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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 B' H0 n$ w/ a3 p) j
< >package ant;
& r6 A$ ~/ A# d8 W/*( l1 f# @) p, Y+ Q0 K
* @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/22% j+ n! I7 g3 O8 I% \
*
1 D; r9 K1 R. G/ w4 B: d' g1 M! k3 Y * You can modify the template of this file in the
& E. Q; D+ [+ `& P * directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java
: F% y: K# s& k& ]2 k" }9 i *
2 E6 Q* k& d% z- J, w, g9 u * You can also create your own project template by making a new
' |3 p6 v7 W. p% g7 @: P2 ` * folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other5 U, i4 P4 x& j5 g7 A
* templates as examples.7 s' m$ ?9 x5 d [
*# z$ V$ |5 V# s; j3 l6 k
*/</P>$ m" P* e# E; p" u3 ^6 w
< >import java.awt.*;
- Z0 N- @1 f/ K/ }( ~import java.applet.*;5 z5 Q" y6 F, v' B" y) J, \8 [
import java.awt.event.*;0 @* p! R- I2 h
import java.util.Vector;</P>8 B7 h6 b9 t) @ g& E5 m
< >class AntCanvas extends Canvas
) b# P" m- d! N4 |{
" M: W* F* e! X8 h1 v+ t //画布,一切画图操作均由该类完成' {9 T% Z2 [2 r4 K2 v! p6 J) H- g8 S* Y
//Image image;2 Z& S( ]" }6 @8 \9 `* H% j( W
Color obs_color;//障碍物颜色
- j6 W0 N" v% N2 I Color origin_color;//我的颜色3 T: U6 V4 `0 Q/ A' s, w
Color back_color;//背景色+ J! T4 X( N: ^$ h4 i! j
Color end_color;//食物点的颜色
$ s1 X) C' G+ b; x3 a //boolean first;
4 A+ ~6 g: A, A* P0 o8 x3 x boolean reset;</P>
9 n& F( O. {+ R1 D0 _) [5 X< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>5 C @8 P& n: E/ a0 Q3 _
< > super();" C! s% g/ a! m. z
image = img;) y8 J/ s x" A( w, |" v
obs_color = Color.white;* i. C' X- Z$ k W1 D2 z; d8 B
setBackground(Color.black);3 @( E: Y% h& V# z- n0 W. h
setForeground(Color.white);" ^: k$ U. S, X' t6 F
first = true;
/ D$ g, \3 O1 [; Z reset = false;</P>' p: B& F. ~9 F9 n. U
< > }*/</P>7 @" z% B j- d7 U4 @
< > public AntCanvas() {</P>* B& m# C" e2 n3 ^
< > super();- b& t! l) V0 d9 w( }: _5 P4 E% w
//image = null;
: H! ~! ~0 I6 G* v' k back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
) D/ o7 Z9 a7 Q) `- y setBackground(back_color);
) C9 x; p: m4 i/ j8 g' |6 d& k setForeground(Color.white);
5 m8 {- r: P3 c obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;7 ?- V6 |* J! b& \9 k; t2 P
origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;
8 _( Q5 t0 f' d3 [/ r1 c end_color=Antcolony.End_COLOR;- Q( b# Y3 a! o' A" K6 L( ~2 ~
//first = true;* }2 e5 Q4 S! h/ b ~$ X B; O
reset = true;</P>, X+ n: K3 f( k$ R# N- X
< > }</P>
& c; a. P& V$ H2 h1 y/ v< > public void Clear() {
- o1 Q5 f% L5 V7 X( u9 r //清空画布5 b* Z: C s. E1 f
reset = true;- ]1 @& y3 a, P$ Z& ]/ v
repaint();( P7 d* d; A9 Y( Z: G* |& O9 Q
}</P>
6 Z# A& O+ e# c" r4 d- ~, O< >' v: b" x& ]+ [2 x, S: F* h8 z$ [
public void paint(Graphics g) {; [% u. W, t6 o' ]+ f! o) `. u
int i;
+ Z" @% Y4 ~ u //重画的时候仅仅画障碍物5 E" r! j6 V# Z- y( Q& ]7 Q
g.setColor(Color.black);# [ F6 L) Z# x5 o. r' g9 ^; b
g.fillRect(0,0,size().width,size().height);
, D- E4 D% t* F2 b8 ? g.setColor(obs_color);
; n% B, P9 o4 _, J7 A: M& N for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){3 e3 O& S2 {, q6 g5 K u$ Y
g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);
, ]2 Y# z: ]0 [) [* | }</P>/ y, i. }7 g: e
< > }
4 g- L3 [+ U3 l9 S( J public void process(){/ ~& k! ]. q* f6 n+ I' o
//处理动画的过程; t8 a. o1 x7 f4 a* T* H" e
Graphics g=this.getGraphics();
6 h, C5 _$ K4 S* Y8 l3 J! y; _ g.setColor(end_color);
2 \2 d7 S& z2 e7 n4 b" ^1 u for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){ D8 ~( d/ J$ I! C
//画所有的食物点
0 }$ o4 h6 I, Z6 @# Y( J2 t( a g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);
1 }/ A4 `( u6 h* e- s+ R }
2 d& y+ e! H$ S/ _ for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){
) u' U' t5 [% m; ?$ q6 G //每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁
. Z$ Y' `8 E" p4 G; w4 k6 F Antcolony.ants.Process();' f" G/ e# ^0 U" O/ P5 U
Antcolony.ants.Draw(g);+ [, O. f3 [ m
}
; d3 [+ X. @* d$ H for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){3 i# k5 G' ?0 x. C# d: o+ x' t
Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));* _1 [: p0 q+ p4 k
//Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素5 w: T. h$ [* y
switch(Antcolony.drawPhe){
6 c+ W0 Z0 Z- h9 k5 O case (1):
) h$ {1 p+ }' m' U v.Draw(g);; P0 P" R U& }. r6 h
break;
1 b& A( g# G% A7 N- b) e5 O0 L case (2):
. F% p# M8 { ]3 \' \" w if(v.kind==1)v.Draw(g);& {$ z2 p, i, g. k$ e& I/ `
break;
: ~2 N$ j0 c2 |7 m case (3):
% b% S" ]: i( w if(v.kind==0)v.Draw(g);
- g8 O% Y* O; R4 s+ @( b! o break;+ ~6 P% S# q. Q7 B1 Q( J
}
. N) |) i$ f" p! g* g2 h0 c v.delimit(g);$ x+ J" V4 K9 z* x' G1 ^3 H
}' c3 E0 Z1 R4 L9 E' A8 O# }
g.setColor(origin_color);
: C2 G% r7 Q* S. [ for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){- M; w6 U7 \/ {5 {( o- H9 }6 L
//画所有的窝
; d' ?2 D- |* X6 j# o g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);
! J% y* w/ V U$ ^* ^1 q8 a0 U }</P>
$ T% y5 O$ N! K2 U2 H0 \# X< > }
! p# [ g0 D- W" o. w: U Graphics GetGra() {</P>* B0 x7 c$ S3 ]1 J
< > return this.getGraphics();
3 g7 \5 S: m7 J3 o' ` }- o4 T x) V8 h$ h+ k6 S" J |
}
6 O* ]1 }1 F. w- u0 Y6 N$ Vpublic class Antcolony extends Applet implements Runnable {
' l2 L3 x* f- P i/ D, z3 ~ boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管: o( h# Z+ |, [ E ^
Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行 G( ^3 \+ E: y
boolean running;//是否让动画运行. [. j# t. S3 v8 X/ [
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮
1 p* K2 {: B$ Z! V static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色
+ s! v# r4 O9 ?# ?6 m \: a. a static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色$ x3 i. \- K& `& R' Z" [1 Y
static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色! X' t9 E5 x! y1 ?0 }+ m
static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色+ t' Y0 x: b& `3 P' |( ?. Q# k3 `( j
static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色1 D; B0 @. h: `- `
AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布4 q. r& {) V v
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
' v# p! O: M4 P3 a s' i9 B0 o- g 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$ Y) s; [1 c. D: q, W V- I
static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height m2 Q- o) Q6 y3 L* T
static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。( J6 w' b+ z2 G7 f2 F
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为100
- M" x, n$ W, E& k. x. q9 f+ F 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 p3 D# H5 C4 r. C: B/ A% W1 A
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( v/ }4 ?% n8 V" e6 ^& J
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!
