @$ |2 u8 k: T
<P> //清空记录的所有点
) M; G. ^( ^- H" [" [( z HistoryPoint.removeAllElements();</P>
4 H" K/ @% B# Q0 _; ^5 R' K( S<P> //返回找到为真% ^" T' ]. G/ W" ?3 [
return true;" q4 \4 `; Q, J
}
" L5 s! U9 v) F; l }. _5 ?5 f- V( ~* [4 E
//否则没找到
: v t$ ?' k8 N+ I return false;% e% q* b, h s$ C+ b; a
}
& L Z8 B3 N$ ]2 j if(kind==1){
# d1 ^% C4 w2 J. n& ^! a% ?% x //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
4 N9 B3 `) }0 E4 s+ J, D: ~ if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){+ x4 R% a! b8 K+ I- k; p/ `" K
lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
/ c, Y( v% V6 W //如果找到了目标,就直接移动到目标点# _1 O6 t+ M4 X- h, @4 R
nowPt.x=AimPt.x;. ?$ C, ^# O6 v3 O: y P7 |( h
nowPt.y=AimPt.y;</P>, M( @! ?5 { G2 \3 _
<P> //计算最后的总距离
5 |# V% f) `6 U1 |* j) [/ s8 ~; X Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);
; ~$ ]' B3 M6 s! J$ I //比较大小,记录较小的距离
2 i, ~4 ^6 X2 Y! \6 t. x if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){. X+ W4 r3 b1 F& \' q$ \: @
Min_distance=Count_distance;
/ [0 N4 J! X+ H( L) C6 f/ r$ ` }
; @& w- e0 r2 F& z) e //清除总距离记录
: Z1 T- Q# E5 ? Count_distance=0;
! q# z- J" v3 ?3 g6 B. K0 A% q& ] //把目标点定为食物点,起始点定为窝, J; a! x }" ?0 }
AimPt=new Point(FoodPt);
) p6 k: P. d8 L StartPt=new Point(OriginPt);</P>
- ^1 X1 E0 s5 F3 Y% w* |1 E<P> //重新置信息素. W5 O0 g9 w$ m! c6 u0 p2 e
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>* g: ?# w5 f+ F7 [1 [
<P> //清空历史纪录
+ [/ y& [; g7 U) ], P8 }0 V2 ~2 t7 V HistoryPoint.removeAllElements();</P>: j8 p$ u) g9 {# P0 E
<P> //主方向反向
/ j1 W) \ O, A* ` Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>
1 ?( H/ X& e: H1 A" j. e* D N<P> //找到次数+1
; _( g7 q6 f- z- P: i" D5 M) } FoundTimes++;3 z5 O* P# H9 G h
return true;
% U2 ~+ ?& u# K# F% A4 l }
6 S6 d. m; U# J1 c* Z return false;2 ]$ Q& K) d, m7 X
}
8 o7 _; e* y, l" \: H( b7 c return false;& c. G' Z) U: M$ p0 E$ Z
}% L. m3 g; \0 r
private double SelectDirect(){
, u! ]! d9 \; o. L6 }: l" s //选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动8 \* \& K! G) V% s* n r% I- {
double direct,e=0;
) @4 \9 p; I5 Q! R* G+ S3 x if(Main_direct<0){: p2 c, l5 i! {
//如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个, [0 j& O" p _6 J' e( {4 D
e=2*Math.PI*Math.random();
" O# N$ y4 G1 o) P1 }2 r Main_direct=e;
4 w# p# `" P L7 i) n }/ W$ b t( e1 T1 z3 |; H& |
//选择主方向角
; _" Y8 Y5 K+ g" d4 C/ y S5 G direct=Main_direct;</P>' Y+ V! r) M" p' P8 |5 H3 G
<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
: Q3 X* v N2 o( Q8 u2 J5 C //[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小
) N% d& z$ C U double re=Math.random();4 k" Z s: ~5 F( i
double re1=Math.random();; [6 k- ^' a4 \# e+ W$ C
direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;
* I3 A& ]5 G; {& t5 O/ C1 J9 n if(re<0.02){
: ^7 D2 {# f4 V2 F7 m( H6 ~, z //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。
- L8 q" {" P+ d+ ]8 W: s int size=(int)(re1*memory)+1;
+ W/ T& a0 I/ @! y# | if(HistoryPoint.size()>size){8 h$ U4 {3 O! K7 m# R3 @
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));
$ t+ M# g3 H" r: R9 a# P' V if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){
/ U7 d& R- I! ~7 j! Z Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);
