Симуляция

Проект “Симуляция” #

Суть проекта - пошаговая симуляция 2D мира, населённого травоядными и хищниками. Кроме существ, мир содержит ресурсы (траву), которыми питаются травоядные, и статичные объекты, с которыми нельзя взаимодействовать - они просто занимают место.

2D мир представляет из себя матрицу NxM, каждое существо или объект занимают клетку целиком, нахождение в клетке нескольких объектов/существ - недопустимо.

Идея взята отсюда и упрощена.

Комментарии по проекту - https://www.youtube.com/watch?v=3Vrwx4iryhw.

Что нужно знать #

  • Java - коллекции, ООП

Мотивация проекта #

Основная цель - демонстрация принципов дизайна архитектуры приложения с помощью ООП. Описанная ниже структура классов не является всеобъемлющей, предполагается что студент будет ей следовать, взяв за основу.

Дизайн классов #

Entity #

Корневой абстрактный класс для всех существ и объектов существующих в симуляции.

Grass, Rock, Tree #

Rock, Tree - статичные объекты. Grass - ресурс для травоядных.

Creature #

Абстрактный класс, наследуется от Entity. Существо, имеет скорость (сколько клеток может пройти за 1 ход), количество HP. Имеет абстрактный метод makeMove() - сделать ход. Наследники будут реализовывать этот метод каждый по-своему.

Herbivore #

Травоядное, наследуется от Creature. Стремятся найти ресурс (траву), может потратить свой ход на движение в сторону травы, либо на её поглощение.

Predator #

Хищник, наследуется от Creature. В дополнение к полям класса Creature, имеет силу атаки. На что может потратить ход хищник:

  • Переместиться (чтобы приблизиться к жертве - травоядному)
  • Атаковать травоядное. При этом количество HP травоядного уменьшается на силу атаки хищника. Если значение HP жертвы опускается до 0, травоядное исчезает

Map #

Карта, содержит в себе коллекцию для хранения существ и их расположения. Советую не спешить использовать двумерный массив или список списков, а подумать какие ещё коллекции могут подойти.

Simulation #

Главный класс приложения, включает в себя:

  • Карту
  • Счётчик ходов
  • Рендерер поля
  • Actions - список действий, исполняемых перед стартом симуляции или на каждом ходу (детали ниже)

Методы:

  • nextTurn() - просимулировать и отрендерить один ход
  • startSimulation() - запустить бесконечный цикл симуляции и рендеринга
  • pauseSimulation() - приостановить бесконечный цикл симуляции и рендеринга

Actions #

Action - действие, совершаемое над миром. Например - сходить всеми существами. Это действие итерировало бы существ и вызывало каждому makeMove(). Каждое действие описывается отдельным классом и совершает операции над картой. Симуляция содержит 2 массива действий:

  • initActions - действия, совершаемые перед стартом симуляции. Пример - расставить объекты и существ на карте
  • turnActions - действия, совершаемые каждый ход. Примеры - передвижение существ, добавить травы или травоядных, если их осталось слишком мало

Поиск пути #

Советую писать алгоритм поиска пути полностью с нуля, используя в качестве источника описание алгоритма на википедии. Проще всего начать с алгоритма поиска в ширину. Он относительно простой в реализации, но может работать медленно на больших полях, для которых лучше подойдет алгоритм A*.

Рендерер #

Рендерер ответственен за визуализацию состояния поля, его отрисовку. По желанию студента интерфейс приложения может быть консольным, либо графическим.

Конечная цель #

Реализовать симуляцию и подобрать различные значения так, чтобы взаимодействия внутри мира получились максимально интересными:

  • Размер поля
  • Диапазоны HP и скорости существ
  • Диапазон атаки хищников

Опциональные идеи для усложнения проекта:

  • Механика размножения существ
  • Механика голода, когда от отсутствия пищи у них начинает уменьшаться HP

Ресурсы для работы над ошибками #

  • Эталонная реализация проекта похожего уровня сложности, написанного на серии стримов
  • Реализации проекта другими студентами и мои ревью этих реализаций
  • Чеклист для самопроверки с типовыми ошибками (в конце страницы)
  • Готовый проект можете отправить мне на ревью - https://t.me/zhukovsd
    • [Обновление от 7 сентября 2023] - целевое количество видео и текстовых ревью проекта “Симуляция” накоплено, новые реализации к ревью не принимаются. В любом случае призываю отправлять законченные проекты в чат, добавляю их в список. Подробности - https://t.me/zhukovsd_it_mentor/57

Чеклист для самопроверки #

❗️Спойлеры: советую не читать этот список до того момента, пока не допишете первую самостоятельную работающую версию проекта❗️

Проблемы и ошибки в коде:

  • Интеграция библиотеки графического интерфейса ценой чистоты и понятности кода. Достаточно консольного интерфейса
  • Дублирование кода между классами Herbivore и Predator
  • Класс Map
    • Неоптимальный выбор коллекции для хранения состояния ячеек
    • Не использование generics, параллельные коллекции для разных типов существ (для каждого типа своя коллекция)
    • Заполнение карты “пустотами”
    • Недостаточная энкапсуляция - “протекающее” наружу внутреннее устройство класса Map (например, прямой доступ к коллекции ячеек) вместо набора методов с говорящими названиями (AddEntity, RemoveEntity, и так далее)
    • Пример чистой энкапсуляции
  • Иерархия классов Action’s
  • Неоднозначное именование полей, переменных, методов. Несовпадение имён смысловой нагрузке
  • Поиск пути
    • Реализация алгоритма поиска пути внутри классов существ. Следует вынести это в отдельный класс
    • Дублирование кода для поиска пути хищниками и травоядными

Мелочи:

  • Неиспользование .gitignore, из-за чего в репозиторий попадают лишние файлы и папки (например, target, out)
  • Неаккуратное форматирование кода
  • Неиспользование пакетов для структурирования классов, все классы в корне проекта
October 9, 2024
Edit this page