& [0 D. z3 y+ ~ B static Point OriginPt[];//窝点信息; S. @; X& j ]7 K% } e: b
static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为100
3 H1 G& U& k6 A1 @! Q static int width=300,height=300;//环境的长和宽" u" C& F: x+ j4 w
static int antCount;//蚂蚁的数量
$ M- ?4 H0 d; ^' ?9 Q% x7 @ static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快
, t9 i. |2 v! Z static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径" f- _. t# t- a! ?* U
static ant ants[];//蚂蚁数组
6 d1 x2 M# g; B 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
. f9 K6 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>
1 h* ?) P1 |3 R0 q$ G< > //下面是一些控件信息3 i/ G6 o9 `, l$ u4 q
Button btnStart=new Button("开始");+ u6 s8 W& x, {4 K9 ?, `9 L, U1 D& N) D6 J
Button btnReset=new Button("重来");: l5 l6 \2 J# p% F
Button btnMap=new Button("编辑地图");& x5 z" i) @! w8 V
Button btnConfig=new Button("设置");
( ?: _- c% l# h Choice choPDraw=new Choice();5 j+ w% _* w8 W% r: E/ ?7 L
public void init() {- c! J+ Z9 M$ j/ t% Q5 c* \/ Q
//初始化函数,先画各种控件
; M* F5 B m+ G( V setLayout(new BorderLayout());2 l2 E! V9 K- }8 \8 c) M
Panel pan=new Panel();6 M& r( \1 U" x0 K9 C2 O
add("South",pan);
! H7 A+ R; u" q* u this.add("Center",canvas);
1 X! T% M5 z, N6 y; `; z2 Q pan.add(btnStart);: `5 m+ ?; B3 ^" _, I2 F0 d
pan.add(btnReset);- X) O O" N- Y3 i4 W2 [
pan.add(btnConfig);% o$ y+ C) e' E* R9 V
pan.add(btnMap);9 M k; R/ l2 d
pan.add(choPDraw);% f/ b. `5 a g" P% P3 v: _
choPDraw.addItem("不画信息素");3 I9 N- V% ^% I9 t
choPDraw.addItem("画所有信息素");
0 X7 `' k: A& A. `# o% P1 r/ B choPDraw.addItem("画食物信息素");5 L4 Y0 K2 ~" ^4 w3 W4 d/ m$ J5 i
choPDraw.addItem("画窝的信息素");6 k7 i' c7 o6 c7 K2 E! i; r' K: s) t
choPDraw.select(2);</P>/ Z: o& W# U$ O3 v: ]3 g
< > //初始化各个数组
- X, U# Z5 Q: K5 D4 t obs_grid=new int [width][height];
. Z: g, m5 E6 e% S phe=new Vector();
9 a }% @$ i7 F) P$ e. a9 k Pheromone_grid=new int [2][width][height];/ L7 g! T# i, O% t* \
for(int i=0;i<width;i++){
3 r, m: j2 M: j' C# g for(int j=0;j<height;j++){
3 @( F. k; a/ K2 N2 R& f \" h, b obs_grid[j]=-1;' @! j. D$ }% I/ z
for(int k=0;k<2;k++){: m6 p. e4 k- K0 U' T9 ]# G5 q# y
Pheromone_grid[k][j]=0;- I3 m2 r: a" ^9 n! ?2 K$ a1 o% I
}' E m0 A; D. H& t7 a( t
}
9 ^ k, t0 y; D" `+ e- S5 C }</P>
; r* _' m4 u" {" i< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50
6 b% z' B; d+ a6 E2 s# [- @ //初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性
' W/ U; O; k1 |" c6 O4 I: K" `+ P) E ants=new ant[antCount];) T" ~ K1 g2 }- U" N) c# q. B# z, X
for(int i=0;i<antCount;i++){
3 s+ }6 v: m: a8 @ ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);
' x( e9 _/ ]- |+ ` }</P>8 T3 _0 ?- m% R( Y/ _$ W/ N+ P |
< > //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
8 O+ R/ `2 ]& d8 h; D" j$ x int grid[][]=new int[width][height];</P>
) I* }# s8 N7 D F' `* T< > //下面从地图库中加在地图
# Z' ~2 v9 u+ A0 `! i+ q$ K Maps maps=new Maps();
( I8 f4 r" s6 I# j/ M& O maps.LoadMap(grid,0);7 n. c3 M) V' C5 j4 r7 i
//初始化地图 H: Y7 _6 U8 J/ D B. F0 d
reinit_map(grid);</P>
& [0 {& e U" O1 X i< > //初始化所有的蚂蚁7 r; P8 x& K3 S6 c, e* ^
reinit();5 H0 g: f0 W: J |9 W$ k0 W7 V
}
+ y8 ]8 M' h7 j% n% h public void reinit_map(int grid[][]){5 T! V5 z) z7 k. o+ [/ P5 w4 f
//将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中
/ \! d0 Y* X- P+ n! x" p' } //相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>
0 r8 j" ?% K, h: n& F9 ?, t< > //先停止程序的运行) P& y' [- r! S4 t8 }& Y5 n
running=false;
9 A; N6 m! B$ D% z ?7 g6 x' g btnStart.setLabel("开始");</P>
/ g/ z4 I+ M. q< >$ D0 Y' _9 g4 |& _8 C
obsCount=0;
' Q3 l9 q. E: e6 a) [2 @* O0 a EndPts=0;; Y7 I; W5 O7 A$ c
OriginPts=0;
$ p/ ^$ c u( i- N2 B0 Y* x obsP=new Point[width*height];
, `9 e1 D! z# Q: L8 Q OriginPt=new Point[100];
h2 d/ O$ b' n) A4 j EndPt=new Point[100];</P>
% Y. H9 g8 s: \; M4 n< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值+ l. d. y( N# C8 E" j
for(int i=0;i<width;i++){3 O4 ?; F/ e* K ~0 E. Y. ^5 a
for(int j=0;j<height;j++){% D: D; @6 k) G
obs_grid[j]=-1;
/ X' W- \- z" {1 U for(int k=0;k<2;k++){& C: F& d9 }) ^% s, n5 F
Pheromone_grid[k][j]=0;
3 E: K4 m6 V' @$ Y }
% D% F7 I( @ Q( `) l% P }
" c7 C8 I& Y( b+ ~+ t2 Y/ F$ Y }</P>
. }: i/ p1 q' {4 D& L" ^1 {< > //从grid数组中读取信息
/ \' D3 |* }: W7 }% [" V4 u: U for(int i=0;i<width;i++){
- q% h6 k( P. }4 `% R+ e for(int j=0;j<height;j++){
* P6 n7 W9 n# N switch (grid[j]){1 L, U5 S2 z& l
case 1:
% d. e* f! l+ x! T$ B% t //如果grid[][]存的是障碍物
" U% [8 P+ ]) {. V5 F obs_grid[j]=obsCount;. s. Z0 ]4 p* M5 c
obsP[obsCount]=new Point(i,j);) N' x" v) V. ^# \
obsCount++;
5 c, x- q, X, p. t& @ break;
( x6 Z0 K* Q# v# K* Y( S case 2:1 f8 H6 X6 Y/ ~/ O7 @$ v, B
//如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了) |) n# I- o k3 s! x, S9 k
if(OriginPts<100){
, A: t9 S4 _; n7 g$ x OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);" ~8 R9 M" S+ h% \0 H6 a5 ]
OriginPts++;$ D) {( K' K& _. }
}, I+ E9 `& `/ [% J3 T
