游戏人工智能实验报告二.docx
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游戏人工智能实验报告二.docx
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游戏人工智能实验报告二
实验二聚集与避障
实验报告
一、实验目的
掌握游戏中聚集与避障的人工智能算法,理解宽视野和有限视野的区别
二、实验仪器
Windows7系统
MicrosoftVisualStudio2015
三、实验原理及过程
//描述聚集与避障的算法原理
//描述程序实现时的思路包括对每个调用的API进行详细说明
智能体只考虑哪些在检测盒内的障碍物。
初始的时候,要将游戏世界中所有的障碍物都迭代到内存中,并标记哪些在检测盒内的障碍物以作进一步分析,然后把所有已经标记的障碍物都转换到智能体的局部空间。
转换坐标后,那些x坐标为负值的物体将不被考虑,所以问题就变得简单多了,接下来必须要检测障碍物是否和检测盒重叠。
使障碍物的包围半径扩大检测盒宽度的一半。
然后测试该障碍物的y值是否小于这个值(即障碍物的包围半径加上检测盒宽度的一半)。
此时,只剩下那些与检测盒相交的障碍物了。
接下来我们找出离智能体最近的相交点。
再一次在局部空间中计算,第三步中扩大了障碍物的包围半径。
用简单的线圆周相交测试方法可以得到被扩大的圈和x轴的相交点。
4、实验结果
五、实验心得(需包括有何不足如何改进)
//你认为目前的聚集与避障有什么不足之处,如何改进
目前的聚集与避障的不足之处在于:
可能会因为错误的方案设计而搞错导致路线的躲闪。
还有就是从实验2开始,我的电脑本身出现了COMCTL32.LIB文件LINK的错误,后来在同学的帮助下我解决了这个问题。
如何改进:
实验前必须要经过精确的计算并且代码不能出现任何错误。
把COMCTL32.LIB文件载入文件以让程序正确运行。
6、主要代码
#include"main.h"
#include"time.h"
//---------------------------------------------------------------------------
/*
Book:
AIforGameDevelopers
Authors:
DavidM.Bourg&GlennSeemann
Example:
Flocking,Chapter4
*/
//---------------------------------------------------------------------------
#define_TIMESTEP0.0025
#define_TOL1e-10
#define_FWDTIME10
#define_THRUSTFACTOR1.0
#define_CHASESETUPtrue
#define_SPAWN_AREA_R100
#define_MAX_NUM_UNITS20
#define_UNIT_LENGTH4
#define_OBSTACLE_RADIUS_FACTOR8
#define_OBSTACLE_RADIUS_OBSTACLE_RADIUS_FACTOR*_UNIT_LENGTH
#define_COLLISION_VISIBILITY_FACTOR25
#define_WIDEVIEW_RADIUS_FACTOR200
#define_NARROWVIEW_RADIUS_FACTOR50
#define_LIMITEDVIEW_RADIUS_FACTOR30
#define_SEPARATION_FACTOR5
#define_BACK_VIEW_ANGLE_FACTOR1
#define_FRONT_VIEW_ANGLE_FACTOR1
#define_NUM_OBSTACLES8
//GlobalVariables:
intFrameCounter=0;
RigidBody2DUnits[_MAX_NUM_UNITS];
VectorTarget;
VectorObstacles[_NUM_OBSTACLES];
boolInitialize(void)
{
inti;
GetRandomNumber(0,_WINWIDTH,true);
for(i=0;i<_MAX_NUM_UNITS;i++)
{
Units[i].fMass=10;
Units[i].fInertia=10;
Units[i].fInertiaInverse=1/10;
Units[i].vPosition.x=GetRandomNumber(_WINWIDTH/2-_SPAWN_AREA_R,_WINWIDTH/2+_SPAWN_AREA_R,false);
Units[i].vPosition.y=GetRandomNumber(_WINHEIGHT/2-_SPAWN_AREA_R,_WINHEIGHT/2+_SPAWN_AREA_R,false);
Units[i].fWidth=_UNIT_LENGTH/2;
Units[i].fLength=_UNIT_LENGTH;
Units[i].fHeight=_UNIT_LENGTH;
Units[i].fOrientation=GetRandomNumber(0,360,false);
Units[i].CD.y=-0.12*Units[i].fLength;Units[i].CD.x=0.0f;//coordinatesofthebodycenterofdrag
Units[i].CT.y=-0.50*Units[i].fLength;Units[i].CT.x=0.0f;//coordinatesofthepropellerthrustvector
Units[i].CPT.y=0.5*Units[i].fLength;Units[i].CPT.x=-0.5*Units[i].fWidth;//coordinatesoftheportbowthruster
Units[i].CST.y=0.5*Units[i].fLength;Units[i].CST.x=0.5*Units[i].fWidth;//coordinatesofthestarboardbowthruster
Units[i].ProjectedArea=(Units[i].fLength+Units[i].fWidth)*Units[i].fHeight;
