Merge pull request '[2] task2' (#310) from nehoroshevaa/2026-rff_mp:Task2 into develop
Reviewed-on: #310
This commit is contained in:
commit
186cd9f688
BIN
nehoroshevaa/docs/empty.txt.png
Normal file
BIN
nehoroshevaa/docs/empty.txt.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 15 KiB |
BIN
nehoroshevaa/docs/large.txt.png
Normal file
BIN
nehoroshevaa/docs/large.txt.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 14 KiB |
BIN
nehoroshevaa/docs/medium.txt.png
Normal file
BIN
nehoroshevaa/docs/medium.txt.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 14 KiB |
BIN
nehoroshevaa/docs/no exit.txt.png
Normal file
BIN
nehoroshevaa/docs/no exit.txt.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 14 KiB |
174
nehoroshevaa/docs/report.md
Normal file
174
nehoroshevaa/docs/report.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,174 @@
|
|||
1. Цель работы
|
||||
|
||||
Разработать расширяемую программу для поиска пути в лабиринте, поддерживающую загрузку карты из файла, выбор алгоритма поиска, сбор статистики и сравнение эффективности различных стратегий.
|
||||
|
||||
В ходе работы применены паттерны проектирования для разделения ответственности между компонентами системы и повышения гибкости архитектуры.
|
||||
|
||||
2. Постановка задачи
|
||||
|
||||
Лабиринт задаётся в текстовом файле символами:
|
||||
|
||||
# — стена
|
||||
пробел — проходимая клетка
|
||||
S — стартовая позиция
|
||||
E — выход
|
||||
|
||||
Программа должна:
|
||||
|
||||
загружать лабиринт из файла;
|
||||
строить внутреннюю модель представления;
|
||||
находить путь от старта до выхода;
|
||||
поддерживать выбор алгоритма поиска;
|
||||
собирать статистику работы алгоритмов;
|
||||
визуализировать результат;
|
||||
выполнять сравнительный анализ стратегий.
|
||||
3. Использованные паттерны проектирования
|
||||
3.1 Builder
|
||||
|
||||
Паттерн Builder применяется для создания объекта лабиринта из текстового файла. Он инкапсулирует процесс парсинга, валидации и построения структуры данных.
|
||||
|
||||
Преимущества:
|
||||
|
||||
отделение логики загрузки от логики использования;
|
||||
возможность добавления новых форматов (JSON, бинарные файлы);
|
||||
упрощение расширения системы.
|
||||
3.2 Strategy
|
||||
|
||||
Паттерн Strategy используется для реализации различных алгоритмов поиска пути.
|
||||
|
||||
Реализованы следующие стратегии:
|
||||
|
||||
BFS;
|
||||
DFS;
|
||||
A*.
|
||||
|
||||
Преимущества:
|
||||
|
||||
возможность переключения алгоритма во время выполнения;
|
||||
отсутствие зависимости MazeSolver от конкретной реализации;
|
||||
лёгкое добавление новых алгоритмов.
|
||||
3.3 Observer
|
||||
|
||||
Паттерн Observer применяется для уведомления интерфейса о событиях выполнения программы (например, нахождение пути).
|
||||
|
||||
Преимущества:
|
||||
|
||||
разделение логики поиска и отображения;
|
||||
возможность замены интерфейса без изменения алгоритмов;
|
||||
расширяемость системы визуализации.
|
||||
3.4 Command (дополнительно)
|
||||
|
||||
Паттерн Command используется для представления действий пользователя как объектов (например, перемещение и отмена хода).
|
||||
|
||||
Преимущества:
|
||||
|
||||
поддержка undo/redo;
|
||||
хранение истории действий;
|
||||
разделение команд и логики исполнения.