break;
" A& f% L2 V/ F* Z case 3:6 w' x5 T- D( C2 H
//如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了" f& ~/ A- V/ e e+ V. M/ t
if(EndPts<100){8 f' S% {9 s" T I
EndPt[EndPts]=new Point(i,j);" k, Y" S# E$ G3 J* ^) I# P$ k" T
EndPts++; I' J% r1 K% k! G# v4 b
}
: F# J5 S5 l4 {, N) \3 R break;
% o7 B& M* `' T8 ~& ~4 F, q }
# x) @- U8 _6 h: S! p8 S K }: L: A/ D P1 d6 O8 @* B6 y+ A
}3 L: }% a8 `. o: {* P
//如果没有指定窝,则随机的选择一点
6 J- r2 c& n# _- z4 I& ]: i if(OriginPts==0){
9 C+ W# a& R: r8 V8 r; R5 Z for(int i=0;i<width;i++){
7 }/ g# ?5 z. ~: C# K: C int j;
3 F+ Z8 z& y, g- g6 |- c& Y for(j=0;j<height;j++){
! {, Z$ C z$ B9 B if(obs_grid[j]<0){' l. n9 J$ ]: v- f$ o T. ^1 e
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
" ?" V+ m1 r/ S7 A* \ OriginPts++;0 x( G: A+ M; s. Y
break;2 x' Z5 E- K$ `. j/ p
}
7 y, Z4 E& z6 x$ t+ K; ? }
& P, J' P: X0 E( u# h' ^5 }( H if(j<height-1){1 q5 Y0 N* e9 |: `. P8 B' r( P+ B2 b
break;* ]' j# j& |1 W: _3 a" }2 B
}( E- h! U8 P: B+ i4 d
}3 u/ e6 P5 S" e" m+ ~* w# S
}* x, `: j n- d8 r: T8 I2 p( l
}$ G$ q! d# f l
public void reinit(){
7 h& d; Z9 n. U: I- K8 h: i' X //重新初始化整个环境</P>
) F+ ^( a o9 e+ E< > //先停止程序的运行9 ^; o) H# D/ w: x/ }, \
running=false;) v. X. l2 s r0 h9 D D$ y* C
btnStart.setLabel("开始");</P>
/ \. W' r: @7 z8 x+ o< >
( M/ b, [. T0 ^+ w9 l //清空所有信息素Pheromone数组中的值
$ i" |6 f/ K' ]( @7 C9 w, Q8 Y for(int i=0;i<width;i++){* H2 ]- A; j3 Q5 n$ e, n& o
for(int j=0;j<height;j++){1 I- H; o1 C) ^& \% L% Q8 P
for(int k=0;k<2;k++){6 B' Q% p) P* ?) V% ~& i5 }
Pheromone_grid[k][j]=0;# o0 J8 u5 r7 Y1 a% ` Z3 R
}# k0 R# b8 k7 F9 P4 o+ G; F' {
}
# [- j: L( t z8 W/ j8 p }</P>' t. j* k8 c* f4 }8 P
< > //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1 X! o0 F z9 H, e* T2 H
for(int i=0;i<antCount;i++){
8 H0 t7 e# j8 u$ k" L int index=(int)(OriginPts*Math.random());; G. J7 t' w+ p7 d
ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);
; i7 y) z0 P4 e ants.init();
* M, s& l# {# q' b }</P>8 t! O1 O5 S" \2 B3 v3 Z$ V
< > //清空信息素向量
* E) j; Y; L/ T' o# I5 J# K6 l phe.removeAllElements();</P>
9 b+ H, Z9 a" }# b" @< > //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
3 J! t6 n, d5 O3 W7 p for(int i=0;i<EndPts;i++){& X1 f Z+ B% n1 E( B i/ j# x
for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){7 g2 N; G0 _5 K% P. t) d$ X
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));! A$ C1 G' A/ L y- V8 R$ f6 E! }2 \. X
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){! F% J1 i: b$ H/ i2 G! {1 S
Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));
) ^- B2 P5 s3 \- j3 \) @9 ~5 d }; e2 k; o2 U6 @' k
}0 ?: g" L/ U: b$ f
}
$ O' d, \" R" R7 c4 A for(int i=0;i<OriginPts;i++){+ {$ k" c' E8 x
for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){
@1 q2 u0 R9 Y8 a1 f int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));( N& [) g& C+ S7 _1 l
for(int yy=-y;yy<=y;yy++){# W) w0 m7 t. x0 Q
Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));8 s: ^$ \- y& O( t: m* `$ D+ ^
}
, m4 Q& R: u; B% ^0 t" e }
X- e1 @& O) c }</P>% x# V4 M* S$ b& ]" Z C
<P> //重画
" I9 z% }2 Y) Y$ P canvas.repaint();</P>
8 o, B! k# u& a! L, ~<P> //让程序开始运行' y1 W- f% i' ~2 I5 @
//running=true;
6 q' r' q1 {6 A1 Y' c }- E% P) N1 }; z n: d' M8 m
public void paint(Graphics g) {! |/ _' C4 [, A" \* S; |3 E0 M7 t
canvas.repaint();. Y3 i) p# y8 D& o! L" X
}</P>4 h7 b: `; D& W/ U$ N6 }
<P>
0 v o3 d; s& h; K" |public static void main(String[] args) {: p7 n, z1 R3 e1 j
Antcolony applet = new Antcolony();
, Q1 G! t" q+ s4 x4 H: X x applet.isStandalone = true;
, s# V8 ?" O% H7 Q4 R; O9 ]' M, b% p Frame frame;+ i9 a; P9 \* t& ?5 L& a
frame = new Frame() {6 c7 \% m( M& p% Z/ o
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
6 z; T# r; M/ L% X( U' W- B+ n super.processWindowEvent(e);
7 ?4 v4 M H8 j if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {6 t3 y" w' V9 i$ v, p& b" d
System.exit(0);
& n9 b, x J1 D4 e }" d, C6 C! c ~# z6 h( E1 u
}
' o7 n! _- {7 G) w* r, o- q public synchronized void setTitle(String title) {( ~% g- r4 r! ~2 W
super.setTitle(title);7 `" e5 t2 Y. @+ N
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);& |2 k5 q/ ] @3 P
}
1 n2 ]& @ Y: s- o8 x; E };
9 q* Y" v! P! t B7 P$ n2 v" S frame.setTitle("Applet Frame");
$ p) g9 P2 k7 \8 E frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
7 x" |, p' y7 E5 L# u; q8 I! f applet.init();
0 B% o# _3 q% j" ~ applet.start();! |' M9 L& ~; K7 A
frame.setSize(300,320);
! M$ @1 H( O2 @5 @ Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();- y$ m8 N( ^* S2 x: x* j
frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);
3 ?* y+ R t) ?5 P; A, C! h% x$ V frame.setVisible(true);* ]4 q' ~7 H. s! C4 B' A
}
4 ]6 s8 w9 S3 R) D public void start()
% R0 }$ d& q' V* G. z0 U //下面三个函数是控制线程的
; L) b' [/ ~- l) n {
3 ]5 Q0 q3 D/ k3 S8 d if (runner == null)8 |) p% F/ D: }* J
{