Units[i].Leader=false;
if(i>_MAX_NUM_UNITS/2)
{
Units[i].Interceptor=true;
Units[i].ThrustForce=_THRUSTFORCE*1.5f;
}else{
Units[i].Interceptor=false;
Units[i].ThrustForce=_THRUSTFORCE;
}
}
for(i=0;i<_NUM_OBSTACLES;i++)
{
Obstacles[i].x=GetRandomNumber(_OBSTACLE_RADIUS*4,_WINWIDTH-_OBSTACLE_RADIUS*4,false);
Obstacles[i].y=/*_WINHEIGHT/2;*/GetRandomNumber(_OBSTACLE_RADIUS*4,_WINHEIGHT-_OBSTACLE_RADIUS*4,false);
}
returntrue;
}
voidDoUnitAI(inti)
{
intj;
intN;
VectorPave;
VectorVave;
VectorFs;
VectorPfs;
Vectord,u,v,w;
doublem;
intNf;
boolInView;
boolDoFlock=WideView||LimitedView||NarrowView;
intRadiusFactor;
//beginFlockAI
Fs.x=Fs.y=Fs.z=0;
Pave.x=Pave.y=Pave.z=0;
Vave.x=Vave.y=Vave.z=0;
N=0;
Pfs.x=0;
Pfs.y=Units[i].fLength/2.0f;
Nf=0;
for(j=1;j<_MAX_NUM_UNITS;j++)
{
if(i!
=j)
{
InView=false;
d=Units[j].vPosition-Units[i].vPosition;
w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,d);
if(((w.y>0)&&(fabs(w.x) if(d.Magnitude()<=(Units[i].fLength*_NARROWVIEW_RADIUS_FACTOR)) Nf++; if(WideView) { InView=((w.y>0)||((w.y<0)&&(fabs(w.x)>fabs(w.y)*_BACK_VIEW_ANGLE_FACTOR))); RadiusFactor=_WIDEVIEW_RADIUS_FACTOR; } if(LimitedView) { InView=(w.y>0); RadiusFactor=_LIMITEDVIEW_RADIUS_FACTOR; } if(NarrowView) { InView=(((w.y>0)&&(fabs(w.x) RadiusFactor=_NARROWVIEW_RADIUS_FACTOR; } if(InView&&(Units[i].Interceptor==Units[j].Interceptor)) { if(d.Magnitude()<=(Units[i].fLength*RadiusFactor)) { Pave+=Units[j].vPosition; Vave+=Units[j].vVelocity; N++; } } //SeparationRule: if(InView)//(w.y>0)||((w.y<0)&&(fabs(w.x)>fabs(w.y)*_BACK_VIEW_ANGLE_FACTOR))) { if(d.Magnitude()<=(Units[i].fLength*_SEPARATION_FACTOR)) { if(w.x<0)m=1; if(w.x>0)m=-1; Fs.x+=m*_STEERINGFORCE*(Units[i].fLength*_SEPARATION_FACTOR)/d.Magnitude(); } } } } //CohesionRule: if(DoFlock&&(N>0)) { Pave=Pave/N; v=Units[i].vVelocity; v.Normalize(); u=Pave-Units[i].vPosition; u.Normalize(); w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,u); if(w.x<0)m=-1; if(w.x>0)m=1; if(fabs(v*u)<1.0f) Fs.x+=m*_STEERINGFORCE*acos(v*u)/pi; } //AlignmentRule: if(DoFlock&&(N>0)) { Vave=Vave/N; u=Vave; u.Normalize(); v=Units[i].vVelocity; v.Normalize(); w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,u); if(w.x<0)m=-1; if(w.x>0)m=1; if(fabs(v*u)<1) Fs.x+=m*_STEERINGFORCE*acos(v*u)/pi; } //Chasethetargetiftheunitisaleader if(Chase) { if(Nf==0) Units[i].Leader=true; else Units[i].Leader=false; if((Units[i].Leader||! DoFlock)) { if(! Units[i].Interceptor) { //Chase u=Units[0].vPosition; d=u-Units[i].vPosition; w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,d); if(w.x<0)m=-1; if(w.x>0)m=1; Fs.x+=m*_STEERINGFORCE; }else{ //Intercept Vectors1,s2,s12; doubletClose; VectorVr12; Vr12=Units[0].vVelocity-Units[i].vVelocity;//closingvelocity