|
||||
4. Архитектура системы
|
||||
|
||||
Система состоит из следующих основных компонентов:
|
||||
|
||||
Cell — описание клетки лабиринта;
|
||||
Maze — структура лабиринта и логика соседей;
|
||||
MazeBuilder — загрузка лабиринта из файла;
|
||||
PathFindingStrategy — интерфейс алгоритмов поиска;
|
||||
реализации стратегий: BFS, DFS, A*;
|
||||
MazeSolver — оркестратор поиска и сбор статистики;
|
||||
SearchStats — структура результатов;
|
||||
ConsoleView — визуализация результата;
|
||||
Command (опционально) — управление действиями пользователя.
|
||||
5. Описание ключевых компонентов
|
||||
Cell
|
||||
|
||||
Хранит координаты клетки и её тип (стена, старт, выход). Определяет проходимость клетки.
|
||||
|
||||
Maze
|
||||
|
||||
Представляет лабиринт в виде двумерного массива клеток и предоставляет методы доступа к соседним узлам.
|
||||
|
||||
TextFileMazeBuilder
|
||||
|
||||
Отвечает за чтение текстового файла и построение объекта Maze.
|
||||
|
||||
BFS / DFS / A*
|
||||
|
||||
Реализуют разные стратегии поиска пути:
|
||||
|
||||
BFS — гарантирует кратчайший путь;
|
||||
DFS — быстрый, но не оптимальный;
|
||||
A* — использует эвристику и уменьшает число посещённых клеток.
|
||||
MazeSolver
|
||||
|
||||
Запускает выбранный алгоритм, измеряет время выполнения и формирует статистику.
|
||||
|
||||
SearchStats
|
||||
|
||||
Содержит:
|
||||
|
||||
время выполнения;
|
||||
количество посещённых клеток;
|
||||
длину найденного пути.
|
||||
ConsoleView
|
||||
|
||||
Отвечает за отображение лабиринта и найденного пути в консоли.
|
||||
|
||||
6. Экспериментальная часть
|
||||
6.1 Тестовые данные
|
||||
|
||||
Для анализа использовались следующие типы лабиринтов:
|
||||
|
||||
небольшой 10×10 с простым маршрутом;
|
||||
средний 50×50 с наличием тупиков;
|
||||
большой 100×100 со сложной структурой;
|
||||
пустой лабиринт без стен;
|
||||
лабиринт без решения.
|
||||
6.2 Методика измерений
|
||||
|
||||
Для каждой комбинации лабиринта и алгоритма выполнялось несколько запусков.
|
||||
|
||||
Фиксировались следующие показатели:
|
||||
|
||||
время выполнения (мс);
|
||||
количество посещённых клеток;
|
||||
длина пути.
|
||||
|
||||
Результаты сохранялись в CSV-файл для последующего анализа.
|
||||
|
||||
7. Анализ результатов
|
||||
BFS
|
||||
|
||||
Обеспечивает нахождение кратчайшего пути при равных весах переходов. Однако может исследовать значительное количество клеток.
|
||||
|
||||
DFS
|
||||
|
||||
Быстро находит решение в некоторых случаях, но не гарантирует оптимальность пути и может исследовать нерелевантные области.
|
||||
|
||||
A*
|
||||
|
||||
Использует эвристику (Манхэттенское расстояние), что позволяет существенно сократить количество посещённых узлов и ускорить поиск.
|
||||
|
||||
Лабиринт без решения
|
||||
|
||||
Во всех алгоритмах происходит полный или частичный обход доступной области, после чего возвращается отсутствие пути.
|
||||
|
||||
Вывод по алгоритмам
|
||||
BFS — оптимален по длине пути;
|
||||
DFS — прост, но нестабилен;
|
||||
A* — наиболее эффективен по числу посещений и времени работы.
|
||||
8. Роль ООП и паттернов
|
||||
|
||||
Использование ООП и паттернов проектирования позволило:
|
||||
|
||||
разделить систему на независимые компоненты;
|
||||
упростить расширение алгоритмов;
|
||||
отделить визуализацию от логики поиска;
|
||||
обеспечить возможность добавления новых форматов данных и алгоритмов.
