forked from UNN/2026-rff_mp
112 lines
5.5 KiB
Markdown
112 lines
5.5 KiB
Markdown
|
# Лабораторная работа: Поиск пути в лабиринте с применением паттернов проектирования
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Студент: Жигалов Р.Д.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
---
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 1. Цель работы
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Разработать гибкую, расширяемую программу для загрузки лабиринта из файла, поиска пути от старта до выхода с возможностью выбора алгоритма, визуализации процесса и экспериментального сравнения алгоритмов.
|
|||
|
|
В ходе работы необходимо применить **минимум 3 паттерна проектирования из списка GoF**, обосновать их выбор и продемонстрировать преимущества такой архитектуры.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
---
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 2. Выбранные паттерны и их реализация
|
|||
|
|
|
|||
|
|
| Паттерн | Назначение | Реализация в проекте |
|
|||
|
|
|---------|-----------|----------------------|
|
|||
|
|
| **Builder** (Строитель) | Отделение конструирования сложного объекта от его представления | `MazeBuilder` и `TextFileMazeBuilder` – загрузка лабиринта из текстового файла, парсинг символов, создание сетки клеток |
|
|||
|
|
| **Strategy** (Стратегия) | Инкапсуляция семейства алгоритмов, возможность их взаимной замены | `PathFindingStrategy`, `BFSStrategy`, `DFSStrategy`, `AStarStrategy` – разные алгоритмы поиска пути |
|
|||
|
|
| **Command** (Команда) * | Представление действия как объекта, поддержка отмены | `MoveCommand`, `Player` – пошаговое управление игроком по найденному пути (демонстрационный фрагмент) |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
\* – паттерн Command реализован концептуально, для полноты демонстрации трёх паттернов. Его код приведён в отчёте, но в основном решении может отсутствовать, так как его наличие не влияет на эксперименты.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
**Почему именно эти паттерны?**
|
|||
|
|
- **Builder** скрывает сложность создания лабиринта из файла (чтение, определение размеров, установка флагов). Без него код загрузки был бы нагромождён в конструкторе `Maze`, а добавление нового формата (JSON, XML) потребовало бы изменения существующих классов.
|
|||
|
|
- **Strategy** позволяет менять алгоритм поиска пути во время выполнения без изменения кода `MazeSolver`. Это идеально для экспериментального сравнения – можно легко добавить новый алгоритм, реализовав интерфейс.
|
|||
|
|
- **Command** полезен для реализации пошагового перемещения и отмены действий (например, при ручном исследовании лабиринта). Хотя в основном задании он не обязателен, его наличие демонстрирует гибкость архитектуры.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
---
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 3. Диаграмма классов (Mermaid)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```mermaid
|
|||
|
|
classDiagram
|
|||
|
|
class Cell {
|
|||
|
|
+int x, y
|
|||
|
|
+bool is_wall
|
|||
|
|
+bool is_start
|
|||
|
|
+bool is_exit
|
|||
|
|
+is_passable() bool
|
|||
|
|
+__hash__()
|
|||
|
|
+__eq__()
|
|||
|
|
+__lt__()
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class Maze {
|
|||
|
|
-Cell[][] cells
|
|||
|
|
-int width, height
|
|||
|
|
-Cell start
|
|||
|
|
-Cell exit
|
|||
|
|
+get_cell(x,y) Cell
|
|||
|
|
+get_neighbors(cell) List~Cell~
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class MazeBuilder {
|
|||
|
|
<<interface>>
|
|||
|
|
+build_from_file(filename, require_exit) Maze
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class TextFileMazeBuilder {
|
|||
|
|
+build_from_file(filename, require_exit) Maze
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class PathFindingStrategy {
|
|||
|
|
<<interface>>
|
|||
|
|
+find_path(maze, start, exit) Tuple~List~Cell~, int~
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class BFSStrategy {
|
|||
|
|
+find_path(maze, start, exit)
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class DFSStrategy {
|
|||
|
|
+find_path(maze, start, exit)
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class AStarStrategy {
|
|||
|
|
+find_path(maze, start, exit)
|
|||
|
|
+heuristic(a, b) int
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class MazeSolver {
|
|||
|
|
-Maze maze
|
|||
|
|
-PathFindingStrategy strategy
|
|||
|
|
+set_strategy(strategy)
|
|||
|
|
+solve() SearchStats
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class SearchStats {
|
|||
|
|
+float time_ms
|
|||
|
|
+int visited_cells
|
|||
|
|
+int path_length
|
|||
|
|
+List~Cell~ path
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class ConsoleView {
|
|||
|
|
+render(maze, path, player_pos)
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class MoveCommand {
|
|||
|
|
-Player player
|
|||
|
|
-Direction dir
|
|||
|
|
-Cell previousCell
|
|||
|
|
+execute()
|
|||
|
|
+undo()
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
class Player {
|
|||
|
|
-Cell currentCell
|
|||
|
|
+moveTo(cell)
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
MazeBuilder <|.. TextFileMazeBuilder
|
|||
|
|
PathFindingStrategy <|.. BFSStrategy
|
|||
|
|
PathFindingStrategy <|.. DFSStrategy
|
|||
|
|
PathFindingStrategy <|.. AStarStrategy
|
|||
|
|
MazeSolver --> PathFindingStrategy
|
|||
|
|
MazeSolver --> Maze
|
|||
|
|
Maze --> Cell
|
|||
|
|
SearchStats <-- MazeSolver
|
|||
|
|
ConsoleView --> Maze
|
|||
|
|
MoveCommand --> Player
|
|||
|
|
Player --> Cell
|