s12=Units[0].vPosition-Units[i].vPosition;//rangetoclose tClose=s12.Magnitude()/Vr12.Magnitude();//timetoclose s1=Units[0].vPosition+(Units[0].vVelocity*tClose); Target=s1; s2=s1-Units[i].vPosition; w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,s2); if(w.x<0)m=-1; if(w.x>0)m=1; Fs.x+=m*_STEERINGFORCE; } } } //Collisionavoidance(withstaticobstacles) Vectora,p,b; for(j=0;j<_NUM_OBSTACLES;j++) { u=Units[i].vVelocity; u.Normalize(); v=u*_COLLISION_VISIBILITY_FACTOR*Units[i].fLength; a=Obstacles[j]-Units[i].vPosition; p=(a*u)*u; b=p-a; if((b.Magnitude()<_OBSTACLE_RADIUS)&&(p.Magnitude() { //impendingcollision...steeraway w=VRotate2D(-Units[i].fOrientation,a); w.Normalize(); if(w.x<0)m=1; if(w.x>0)m=-1; Fs.x+=m*_STEERINGFORCE*(_COLLISION_VISIBILITY_FACTOR*Units[i].fLength)/a.Magnitude(); } } //applyaccumulatedsteeringforce Units[i].Fa=Fs; Units[i].Pa=Pfs; //endFlockAI } voidUpdateSimulation(void) { doubledt=_TIMESTEP; inti; //initializethebackbuffer if(FrameCounter>=_RENDER_FRAME_COUNT) { ClearBackBuffer(); DrawObstacles(); } //Updateplayercontrolledunit: Units[0].SetThrusters(false,false,1); Units[0].SetThrusters(false,false,1); if(IsKeyDown(VK_RIGHT)) Units[0].SetThrusters(true,false,0.5); if(IsKeyDown(VK_LEFT)) Units[0].SetThrusters(false,true,0.5); Units[0].UpdateBodyEuler(dt); if(FrameCounter>=_RENDER_FRAME_COUNT) DrawCraft(Units[0],RGB(0,255,0)); if(Units[0].vPosition.x>_WINWIDTH)Units[0].vPosition.x=0; if(Units[0].vPosition.x<0)Units[0].vPosition.x=_WINWIDTH; if(Units[0].vPosition.y>_WINHEIGHT)Units[0].vPosition.y=0; if(Units[0].vPosition.y<0)Units[0].vPosition.y=_WINHEIGHT; //updatecomputercontrolledunits: for(i=1;i<_MAX_NUM_UNITS;i++) { DoUnitAI(i); Units[i].UpdateBodyEuler(dt); if(FrameCounter>=_RENDER_FRAME_COUNT) { if(Units[i].Leader) DrawCraft(Units[i],RGB(255,0,0)); else{ if(Units[i].Interceptor) DrawCraft(Units[i],RGB(255,0,255)); else DrawCraft(Units[i],RGB(0,0,255)); } } if(Units[i].vPosition.x>_WINWIDTH)Units[i].vPosition.x=0; if(Units[i].vPosition.x<0)Units[i].vPosition.x=_WINWIDTH; if(Units[i].vPosition.y>_WINHEIGHT)Units[i].vPosition.y=0; if(Units[i].vPosition.y<0)Units[i].vPosition.y=_WINHEIGHT; }//endi-loop if(FrameCounter>=_RENDER_FRAME_COUNT){ CopyBackBufferToWindow(); FrameCounter=0; }else FrameCounter++; } voidDrawCraft(RigidBody2Dcraft,COLORREFclr) { VectorvList[5]; doublewd,lg; inti; Vectorv1; wd=craft.fWidth; lg=craft.fLength; vList[0].y=lg/2;vList[0].x=wd/2; vList[1].y=-lg/2;vList[1].x=wd/2; vList[2].y=-lg/2;vList[2].x=-wd/2; vList[3].y=lg/2;vList[3].x=-wd/2; vList[4].y=lg/2*1.5;vList[4].x=0; for(i=0;i<5;i++) { v1=VRotate2D(craft.fOrientation,vList[i]); vList[i]=v1+craft.vPosition; }
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- 游戏 人工智能 实验 报告