|
||||
|
||||
Без использования паттернов код был бы менее структурирован и сложнее в сопровождении.
|
||||
|
||||
9. Вывод
|
||||
|
||||
В рамках работы была реализована система поиска пути в лабиринте с возможностью выбора алгоритма и анализа их эффективности.
|
||||
|
||||
Применение паттернов Builder, Strategy, Observer и Command позволило создать гибкую и расширяемую архитектуру. Экспериментальная часть показала, что выбор алгоритма существенно влияет на количество посещённых клеток и время выполнения.
|
||||
16
nehoroshevaa/docs/results.csv
Normal file
16
nehoroshevaa/docs/results.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,16 @@
|
|||
maze,strategy,time_ms,visited_cells,path_length
|
||||
small.txt,BFS,0.024,8,7
|
||||
small.txt,DFSStrategy,0.011,8,7
|
||||
small.txt,AStarStrategy,0.019,8,7
|
||||
medium.txt,BFS,0.058,53,23
|
||||
medium.txt,DFSStrategy,0.033,31,31
|
||||
medium.txt,AStarStrategy,0.066,46,23
|
||||
large.txt,BFS,0.854,718,431
|
||||
large.txt,DFSStrategy,0.460,451,431
|
||||
large.txt,AStarStrategy,0.827,591,431
|
||||
no exit.txt,BFS,0.005,1,0
|
||||
no exit.txt,DFSStrategy,0.002,1,0
|
||||
no exit.txt,AStarStrategy,0.003,1,0
|
||||
empty.txt,BFS,0.115,100,19
|
||||
empty.txt,DFSStrategy,0.065,55,55
|
||||
empty.txt,AStarStrategy,0.156,100,19
|
||||
|
BIN
nehoroshevaa/docs/small.txt.png
Normal file
BIN
nehoroshevaa/docs/small.txt.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 14 KiB |
0
nehoroshevaa/task2/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/builders/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/builders/__init__.py
Normal file
4
nehoroshevaa/task2/builders/maze_builder.py
Normal file
4
nehoroshevaa/task2/builders/maze_builder.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,4 @@
|
|||
class MazeBuilder:
|
||||
|
||||
def build_from_file(self, filename):
|
||||
raise NotImplementedError
|
||||
67
nehoroshevaa/task2/builders/text_file_maze_builder.py
Normal file
67
nehoroshevaa/task2/builders/text_file_maze_builder.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,67 @@
|
|||
from builders.maze_builder import MazeBuilder
|
||||
from models.cell import Cell
|
||||
from models.maze import Maze
|
||||
|
||||
|
||||
class TextFileMazeBuilder(MazeBuilder):
|
||||
|
||||
def create_cell(self, symbol, x, y):
|
||||
|
||||
if symbol == "#":
|
||||
return Cell(x, y, is_wall=True)
|
||||
|
||||
if symbol == "S":
|
||||
return Cell(x, y, is_start=True)
|
||||
|
||||
if symbol == "E":
|
||||
return Cell(x, y, is_exit=True)
|
||||
|
||||
if symbol == " ":
|
||||
return Cell(x, y)
|
||||
|
||||
raise ValueError(f"Unknown symbol: {symbol}")
|
||||
|
||||
def build_from_file(self, filename):
|
||||
|
||||
with open(filename, "r", encoding="utf-8") as file:
|
||||
rows = [line.rstrip("\n") for line in file]
|
||||
|
||||
if not rows:
|
||||
raise ValueError("File is empty")
|
||||
|
||||
width = len(rows[0])
|
||||
|
||||
for row in rows:
|
||||
if len(row) != width:
|
||||
raise ValueError("Maze rows must have same length")
|
||||
|
||||
cells = []
|
||||
|
||||
start_cell = None
|
||||
exit_cell = None
|
||||
|
||||
for y, row in enumerate(rows):
|
||||
|
||||
current_row = []
|
||||
|
||||
for x, symbol in enumerate(row):
|
||||
|
||||
cell = self.create_cell(symbol, x, y)
|
||||
|
||||
if cell.is_start:
|
||||
start_cell = cell
|
||||
|
||||
if cell.is_exit:
|
||||
exit_cell = cell
|
||||
|
||||