& e- J) a" G3 B8 ^1 K runner= new Thread(this);: e6 x+ G1 a' N' E g
runner.start();
$ H- _# t/ P: S' C. w# a/ G5 c //running = true;
5 Z2 U: |/ c" i' v, u }! s. |: j+ @5 W8 D; [/ ~
}</P>
" {8 |/ m! Z; a3 W4 j/ p0 g<P> public void stop()9 \/ a- L- Q: h z0 W# s
{; d( L5 _. w5 A0 [0 t7 D
if (runner!=null)
" @( V) [8 S* e: n* p: S {+ B) _! g* r( L2 p, H
runner.stop();
4 E- H1 B2 k& i$ f runner=null;
& q+ S- K# N/ [/ a- U7 Z running = false;) f" I6 B0 J, p, s1 q( O
}
$ f9 m4 G) v% t# k' Z2 e" B! E9 y }</P>
% x/ h& C( V ^<P> public void run() {</P>+ U8 @$ a6 A8 x1 |# E S
<P> int i;
; s3 r9 s0 `& B* Z* i5 j# U //线程一直运行下去
2 h# Z3 G. [% ` while (true) {
$ g4 O6 m9 S& I( e if(running){& [7 \- {2 u. j$ @3 f
//如果开始动画,就进行canvas的处理7 ]' t$ W9 g# S9 m; g
canvas.process();8 n" ?4 I$ ~3 N2 V# C2 H7 D: A5 C
}$ q( c W1 V2 f
try { Thread.sleep(delay);}: q9 U% I- I3 Q6 ~, N4 ~. O
catch (InterruptedException e) {
U y8 f) e$ B3 |; q; o4 } }1 P4 l- b8 R, d2 S( a
}</P>: x8 R: A$ L' { ~5 J+ n
<P> }/ Y* b0 L8 Q% }, }, ~8 J: {7 t
public boolean action(Event evt, Object o) {( E7 o3 P: M# M& b" \. }- p
if (evt.target == btnMap) {, H( X6 S/ {+ f ^; n/ O: k- N0 p
//开始编辑地图面板
# f4 {* f* P! o6 z+ ^# \ z' J' p running=false;
# Y& ]: E4 G ~6 {0 G Q1 u' M btnStart.setLabel("开始");) q+ k: v0 `: t$ E" `/ o& L8 O
MapPad ctl = new MapPad(this);2 B+ r: u+ p ^! I
ctl.setSize(308,380);
( Q+ F2 C0 {& ]. P& D' o% L ctl.show();
7 x2 N# E3 ~* S return true;
1 m4 p+ @& P: h1 h' G }else if(evt.target == btnStart){( J$ a% D# P% x5 i9 e
if(!running){; n4 Z7 U0 k% k# l/ g
//如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下/ {9 f, F" C7 C# N
if(reset)reinit();1 Y6 i8 L$ c: G
btnStart.setLabel("停止");; V! M7 W$ n! n
reset=false;: {1 D6 O$ M! M" B% Q9 ?
running=true;+ a7 e7 X T+ s
}else{
: j7 ]9 F9 I! W1 ?( x5 M- G btnStart.setLabel("开始");
/ H( |5 L% F8 a& l running=false;1 Y" v( O+ U8 D2 ^4 O: h+ q
}; q% z m$ A9 Z
return true;
) Z* E- V* A; M6 D }else if(evt.target == btnReset){: Q8 x! p4 t7 z! T S
running=false;, K. U6 Z6 T* c7 T& T; @% }
int j=0;$ ~+ d1 q% J! }6 @+ z9 W
//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 Y( a' [, F: u! B3 c0 n
reset=true;
; {, Z* _6 L. n f, `- K: q repaint();9 Z; A! B T# s
btnStart.setLabel("开始");! R7 L: G$ W1 \. W! t
return true;# p0 S! k* y; ~3 H0 [& k
}else if(evt.target == btnConfig){
4 Z# n5 H" B4 N" D5 E/ T running=false;7 V {9 z. `2 i }
btnStart.setLabel("开始");. b0 N$ T: a' L3 y0 j* v
Configer ctl = new Configer(this);
2 G8 l+ w4 ~" v. s8 w ctl.setSize(300,300);8 L- `! y9 ?5 E5 l4 p
ctl.show();
: p) J% f1 W. l2 \8 A8 Q( I( E1 J9 A) L return true;2 ?) M9 K3 D4 @
}else if(evt.target == choPDraw){3 ]1 S1 e* L9 }% B
//选择画信息素的模式) P v; y& w J6 W7 c
drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();
* B! l5 s$ V; U0 M6 E% n if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}
3 u1 [2 \4 w- s, r" A3 \0 y return true;3 Q, c% d7 e; B
}( g% ?1 M, O, G! x) ^* D2 G- y
return false;</P>
* L) K6 z! O4 X0 g' s8 P<P> }
# H2 Q* N. h3 D0 X. d /**Destroy the applet*/
2 F- j' O" U7 k- p& u+ T* a public void destroy() {! ~, f) \6 P) p# \3 [
//当结束程序的时候,把线程也结束
* s' h# |# L2 S7 x# O if (runner!=null), M% f! N- d5 \2 l
{
w. q. k7 U n& Z running = false;# `8 m( T/ k, y- T) h
runner.stop();
* [! n6 V4 T r$ B+ n runner=null;
* W" j! o. {, ]8 q i% P }5 k1 E1 s: E6 }* ?0 v9 C5 C# Z1 X
}</P>
/ J ~2 m$ v+ c9 x1 Q<P>}
% a- J3 P4 J( A& g, D</P>
5 j% V; p3 G/ U8 E$ n# h/ C( f& C0 U3 Y5 @
4 L* _ @1 v% D
8 O# t* t1 ^; Q; q$ g; _& h j. V<P>package ant;
1 t* {) M' B3 Y w1 Wimport java.awt.*;
* b0 I& v& X/ K8 B2 I$ m: E1 l' X9 limport java.applet.*;
# ~, t3 X/ v. u3 fimport java.util.Vector;</P>
E" p( e; q) E% M5 K' v<P>public class ant{
( X/ k0 S3 j# l. P1 m, i. V Point nowPt;//当前点坐标
+ k; {" t: ~6 d int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度# x2 D- B. E! c* O1 Z& F
int id;//标识' I. z) f* |+ t8 O7 ]
Point lastPt;//上一点坐标
v* _( ?9 D! U9 b1 y Color color;//蚂蚁的颜色
# s4 r8 l* h$ Z4 v( N8 _% I) R: \ Color back_color;//背景的严肃1 N/ ]1 t6 K8 a ^. L( l3 k# @
int height,width;//世界的尺寸2 B* `& m+ M* i
int Phe;//每次释放信息素的数值1 l! _) y K h7 E" ?) M, }, ]
Antcolony local_colony;//主程序的指针
. P, Q* {; H' A Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点; S: \2 U R6 F. z& U7 Q
double Main_direct;//主方向/ {4 e- N4 X- f, F
Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用4 b2 J% v: N( W" o( |; h
Point OriginPt;//窝的坐标
5 H ]9 v9 m' ^4 j8 o- C Point AimPt;//目标点,是窝或者食物* j1 Q5 u/ T9 F/ u, U" U* y
Point StartPt;//起始点,是窝或者食物
! O: d4 w8 }/ t6 n l int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数4 ?% z% G0 }/ L6 Z8 ]3 N) n
int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
, x I: F/ z _" J int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量
# `6 i6 `5 z6 x a. y' h boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了 o* F) J5 L, c" P- c
double mistake;//犯错误的概率: p9 b6 {. y7 G- K& R3 p# L1 P0 d( ?