4 u0 G5 o; L: ?+ B% ?0 r* a }/ W- O- Z2 k. ~- U4 Z4 ^
}
3 [& c5 D( y1 N! g }
5 [) A x+ T; v! X' c9 N return direct;</P>/ k7 J# d: [/ ?+ s
<P> }
* j" a4 k. ^- G* E7 |0 F private Point Evade_obs(int deltx,int delty){
. Y, N7 u7 e* f2 t //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$ U' X; X; ]: |! k
//要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)- e1 A: K; L5 u; @* d1 G1 g
//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:
$ o D9 G5 u; q" P6 C //x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;
0 r8 @; j8 s. o8 k0 r D# x //其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),9 S& O1 Y9 @0 P
//p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt, ~0 ^9 l7 D. K9 ]" \% m
Point pt=new Point(0,0);
: G1 u, p5 M, P' F) d3 `& k/ m! a0 Z* p int x,y;
b/ \+ E, ~& V# x) X* \1 A int delt=deltx;
5 R/ F/ d3 t/ g% N1 b9 }8 J( U if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;5 b# t' I& ]. r7 w, H
if(delt==0)return nowPt;8 _( Y5 C" H# { d( E7 l- y! ]
for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){6 s% G: n# m( K) }3 x( m' X! i/ q4 W
x=(int)(deltx*t+nowPt.x);
# j# B! o8 [; R) A. i& b) I3 x: } y=(int)(delty*t+nowPt.y);2 S' n4 v2 k* o( W# |* S" N5 {$ ?
x=(x+width)%width;* g. R6 `7 r1 A2 r
y=(y+height)%height;
2 H4 G: Z/ k5 H if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>
/ @/ M! c0 y" { u<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向4 O$ _2 W2 H: z* G; Z
//新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值2 X- P v: J' i5 M- a: K! X0 ~
deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;
0 C8 q) U/ @ I" ^% c double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);
9 U6 i, D# m1 l9 O- X" N Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);
2 `! D1 G" b) q% @ break;
" [+ \( d. `! [$ g7 W6 o) K, d4 D6 i }
+ S, R+ g# m e% u8 D8 Z! d pt=new Point(x,y);
4 g# _9 y& J2 x# m; C" ] }</P>+ L; s" E# L0 k( G% y
<P> //计算得出实际能够到达的目标点
: [) q* m- R9 d: x, g x=(nowPt.x+deltx+width)%width;) w0 x6 j! s/ m0 v8 K; g7 w
y=(nowPt.y+delty+height)%height;* z1 M& k% `( u
return new Point(x,y);2 h2 a$ g0 o6 w! g- Z4 w: e
}: C) x( |: ?/ d: i4 N
private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){
2 l9 a7 R2 H3 y; ? f //这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角, s8 s. D# n/ D: L7 m) N7 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,
. u* u1 H/ e2 [+ \ //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。
# J* G5 n* }* I8 Q4 e( W double e;$ s5 m6 E# a5 B
int deltx1=pt2.x-pt1.x;
1 R5 J4 S7 x# E5 G$ I int deltx2;2 E4 D$ ~. A* A4 `
if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;
' [3 C3 K; D/ T3 Z else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;& X0 |$ ]7 w8 r0 i) d; g8 P9 r8 f
int delty1=pt2.y-pt1.y;
5 E; D$ J/ a0 g8 b1 Q' B int delty2;9 J3 @! n, K3 p& q* b
if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;
' P# a, M3 w& }! Y, d8 i, F else delty2=pt2.y+height-pt1.y;
/ {# i: G/ X% z! B1 K3 v int deltx=deltx1,delty=delty1;
2 Z& J2 e9 X5 }3 ]8 z f if(deltx==0&&delty==0)return -1;
5 a3 S; K; V. @; i( Z8 a: x if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){