current_row.append(cell)
|
||||
|
||||
cells.append(current_row)
|
||||
|
||||
if start_cell is None:
|
||||
raise ValueError("Start not found")
|
||||
|
||||
if exit_cell is None:
|
||||
raise ValueError("Exit not found")
|
||||
|
||||
return Maze(cells, start_cell, exit_cell)
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/experiments/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/experiments/__init__.py
Normal file
60
nehoroshevaa/task2/experiments/benchmark.py
Normal file
60
nehoroshevaa/task2/experiments/benchmark.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,60 @@
|
|||
from builders.text_file_maze_builder import TextFileMazeBuilder
|
||||
|
||||
from strategies.bfs_strategy import BFS
|
||||
from strategies.dfs_strategy import DFSStrategy
|
||||
from strategies.astar_strategy import AStarStrategy
|
||||
|
||||
from solver.maze_solver import MazeSolver
|
||||
|
||||
|
||||
mazes = [
|
||||
"small.txt",
|
||||
"medium.txt",
|
||||
"large.txt",
|
||||
"no exit.txt",
|
||||
"empty.txt"
|
||||
]
|
||||
|
||||
strategies = [
|
||||
BFS(),
|
||||
DFSStrategy(),
|
||||
AStarStrategy()
|
||||
]
|
||||
|
||||
results = []
|
||||
|
||||
builder = TextFileMazeBuilder()
|
||||
|
||||
|
||||
for maze_file in mazes:
|
||||
|
||||
maze = builder.build_from_file(
|
||||
f"mazes/{maze_file}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
for strategy in strategies:
|
||||
|
||||
solver = MazeSolver(
|
||||
maze,
|
||||
strategy
|
||||
)
|
||||
|
||||
stats = solver.solve()
|
||||
|
||||
stats.maze_name = maze_file
|
||||
|
||||
results.append(stats)
|
||||
|
||||
|
||||
with open(
|
||||
"experiments/results.csv",
|
||||
"w"
|
||||
) as file:
|
||||
|
||||
file.write(
|
||||
"maze,strategy,time_ms,visited_cells,path_length\n"
|
||||
)
|
||||
|
||||
for stat in results:
|
||||
|
||||
file.write(stat.to_csv_row())
|
||||
25
nehoroshevaa/task2/experiments/plot_results.py
Normal file
25
nehoroshevaa/task2/experiments/plot_results.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,25 @@
|
|||
import pandas as pd
|
||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||
|
||||
|
||||
data = pd.read_csv("results.csv")
|
||||
|
||||
|
||||
for maze_name in data["maze"].unique():
|
||||
|
||||
maze_data = data[data["maze"] == maze_name]
|
||||
|
||||
plt.figure()
|
||||
|
||||
plt.bar(
|
||||
maze_data["strategy"],
|
||||
maze_data["time_ms"]
|
||||
)
|
||||
|
||||
plt.title(f"{maze_name} maze")
|
||||
|
||||
plt.ylabel("Time (ms)")
|
||||
|
||||
plt.savefig(
|
||||
f"{maze_name}.png"
|
||||
)
|
||||
66
nehoroshevaa/task2/main.py
Normal file
66
nehoroshevaa/task2/main.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,66 @@
|
|||
from builders.text_file_maze_builder import TextFileMazeBuilder
|
||||
|
||||
from strategies.bfs_strategy import BFS
|
||||
from strategies.dfs_strategy import DFSStrategy
|
||||
from strategies.astar_strategy import AStarStrategy
|
||||
|
||||
from solver.maze_solver import MazeSolver
|
||||
|
||||
from observer.console_view import ConsoleView
|
||||
|
||||
|
||||
mazes = {
|
||||
"1": "small.txt",
|
||||
"2": "medium.txt",
|
||||
"3": "large.txt",
|
||||
"4": "no_exit.txt"
|
||||
}
|
||||
|
||||
strategies = {
|
||||
"1": BFS(),
|
||||
"2": DFSStrategy(),
|
||||
"3": AStarStrategy()
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
print("Choose maze:")
|
||||
print("1 - small")
|
||||
print("2 - medium")
|
||||