int memory;//记忆走过点的数目
$ r, E% R, A' z2 E, G: T& }# P* D 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。! t3 x8 Z Z6 x3 {4 p& _
public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离
B( ^) r- [* V+ @% D+ I! H. G public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){
$ C4 c4 o+ ?3 I: Y+ u; u nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
# Q C, h4 }: w: v8 U B/ p* i OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
/ e2 V' L" h: f9 e: g+ _% w" S FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
. ~) k. f5 ~, ] StartPt=new Point(nowpt);! Y8 G# ]3 z6 b. `; q
AimPt=new Point(nowpt);, J% q7 p+ ~! h( I m. w u
lastPt=nowPt;
1 `$ w# Q: z0 q3 f; j0 x' U/ C! ^$ i VR=vr;; |# `2 P( M4 Q1 y+ x
id=idd;) |3 A1 k) \/ U1 {0 s# t
color=c;' C; n5 j& c7 {7 b, |# y2 S! X( r5 @
back_color=Antcolony.BACK_COLOR;
# ^% o, {( M# G& c+ D9 C0 k) G2 k* h, {$ A height=Antcolony.height; [' L+ k# Q' i1 l% v. H
width=Antcolony.width;
$ i) e$ \6 u% ~ local_colony=colony;
e/ I, a/ P% M2 Z; c6 ?5 }0 g Phe=200;
' N- g/ U A9 t4 A# ~ mistake=mist;
! |7 x! U, S: U1 J( M5 d8 c% y HistoryPoint=new Vector();
8 S- t' k4 r' ?) W7 L Main_direct=-1;- \7 V, [, g ^( x
FoundTimes=0; M' `6 g" I3 I L5 ]( f) ~
Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;
O9 n2 L1 _2 }. w( y |8 p/ } Pheromone_count=Max_Pheromone;0 A9 ]3 I8 q0 `
memory=mem;
/ E' F* `6 e, H9 g g1 v4 {/ J Count_distance=0;' m" h; [, l2 y
Min_distance=-1;
" Y0 Z. N8 p! ~! m1 ?3 @ }
! ?; q! t8 m9 Y5 B8 X public void init(){
8 G9 X9 d m0 k/ n/ p# k& m* B nowPt=new Point(OriginPt);) b) J+ N: z, n8 e% [
lastPt=new Point(OriginPt);. u% X- ]$ W, a; ]# y% ~
FoodPt=new Point(OriginPt);/ T! S N5 u; ?
AimPt=new Point(OriginPt);4 y, s2 x6 {! h7 H
StartPt=new Point(OriginPt);
% u: Z* P7 }/ o' u* O& F% l HistoryPoint.removeAllElements(); @( U3 k$ F5 w6 N/ z
Main_direct=-1;, n2 k9 [& j# E8 L) I9 a3 Y$ P
FoundTimes=0;3 ?7 E/ ^) i# E1 ~" _
Pheromone_count=Max_Pheromone;: }9 n; J r* j: [ E
Count_distance=0;
( p* p2 ^3 p% }) H" |% p Min_distance=-1;
; D3 E6 B2 @. q9 E, f& I: y* P }
* H) y3 t/ l( z# o5 @ public void Draw(Graphics g) {
b' u! K' A ^; j! U //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。, d& [. e" F& G2 [. D$ X; K' Y9 B
g.setColor(back_color);- Y/ n$ ~" H: b2 G
g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);; o+ q1 B7 R$ U& M8 q3 _( s
g.setColor(color);: W7 S. M( U( k' w5 c5 m. Z
g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);
& c4 b% Z" S) y }: B1 i1 h- `) J' {: Q& @2 l
public void Process(){
2 z, ^+ \1 Z) F+ c. _ //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7 S+ G4 S/ b1 n
//(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)/ D' p7 X$ R- g' F5 O ~
//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) w2 i3 V' H! |* e/ f9 m
//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
5 _# V. B+ z0 i$ i) A //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>
+ ^0 C" V2 u2 L- n5 B0 b1 c# S& V8 H- R k/ G
<P> if(Judged==false){
4 a' j$ e6 p% t0 O v" u; b //如果已经判断完结束与否了就不进行再一次的判断了,也就是说目前蚂蚁已经到了目标点,2 W: s8 \" B9 p3 r0 N, {& B
//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/ j' I# ?9 C, W8 j$ d$ ?" F
if(JudgeEnd()){ l# e4 n1 E& Y
//判断,如果找到了目标点那么就退出该程序6 o% H- V# p% a ]3 Q6 o2 j; T6 V/ |
Judged=true;* k0 t2 f; ^/ _3 k
return;
8 b5 ] y. i" k, w% P1 x. g. N }
' K: T; `* S p! B0 M }
! g: g8 `/ m* b6 J5 F; A& @ Judged=false; J5 y1 P+ Y# X9 Z
//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7 ~7 D& o1 i$ D i- a. A# ]% w
double direct=SelectDirect();</P>
4 b5 Y1 A; g+ ^2 E5 z6 W<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,delty6 v$ K1 H' X/ d8 q& U) p9 Y4 l
int deltx=0,delty=0;
3 j/ y; D7 t* V4 @" f9 y( |0 s //direct是方向角,根据方向计算位移. f/ T% R5 n2 f
deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));+ m9 V7 t( K5 n+ t, a% S
delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P>
5 a, m3 }1 m1 d2 h<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。
2 M; J" W0 C4 Q- W2 ?8 b: g5 x int kind=FoundTimes%2;</P> V4 h1 y, _0 q9 I) n
<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,/ }+ Z6 J# {$ R7 |
//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。* L5 X3 f& `4 E# I4 N1 k
int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P>
0 }" n4 B3 Q7 ^1 c- ^% w<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素
# s$ p. z/ E* A4 {+ b int maxphe=here;</P>' ?" u+ O7 _& ~6 N9 C& s. W4 c
<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/ a9 P4 D( e. a
int deltx1,delty1;
; v9 M( V2 R _4 l. ? deltx1=deltx;delty1=delty;</P>
. F2 ?3 K( V$ B7 K" R0 W' j<P> //开始搜索环境,搜索的空间是以当前点为中心,VR为半径的四方形内,即VR/2*VR/2的正方形
8 l+ h8 f9 v& X7 n5 R1 d& [" U for(int x=-VR;x<=VR;x++){- A$ |- d( S, |- p, _2 W
for(int y=-VR;y<=VR;y++){6 g$ o( _6 R1 Z0 {' i. b9 X% C
//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,) k9 Y% G1 s0 y' q; S
//在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上6 b0 m# `/ C+ m" `/ f6 }/ \
int xx=(nowPt.x+x+width)%width;
4 Z, M4 [3 L* j8 r. K; L) p) }1 O int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>, w) _, }* D: p. [& f
<P> //循环的时候要除去当前点。
# R7 o5 n! b: K3 D if(x!=0||y!=0){# Z! Z8 F* c. }+ j1 {
//的到要搜寻的点的信息素8 w- w! G0 K' W% X8 N