. }# V% V4 s6 m8 V4 N" g1 v* k* Z deltx=deltx2;# D' Z5 U$ i* s! D o# `
}- y C* f/ P1 V' V* a+ }. j7 |
if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){
# T$ D1 ]6 i2 W delty=delty2;- f8 C6 K9 {, x$ b/ G
}
' R4 n& o+ n! _; i ? if(deltx!=0){# o8 }3 e* I. y' v' `4 {$ Q+ T3 j3 Z; s
e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));
* }% m0 ~8 M4 J1 U6 p if(deltx<0){ V2 @5 d$ s! Y$ I0 Z
if(e<0) e=e-Math.PI;
j. T; k! o- B! R# f1 }6 L# I/ D else e=e+Math.PI;& V r% @+ R. @/ ^
}
. L P7 T/ c& @1 q6 u }else{& x( j! J' B: w4 v+ H
if(delty>0)e=Math.PI/2;
( }( C! I' T# N7 C# P8 u else e=-Math.PI/2;" C) L3 j5 }" l
}
+ a( x( ?0 j% e f9 Q) \ e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);. A9 {2 s* t4 H7 E7 T
return e;
3 b4 k+ U* G( D s0 c- T# q" J }
9 c5 z/ g5 n- }$ f' ^4 G private double Distance(Point pt1,Point pt2){' i6 r( M- M4 W+ V( q0 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,- g* `) v, w& |' y9 z' g
//这里计算的是所有可能距离中最小的
" a) q) y* s# D [4 C int dx1=pt1.x-pt2.x;
8 h$ C+ E' \; E2 S int dx2;
9 }( v& h0 q. k+ \9 z$ H int dx,dy;# V1 S* z, ]7 `
if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;
2 h; _: b# u! ~, W else dx2=pt2.x+width-pt1.x;
" E; J4 p$ M0 o& K9 O q int dy1=pt1.y-pt2.y;
- P- \4 n @3 a r int dy2;) d1 \( Y6 T# B8 j
if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;% ?' o; w: a1 K- J( W9 A; e
dy2=pt2.y+height-pt1.y;
7 \. S# a. F1 `+ x, g& ~ if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;3 L& C) K) m( l2 Z) O) `
else dx=dx2;; l5 F5 R; L" x
if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;3 i" m1 z" q" g% ?" q* ~' h$ {1 ?& b
else dy=dy2;
# J! c+ [- O3 V- I return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);
^9 a; u' W( S1 J }
8 {8 Q" R6 z- ]+ u public void clone(ant ant1){
- ^" r( Q$ i) _5 U1 [/ N- G' @. a //把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁' R- D- X+ y7 A/ B L4 ?) y0 X3 @
nowPt=new Point(ant1.nowPt);
: q! C6 d2 f9 D5 S OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);
' A; y% j! M* f' \8 ?2 a FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);( g' f3 B5 _6 r% m$ x7 O# S
StartPt=new Point(ant1.StartPt);1 }. k: S D1 ]4 ^8 y9 O
AimPt=new Point(ant1.AimPt);
* w& }' D- I/ ^% n! b2 F lastPt=new Point(ant1.lastPt);
6 |/ U4 [2 Z! x& y VR=ant1.VR;
$ q0 w' M3 K0 r9 o% @ id=ant1.id;
& t( _' C' z& u1 n color=ant1.color;' ~$ o0 F* g7 \% x2 Z
back_color=ant1.back_color;2 `" k9 {" Y/ E( e, V- |
height=ant1.height;
2 Y/ i0 v8 A+ Y: v8 ] width=ant1.width;
. @! P( @' O- e8 S r" y) O3 |1 n local_colony=ant1.local_colony;. O3 p5 ?3 C/ F: R$ j9 X- F# f
Phe=ant1.Phe;
( g, M4 ^: Q& p mistake=ant1.mistake;3 X: S9 c7 J" z4 I* k
HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;9 _7 ? \4 x8 f& r1 y
Main_direct=ant1.Main_direct;+ w8 X! v! Y; J" V4 a( Q
FoundTimes=ant1.FoundTimes;
* o) `8 Z( z) i* j+ L Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;! n; Q9 b. l$ d' ]3 N# B, I
Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;
$ D9 t( Q$ _$ T' C4 q) q2 ^ memory=ant1.memory;' r; {& h. `; ~9 z. D3 w4 ~! I
Count_distance=ant1.Count_distance;2 @5 t" @$ j2 H7 ]( p0 ~
Min_distance=ant1.Min_distance;/ n1 O4 o3 _3 _% `$ s# i- `
}. n) z2 r' n4 |1 p
}</P> |
zan
|