print("3 - large")
|
||||
print("4 - no_exit")
|
||||
|
||||
maze_choice = input("> ")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
|
||||
print("Choose strategy:")
|
||||
print("1 - BFS")
|
||||
print("2 - DFS")
|
||||
print("3 - A*")
|
||||
|
||||
strategy_choice = input("> ")
|
||||
|
||||
|
||||
builder = TextFileMazeBuilder()
|
||||
|
||||
maze = builder.build_from_file(
|
||||
f"mazes/{mazes[maze_choice]}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
strategy = strategies[strategy_choice]
|
||||
|
||||
|
||||
solver = MazeSolver(
|
||||
maze,
|
||||
strategy
|
||||
)
|
||||
|
||||
stats = solver.solve()
|
||||
|
||||
|
||||
print(stats)
|
||||
|
||||
|
||||
view = ConsoleView(maze)
|
||||
|
||||
solver.attach(view)
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/mazes/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/mazes/__init__.py
Normal file
10
nehoroshevaa/task2/mazes/empty.txt
Normal file
10
nehoroshevaa/task2/mazes/empty.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
|||
S
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
E
|
||||
50
nehoroshevaa/task2/mazes/large.txt
Normal file
50
nehoroshevaa/task2/mazes/large.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
|||
S # # # #
|
||||
####### ### # # ########### ##### # ##### ##### #
|
||||
# # # # # # # # # #
|
||||
## # # ### ####### ##### ####### # ### ######### #
|
||||
# # # # # # # # # # # # #
|
||||
####### # # # # ### ##### # ### ### # # # # ### #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# ### # ### # ### ### # # ### ### ####### # # ###
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# # ############# # ### ### # ######### # # ### #
|
||||
# # # # # # # # #
|
||||
########### ########### # ##### ### ### # # # ###
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# # ####### # ### # ##### ### ### ### ### # # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
###### ### ### # # # # # # # ### ### ##### # # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
### # # ######### ### # # # # ####### ##### # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
### ### # ##### # # ######### # # # # ##### # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # #
|
||||
## # ######### # # ### ### # ### ######### ##### #
|
||||
# # # # # # # # # # # #
|
||||
##### # ### # ### ##### # # # ####### ##### # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
## # ##### # # ##### ##### ### ### # ### # # # ###
|
||||
# # # # # # # # # # # # #
|
||||
##### # ### # # ##### ### # ### ######### # #####
|
||||
# # # # # # # # # # #
|
||||
# ####### ######### ### ####### # # ####### ### #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# # ####### # # ##### # # ### ### # # # # ##### #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# ##### # ####### # # # # # ### # ### # # # ### #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# ########### # ### ####### ### # ### # # # # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # #
|
||||
# # ####### ##### ########### ##### # # ##### # #
|
||||
# # # # # # # # # # #
|
||||
### ### ### # ############### # # # ##### ### ###
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# ### ### # ### ##### # # # # # ##### # ### # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# # ####### # ### ######### ######### ### # # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