int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>
" c0 ]4 e) o: N& F3 D( f<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多5 c/ W: y7 _+ U7 Y/ g- q4 E5 S
if(maxphe<phe){</P># v& n6 r9 A( [% Z$ n* f; q. R
<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, q+ E% R: p9 F) A, G0 x! S& M
//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
) N* R( a$ M5 H8 u7 r: } double ra=Math.random();0 x1 z+ N7 N: ~6 L& B
if(here==0||ra>mistake){: d3 m7 o, W5 O9 m- T3 q
boolean found=false;5 G3 q3 a2 X: i3 w% V+ S* {
//查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈. ]+ j2 U6 V- G0 y& Z
int size=HistoryPoint.size();
! T- C$ k1 l( m# I3 i int minsize=memory;
, M& ^, `& P6 o# Z. `) e: E if(size<memory)minsize=size;
- N, u$ V' W, Z/ h2 d) B2 K for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){, V1 Q/ N% o8 R7 {* L; i
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));' [* i- D# v/ q$ |4 z! Q* `
if(pt.x==xx&&pt.y==yy){& f, j- ~, p. ]
found=true;
8 M: _4 r/ G* O, x- K break;
% W* w4 I: O P) U, n( Z1 g7 S! B }# h4 W9 L, g A9 P
}
+ C" r. z, j# q: t& F; X; e if(!found){" b3 ?; F9 Z$ W5 L
//如果没有原地转圈,那么记录信息素。
7 y0 V& Q0 K, G. a* M/ e. a maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];8 ~, r; r7 s( F; g! C
deltx=x;
8 u- P8 I8 ^$ o- ?+ N; R! U4 V delty=y;9 D) ?4 [: h9 J4 @ L+ u" e
}& a# n1 u! z* }& f+ Q. k$ @ b, x& N
}//end here==0||ra>0.001* s1 w3 D: y* O5 p0 I0 f
}//end maxphe<here
: N( M: t6 G- a8 r8 T" a1 H }//end if x!=0
; Z/ r6 d: l. o% |( u6 a' B }//end for y
; z" T0 Q& ~4 N$ A& y4 g: q3 t) U }//end for x
/ ~1 d4 Y" o, \: G' ^' I Point pt;</P>% u( T. E5 s. Z9 H
<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位
6 y+ ~7 C) F& S/ @( _ pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>; n, f* B; s2 c
<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!
! t: ]( p% W# V9 o! J; d9 X if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){
4 j. Y+ M- `* H$ `+ A# u" N pt=Evade_obs(deltx1,delty1);+ y- n3 U( G$ I4 g4 @! ^3 W' s. F
}</P>! V3 ]: a+ N; S2 v. Y' I
<P> //播撒信息素
' m M4 y7 U& `4 c' A Scatter();</P>
# f! r' r9 D& Z& `7 j<P> //记录走过的距离
, ?7 i3 {' s) o. ^ Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>
6 G6 H. J6 [( K7 R5 h3 J3 f( {$ _<P> //改变当前点位置
# y% X! Q& P9 f) b+ r lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
; X0 B) \9 Z" f, v M# r6 W<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点
% S1 O5 r; F2 _' G/ p& k HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());
& Z; m7 T+ p2 }6 _* u4 s$ t if(HistoryPoint.size()>memory){7 m4 T- r7 E* E/ p0 N! {. R
HistoryPoint.removeElementAt(0);5 @8 I2 C3 ~; [" V
}7 F2 \. m" u+ J2 h7 Z
nowPt=new Point(pt.x,pt.y);
8 ^7 ?/ E+ L# s: x) O: e# H }</P>, o2 H o4 o; Y2 P& W* p
<P>9 V+ T! H) \+ W0 N% O9 F
private void Scatter(){1 G- y( e6 [0 w
//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 H: O" ~5 N9 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。
& n- q* k' v: G7 D: F( q+ ?5 W# t if(Pheromone_count<=0)return;, w+ ^- T5 K' [) g8 f$ v+ C
//决定释放信息素的种类
& S) h. C5 K" z/ S0 }# m; [$ V% _1 _ int kind=FoundTimes%2;</P>
# |( } Q- t4 S) Q% f<P> //获得当前点环境已有信息素的值8 s5 v. m. ~6 o. V( l2 ?1 o
int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];$ q1 i4 B) _% `5 S5 {
boolean ofound=false;
8 s/ e) _4 o7 Y, y if(Phec!=0){6 j! l. e. c) V, E: z
//如果当前点已经有信息素了
/ y2 n& V# O9 T& F+ v# d' B for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){- \# V _0 W' `
//在信息素向量中查找该点的信息
6 n: o3 n& c0 q! r0 l' E: ?: i. R& b Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));& V; L# E4 R, X! c6 S5 \2 ]+ k
if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){4 O+ O& u u5 e5 M [
//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
" y2 M) J$ L2 A int size=HistoryPoint.size();</P>) i( Q' l* ]* {5 V& J1 Y+ P" T
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。
, ?- k( X! J$ u. c6 G% R/ p ofound=true;
; ~! }* W- P6 q' {, l3 f, V boolean found=false;. G. s2 t3 j% x; ]' Z. b
if(size>4){2 g" W1 D% ?( e& D% C
for(int j=size-4;j<size-1;j++){
9 `# Q9 v7 F9 t% H3 x" y Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));
: N7 Z& W" T) |4 g+ |& d if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){
+ a; l) ^( U. F9 C* l8 M //如果当前点重复了以前走过的路,就不释放 @: `/ ]* Z% y' P! f
found=true;
0 ]) s, X7 o7 l$ F, U break;
* \- U7 |; K7 |5 [: |, [1 a9 Q }+ H$ V+ k' U$ h6 ^! x! O5 G$ p
}
8 G4 p. \" d' y4 f, G8 p }
+ N1 Y }8 J' U' I1 q if(!found){
1 B* u: E7 u* y( K" n) u- F //如果当前点不重复,则开始撒: r E3 T+ z& C
ph.Add(Phe);
$ N9 p5 G0 a) e! d local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>
+ e3 i0 O; B7 M5 D7 N2 d3 S<P> //让还剩下的信息素总量减少1 Q5 Y0 b% [- r
Pheromone_count-=Phe;6 r/ |0 ?& f- o& G6 x
}
) ^% i% K' }. Q; i break;
% n+ \+ {8 q6 z W }
2 B$ N& W% N' e& t# s R* g& ~ }( K4 |3 R. V! _1 d9 J {% u
}6 B9 u1 r$ ]: w/ [, X% I' G) z
if(Phec==0||!ofound){
& U5 k% n4 C3 _9 U6 [ //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
A# A! O" r, H1 O" H* e# o Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);
8 ]( w9 u* L9 P1 X) i ph.Add(Phe);* @; Z0 |+ m- ~* _1 Q2 l
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;
3 V G+ S' r l( J1 T local_colony.phe.addElement(ph);
, W+ |6 ?2 g! U# Y //让还剩下的信息素总量减少' |+ R& G. l/ j4 _2 ?