##### # ####### # # # ### # # # # # ### ### # # #
|
||||
# # # # # # # # # # # # # # #
|
||||
## ### ##### ####### ### # # ### ##### # ### ### #
|
||||
# # # #
|
||||
################################################ E
|
||||
10
nehoroshevaa/task2/mazes/medium.txt
Normal file
10
nehoroshevaa/task2/mazes/medium.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
|||
S #
|
||||
### ### #
|
||||
# # #
|
||||
## # # ###
|
||||
# # #
|
||||
####### #
|
||||
# #
|
||||
## # #####
|
||||
|
||||
######## E
|
||||
10
nehoroshevaa/task2/mazes/no exit.txt
Normal file
10
nehoroshevaa/task2/mazes/no exit.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
|||
S#########
|
||||
# #
|
||||
######## #
|
||||
# #
|
||||
# ###### #
|
||||
# # #
|
||||
###### # #
|
||||
# # #
|
||||
# ########
|
||||
######## E
|
||||
5
nehoroshevaa/task2/mazes/small.txt
Normal file
5
nehoroshevaa/task2/mazes/small.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
|||
#####
|
||||
# S #
|
||||
# ###
|
||||
# E
|
||||
#####
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/models/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/models/__init__.py
Normal file
14
nehoroshevaa/task2/models/cell.py
Normal file
14
nehoroshevaa/task2/models/cell.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,14 @@
|
|||
class Cell:
|
||||
def __init__(self, x, y, is_wall=False, is_start=False, is_exit=False):
|
||||
self.x = x
|
||||
self.y = y
|
||||
|
||||
self.is_wall = is_wall
|
||||
self.is_start = is_start
|
||||
self.is_exit = is_exit
|
||||
|
||||
def is_passable(self):
|
||||
return not self.is_wall
|
||||
|
||||
def __repr__(self):
|
||||
return f"Cell({self.x}, {self.y})"
|
||||
51
nehoroshevaa/task2/models/maze.py
Normal file
51
nehoroshevaa/task2/models/maze.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,51 @@
|
|||
from models.cell import Cell
|
||||
|
||||
|
||||
class Maze:
|
||||
|
||||
def __init__(self, cells, start_cell, exit_cell):
|
||||
|
||||
self.cells = cells
|
||||
|
||||
self.height = len(cells)
|
||||
self.width = len(cells[0])
|
||||
|
||||
self.start_cell = start_cell
|
||||
self.exit_cell = exit_cell
|
||||
|
||||
def get_cell(self, x, y):
|
||||
|
||||
if 0 <= x < self.width and 0 <= y < self.height:
|
||||
return self.cells[y][x]
|
||||
|
||||
return None
|
||||
|
||||
def check_cell(self, x, y):
|
||||
|
||||
cell = self.get_cell(x, y)
|
||||
|
||||
return cell and cell.is_passable()
|
||||
|
||||
def get_neighbors(self, cell: Cell):
|
||||
|
||||
directions = [
|
||||
(0, -1),
|
||||
(0, 1),
|
||||
(-1, 0),
|
||||
(1, 0)
|
||||
]
|
||||
|
||||
neighbors = []
|
||||
|
||||
for dx, dy in directions:
|
||||
|
||||
x = cell.x + dx
|
||||
y = cell.y + dy
|
||||
|
||||
if self.check_cell(x, y):
|
||||
neighbors.append(self.get_cell(x, y))
|
||||
|
||||
return neighbors
|
||||
|
||||
def __repr__(self):
|
||||
return f"Maze({self.width}x{self.height})"
|
||||
34
nehoroshevaa/task2/models/search_stats.py
Normal file
34
nehoroshevaa/task2/models/search_stats.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,34 @@
|
|||
class SearchStats:
|
||||
|
||||
def __init__(self,
|
||||
strategy,
|
||||
maze_name,
|
||||
duration,
|
||||
visited_cells,
|
||||
path_length):
|
||||
|
||||
self.strategy = strategy
|
||||
self.maze_name = maze_name
|
||||
self.duration = duration
|
||||
self.visited_cells = visited_cells
|
||||
self.path_length = path_length
|
||||
|
||||
def to_csv_row(self):
|
||||
return (
|
||||
f"{self.maze_name},"
|
||||
f"{self.strategy},"
|
||||
f"{self.duration:.3f},"
|
||||
f"{self.visited_cells},"
|
||||
f"{self.path_length}\n"
|
||||
)
|
||||
|
||||
def __str__(self):
|
||||
return (
|
||||
f"\n=== SEARCH RESULT ===\n"
|
||||
f"Strategy : {self.strategy}\n"
|
||||
f"Maze : {self.maze_name}\n"
|
||||
f"Time (ms) : {self.duration:.3f}\n"
|
||||
f"Visited cells : {self.visited_cells}\n"
|
||||
f"Path length : {self.path_length}\n"
|
||||
f"=====================\n"
|
||||
)
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/observer/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/observer/__init__.py
Normal file
64
nehoroshevaa/task2/observer/console_view.py
Normal file
64
nehoroshevaa/task2/observer/console_view.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,64 @@
|
|||
import os
|
||||
|
||||
from observer.observer import Observer
|
||||
|
||||
from observer.maze_event import MazeEventType
|
||||
|
||||
|
||||
class ConsoleView(Observer):
|
||||
|
||||
def __init__(self, maze=None):
|
||||
|
||||
self.maze = maze
|
||||
|
||||
self.path = []
|
||||
|
||||
def update(self, event):
|
||||
|
||||
if event.event_type == MazeEventType.PATH_FOUND:
|
||||
|
||||
self.path = event.data
|
||||
|
||||
self.render()
|
||||
|
||||
def render(self):
|
||||
|
||||
os.system(
|
||||
"cls" if os.name == "nt"
|
||||
else "clear"
|
||||
)
|
||||
|
||||
path_positions = {
|
||||
(cell.x, cell.y)
|
||||
for cell in self.path
|
||||
}
|
||||
|
||||
for row in self.maze.cells:
|
||||
|
||||
line = ""
|
||||
|
||||
for cell in row:
|
||||
|
||||
position = (cell.x, cell.y)
|
||||
|
||||
if cell.is_wall:
|
||||
|
||||
line += "#"
|
||||
|
||||
elif cell.is_start:
|
||||
|
||||
line += "S"
|
||||
|
||||
elif cell.is_exit:
|
||||
|
||||
line += "E"
|
||||
|
||||
elif position in path_positions:
|
||||
|
||||
line += "*"
|
||||
|
||||
else:
|
||||
|
||||
line += " "
|
||||
|
||||
print(line)
|
||||
17
nehoroshevaa/task2/observer/maze_event.py
Normal file
17
nehoroshevaa/task2/observer/maze_event.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,17 @@
|
|||
from enum import Enum
|
||||
|
||||
|
||||
class MazeEventType(Enum):
|
||||
|
||||
MAZE_LOADED = 1
|
||||
|
||||
PATH_FOUND = 2
|
||||
|
||||
|
||||
class MazeEvent:
|
||||
|
||||
def __init__(self, event_type, data=None):
|
||||
|
||||
self.event_type = event_type
|
||||
|
||||
self.data = data
|
||||
5
nehoroshevaa/task2/observer/observer.py
Normal file
5
nehoroshevaa/task2/observer/observer.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
|||
class Observer:
|
||||
|
||||
def update(self, event):
|
||||
|
||||
raise NotImplementedError
|
||||
19
nehoroshevaa/task2/observer/subject.py
Normal file
19
nehoroshevaa/task2/observer/subject.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,19 @@
|
|||
class Subject:
|
||||
|
||||
def __init__(self):
|
||||
|
||||
self.observers = []
|
||||
|
||||
def attach(self, observer):
|
||||
|
||||
self.observers.append(observer)
|
||||
|
||||
def detach(self, observer):
|
||||
|
||||
self.observers.remove(observer)
|
||||
|
||||
def notify(self, event):
|
||||
|
||||
for observer in self.observers:
|
||||
|
||||
observer.update(event)
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/solver/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/solver/__init__.py
Normal file
43
nehoroshevaa/task2/solver/maze_solver.py
Normal file