Pheromone_count-=Phe;+ n. L( z" g: T( o6 j
}</P>
# t+ w& L; @) |7 Q' T<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 Z3 i! s/ M& G
//如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,
7 @% z5 Q+ @" W9 ^7 V. H6 q //count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)
$ Z+ p( [; V& D& _; r$ \6 \ //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$ j( x* x- ]' m5 V
//这个模型是否科学?有待研究
% p2 ?, G+ n& v0 r Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>
. H, G/ K" b; o1 G& l0 Y7 ^/ A<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减
: o; F) d" q8 P if(Phe<=10)Phe=10;
% D; c3 n& H* z' x- G! { }
$ ?/ V' [) \* _$ S. I: \( Zprivate boolean JudgeEnd(){
! L$ e4 q% N% o+ r0 g //这个函数判断是否已经找到了目标点
u. h! V5 B1 {1 B) P& ` //首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。
& U9 r' B, \ a, ^ int kind=FoundTimes%2;3 w7 V D5 I. O0 }. X) T% X
if(kind==0){
- p3 W9 O; w2 Z8 B. X4 O //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
/ v8 X0 Y- D4 d J# t' T4 i int i;7 \0 U+ M1 E+ d, {
for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){7 m( {3 \! d; L* T
if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){9 A$ n9 Z- ^/ ~" w
//如果找到了食物,就直接移动到食物点
F: `8 L6 ^2 |8 o& i lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
4 R* r; e# m8 H k nowPt.x=local_colony.EndPt.x;
. T( a! U+ W6 C9 \5 Q' R$ F/ X nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>
) F7 W) ^$ A7 L. N<P> //计算最后的总距离
. A# w, I8 h7 r Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);! t0 ^( N; V: V% t
//比较大小,记录较小的距离6 W0 V# B! m1 ]" g F1 S6 X- o3 I
if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){
9 {3 Y, [6 d9 L: ^, h Min_distance=Count_distance;
* G! j5 I5 z3 l9 E& Z }. o j! o, U1 S; p" J# x4 B9 t
//清除总距离记录) G' u. q2 ~$ M) @- J
Count_distance=0;</P>! ^. V7 V* ]; 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
9 \' S3 n& Q9 G* \ AimPt=new Point(OriginPt); }5 \( p5 C4 j) c
StartPt=new Point(nowPt);9 A6 T. l2 d }0 F, @8 m, K
//并把当前点标为自己找到的食物点" {3 b l8 k% f2 v
FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>' ~& @9 @' \* C$ h5 h2 ?2 t, Q
<P> //找到了食物就把找到次数+10 Y5 {( J; I# q* x7 |. q
FoundTimes++;</P>
r- B0 h: M1 U<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向
6 S3 }! Q! r$ F6 O4 s7 C7 D( M Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>1 e6 [) {6 }" ]. V0 {
<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值
9 R$ v- N2 ?( ?5 j5 w4 s+ _2 f% V5 E Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>* {! s0 X+ ~: S
<P> //清空记录的所有点6 o% S' N& @7 R9 v* {
HistoryPoint.removeAllElements();</P>
! Z# R7 @* C, l/ j1 F- o8 W<P> //返回找到为真
# U8 Q. U$ X- A" E! }2 G return true;
+ W* ^! [4 I* Y" f+ j b }
8 X6 @- ?7 l7 m* ]- @6 x; w }
3 v- f+ s$ W9 W0 J r //否则没找到5 f, R5 L3 H; [" \; t
return false;( j5 R' l0 O* _, c/ p6 U
}
; p3 t7 Q! i7 x1 ^& o if(kind==1){
: p* [7 T) S* r3 P9 ? //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
0 P: d3 Z7 D! |& ^ if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){
( ?5 B) R6 j# I& u# k lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
3 @% Y+ {% ?8 k0 U0 F0 S6 _ //如果找到了目标,就直接移动到目标点" q7 E/ T+ Q* ?) o" c6 O c; c& ~
nowPt.x=AimPt.x;
# ?+ H8 T; \2 e9 T! S) q2 t: u nowPt.y=AimPt.y;</P>
- N; o. O, Q$ J/ Q<P> //计算最后的总距离
2 M. c4 e% ?; X& F( @. S Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);) | s' t7 {6 j" o$ A
//比较大小,记录较小的距离. o& {8 `1 N: r+ i9 {
if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){, }4 o+ z! p3 [6 d& m' n3 o
Min_distance=Count_distance;: @4 }, }" L% d0 V0 W
}, ?, e( h4 }3 l6 K
//清除总距离记录
/ t) P9 t7 ~% P' x Count_distance=0;
5 s- {+ T& B' E+ W7 r4 E9 y p //把目标点定为食物点,起始点定为窝6 {# x$ H* Y) n- u) E& f
AimPt=new Point(FoodPt);3 {2 d/ U$ X+ R# e
StartPt=new Point(OriginPt);</P>
4 R7 {0 p. _, c: D4 H9 V% f: \<P> //重新置信息素/ y4 i7 r6 Y0 J" q. G
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>
" M* }# ~1 g( I1 V$ h<P> //清空历史纪录+ `$ Z4 ~8 C/ Q9 C. E& z
HistoryPoint.removeAllElements();</P>+ s! z/ C0 f4 B/ A
<P> //主方向反向5 A! \$ p9 T; _
Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>
" e- P5 B$ L0 y9 C<P> //找到次数+1
! D$ i# V+ D0 L! }! | FoundTimes++;6 I2 B% O$ ?* G% F3 u
return true;
, S7 @( q0 u/ B( J" s }, q6 B# B4 z! E
return false;3 O8 g" ]; W, M b8 K1 Q
}
# D% [1 t1 F3 i6 c8 Z! x; l5 p return false;# Z# u: T1 v' ?9 d+ M d1 K# D; l
}
1 T& T) z$ e! I private double SelectDirect(){! \) ^' D b. R
//选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动
$ ?& K/ P K" b double direct,e=0;% x, a g/ }8 p
if(Main_direct<0){
% T0 Q) h& _+ B8 m7 h3 |, c //如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个5 k+ H' o- ?8 o7 a( I
e=2*Math.PI*Math.random();
9 F5 H/ V$ H( e" v/ s0 M Main_direct=e;
5 E' g/ a+ D2 N8 Y" D }5 j' ]0 D9 L. e6 L* O; P- ^( l5 k
//选择主方向角
1 _% S" [4 I# o- Y5 V" p direct=Main_direct;</P>$ E5 r0 \# T. I; H$ P
<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" `, `( B1 f& z* F4 @
//[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小1 z. S9 {$ ^' K8 N( [ U) ?
double re=Math.random();
+ `+ U1 U" k9 n) ~* m1 d double re1=Math.random();( g6 E: j" j! P2 d6 X. @& j
direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;! ~5 c {! [* s
if(re<0.02){
- h. j) ]# G" 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。" o0 f- a: u, g3 C6 t/ D
int size=(int)(re1*memory)+1;: h- ^. ]! t# ?0 z3 i
if(HistoryPoint.size()>size){" ]: u( N; g1 T7 z# Q' E' R
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));
7 `8 o- d7 _9 ^: I/ M if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){: Q! z, A4 h% x: [" k5 Y9 a
Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);% p8 H3 m+ x( a: n# o9 n6 T
}. {/ o) E* G6 d) E: y/ s1 z
}
5 S1 o% C; x e+ y }
' Z8 p& d1 n7 c1 M: D$ z& ~0 I$ O return direct;</P>
8 }1 J; p9 l( m! I2 |; @<P> }9 p: c) v" G- e; L7 o
private Point Evade_obs(int deltx,int delty){& b, Z( H. | 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
( u/ B8 O# ^4 S0 x; b+ z/ { //要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)
+ b" N9 {$ B I7 R% j //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: U4 v* `' @6 p) \
//x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;$ d$ W! ?" q6 Y4 S2 i e. N
//其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),' B4 k+ K4 y2 z) @
//p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt9 p- U, E7 m' w% U
Point pt=new Point(0,0);1 t9 H3 V; V) j' n
int x,y;) w9 Q2 F: J' v# i3 J! z* R* O0 Y
int delt=deltx;9 i, Z9 K$ u$ ?% X
if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;$ q' \# N4 y; f m0 p
if(delt==0)return nowPt;7 z8 X2 L5 |5 [, z: I# \
for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){
$ \! r% L. q( E5 Q5 x+ @3 F# Z' w x=(int)(deltx*t+nowPt.x);1 e' W# ?# ^4 @
y=(int)(delty*t+nowPt.y);
# a7 U8 I; a, N6 ~ x=(x+width)%width;
% g4 V! @; J: Q( M% ? y=(y+height)%height;4 K7 c) a2 j2 r, v$ I" d
if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>! l9 U9 x$ |, V# x; z& a# j P, h
<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向; f- }- }- g& h4 c; X% X
//新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值, s, f, M- O+ d8 R7 {
deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;
* ?5 x8 G* f/ p8 c1 K% F double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);
9 E9 R0 p8 [6 I6 z, v5 [/ ^ Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);, w; Z' M1 q9 S. l# ]2 F$ @" v4 g1 A
break;
6 J3 y6 l* G. Q E% r( s2 ] }% Z7 w1 _( U( G; O: ^9 b8 Y
pt=new Point(x,y);
! Q' z, K" F2 e; k6 } }</P>/ _" \% @# Z* `( m# ~/ W
<P> //计算得出实际能够到达的目标点
" _) h5 c9 a, Y8 _: ~8 ? x=(nowPt.x+deltx+width)%width;5 l& B. K; x; I2 u, l% @/ g# Z
y=(nowPt.y+delty+height)%height;
5 v- P( f& X+ V( Y return new Point(x,y);, _1 Q$ L3 z5 o; q4 N1 l
}
$ g9 u4 h) N& k- W# E private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){
! e# J( K% V9 q) ~9 a //这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角! m" }! x$ `9 Y0 C5 L
//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,
: w, Z; }4 J" Y3 i* h0 s7 I# k //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。+ v$ u% o" h5 K! s
double e;, k# x- K1 m5 e) M
int deltx1=pt2.x-pt1.x;
8 c' R% z" f; n2 a! e int deltx2;9 } t( [* O- s. g/ |) ~% V9 j8 \
if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;4 u0 A) l8 U( R# c# P! j/ s
else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;
3 k* g- K8 U' C8 k9 Z' Y% I7 A/ U+ ? int delty1=pt2.y-pt1.y;
0 X5 O N; `; W. \2 \ int delty2;5 \8 K9 z; f8 s( i
if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;
! o' d9 X6 }7 m else delty2=pt2.y+height-pt1.y;
" _: j3 Y' b6 l" k' V int deltx=deltx1,delty=delty1;
- u* c/ }% f, T N1 b/ m if(deltx==0&&delty==0)return -1;- Q% Q% C: q* M$ M/ f( L0 P! ^: p
if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){8 Z/ V7 x! _2 r! G/ G$ ^# O# m
deltx=deltx2;2 b P+ D* |) o6 ]6 m( I; ?
}% Y7 x) a ]: p; h4 c+ x5 J
if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){
% T3 o4 e) d3 B" ]7 F C delty=delty2;
* p( y7 N. b, h. {0 z }
/ _6 V, Z0 r9 x! Q if(deltx!=0){
& R* j" Q* W/ p! \ e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));
4 \; n; C1 `/ Z; s- i if(deltx<0){2 n0 T5 \- A# R% C7 `! c( V" R
if(e<0) e=e-Math.PI;
! Q7 E0 [' \- z' @( l3 b" ~ else e=e+Math.PI;
" \5 I' y2 R+ m- T1 x6 }4 p8 _ }( m- n9 @: t6 [
}else{' m: P* m" L( Q7 L2 Z
if(delty>0)e=Math.PI/2;
" s* P0 g& U/ m; K% v0 | else e=-Math.PI/2;
- Q4 e- q7 z ?6 _$ g0 ~ }
0 D) }; M! a f e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);0 \' w" l9 _" `+ f% j& D X2 ?
return e;$ B4 ]1 Z9 ]2 O w; L4 X6 i& k
}" ?* v' Q5 X3 |. B
private double Distance(Point pt1,Point pt2){' s5 @7 m" l/ {' c& e2 d
//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,, v, _# q& Z6 h; g* B- K5 E0 p
//这里计算的是所有可能距离中最小的
" [6 p% Z. q' x. J& Z int dx1=pt1.x-pt2.x;* `4 A: b( O8 |3 L
int dx2;7 w* E1 ~9 ?% W$ S5 M: b* a S+ D
int dx,dy;* j- b# D7 ^- S* b _4 |; D
if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;$ ]" J$ T/ X& ~& a) n2 _
else dx2=pt2.x+width-pt1.x;
3 \& j9 x# f: l- K: j int dy1=pt1.y-pt2.y;, I4 _6 n) }9 K, G4 W
int dy2;/ p' h2 }2 I- x
if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;$ _$ Z* a. ~! D0 w& ~& P3 ?
dy2=pt2.y+height-pt1.y;7 n6 H+ x4 o4 [% V; y/ J/ d4 A
if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;
6 m* Q7 \9 [2 W' O8 V: Q else dx=dx2;5 x5 I' B* v$ L
if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;
0 h9 A G3 m' j else dy=dy2;6 N0 b# X' ^5 Z$ t
return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);) ~$ n3 O" g5 }. d. w' z
}
& z6 y! v, ~+ X8 ^$ }. F" o public void clone(ant ant1){
" L" H' k$ G: J4 w" `& ^. J3 M# N. C //把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁
5 W& s5 y8 e3 X7 S nowPt=new Point(ant1.nowPt);" j$ Q+ ]: h0 B, x
OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);
/ S' b7 I# O& N- o: o FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);* R, b- t6 @- z% a# N' V
StartPt=new Point(ant1.StartPt);
+ z, ~0 b1 b( l2 q! W; X9 I3 g% k9 } AimPt=new Point(ant1.AimPt); E, e8 g3 n0 q" }
lastPt=new Point(ant1.lastPt);# F% b& ^' N: S6 u8 N l
VR=ant1.VR;+ K3 P& M% j. d- Z' B
id=ant1.id;( T4 X; @+ ^3 H$ r% K3 E7 v
color=ant1.color;
Y8 c# [. M" e/ t# P back_color=ant1.back_color;
7 `; \4 c s: v$ i' q0 \ height=ant1.height;! ]5 {3 i5 c q: V( N
width=ant1.width;
' {7 m/ U2 ]" {& [$ A! P local_colony=ant1.local_colony;
# G) Y) [6 q- P4 A+ ~1 {' J Phe=ant1.Phe;
6 L ]# k7 s2 `& P mistake=ant1.mistake;7 W5 t+ V* c+ h" q4 ?! K+ ^
HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;/ t* F7 t- d# Y( B5 k' S, Q# i
Main_direct=ant1.Main_direct;
& ~; M6 d( @7 o) [$ h FoundTimes=ant1.FoundTimes;
- k, t4 p5 X8 h' l9 ~ Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;
) E2 D( n" T% B+ q. a# F Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;
- s" c7 I! B C5 _8 U; p( p( w2 I memory=ant1.memory;
! H7 ]3 p& `* z Count_distance=ant1.Count_distance;
: E/ v5 [ Y4 e) D Min_distance=ant1.Min_distance;& U' S" e' \& p9 r& v
}
6 E# \! u, U& m* i}</P> |
zan
|