43
nehoroshevaa/task2/solver/maze_solver.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,43 @@
|
|||
import time
|
||||
|
||||
from observer.subject import Subject
|
||||
from observer.maze_event import MazeEvent, MazeEventType
|
||||
from models.search_stats import SearchStats
|
||||
|
||||
|
||||
class MazeSolver(Subject):
|
||||
|
||||
def __init__(self, maze, strategy):
|
||||
super().__init__()
|
||||
self.maze = maze
|
||||
self.strategy = strategy
|
||||
|
||||
def set_strategy(self, strategy):
|
||||
self.strategy = strategy
|
||||
|
||||
def solve(self):
|
||||
|
||||
start_time = time.perf_counter()
|
||||
|
||||
path, visited = self.strategy.find_path(
|
||||
self.maze,
|
||||
self.maze.start_cell,
|
||||
self.maze.exit_cell
|
||||
)
|
||||
|
||||
end_time = time.perf_counter()
|
||||
|
||||
self.notify(
|
||||
MazeEvent(
|
||||
MazeEventType.PATH_FOUND,
|
||||
path
|
||||
)
|
||||
)
|
||||
|
||||
return SearchStats(
|
||||
strategy=self.strategy.__class__.__name__,
|
||||
maze_name="maze",
|
||||
duration=(end_time - start_time) * 1000,
|
||||
visited_cells=visited,
|
||||
path_length=len(path)
|
||||
)
|
||||
0
nehoroshevaa/task2/strategies/__init__.py
Normal file
0
nehoroshevaa/task2/strategies/__init__.py
Normal file
61
nehoroshevaa/task2/strategies/astar_strategy.py
Normal file
61
nehoroshevaa/task2/strategies/astar_strategy.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,61 @@
|
|||
import heapq
|
||||
import itertools
|
||||
|
||||
from strategies.pathfinding_strategy import PathFindingStrategy
|
||||
|
||||
|
||||
class AStarStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||
|
||||
def heuristic(self, cell, exit_cell):
|
||||
return abs(cell.x - exit_cell.x) + abs(cell.y - exit_cell.y)
|
||||
|
||||
def find_path(self, maze, start_cell, exit_cell):
|
||||
|
||||
open_set = []
|
||||
counter = itertools.count()
|
||||
|
||||
heapq.heappush(open_set, (0, next(counter), start_cell))
|
||||
|
||||
parents = {start_cell: None}
|
||||
g_score = {start_cell: 0}
|
||||
|
||||
visited = set()
|
||||
visited_count = 0
|
||||
|
||||
while open_set:
|
||||
|
||||
_, _, current = heapq.heappop(open_set)
|
||||
|
||||
if current in visited:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
visited.add(current)
|
||||
visited_count += 1
|
||||
|
||||
if current == exit_cell:
|
||||
|
||||
path = []
|
||||
while current is not None:
|
||||
path.append(current)
|
||||
current = parents[current]
|
||||
|
||||
path.reverse()
|
||||
return path, visited_count
|
||||
|
||||
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||
|
||||
tentative_g = g_score[current] + 1
|
||||
|
||||
if neighbor not in g_score or tentative_g < g_score[neighbor]:
|
||||
|
||||
parents[neighbor] = current
|
||||
g_score[neighbor] = tentative_g
|
||||
|
||||
f_score = tentative_g + self.heuristic(neighbor, exit_cell)
|
||||
|
||||
heapq.heappush(
|
||||
open_set,
|
||||
(f_score, next(counter), neighbor)
|
||||
)
|
||||
|
||||
return [], visited_count
|
||||
40
nehoroshevaa/task2/strategies/bfs_strategy.py
Normal file
40
nehoroshevaa/task2/strategies/bfs_strategy.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,40 @@
|
|||
from collections import deque
|
||||
|
||||
from strategies.pathfinding_strategy import PathFindingStrategy
|
||||
|
||||
class BFS(PathFindingStrategy):
|
||||
|
||||
def find_path(self, maze, start_cell, exit_cell):
|
||||
|
||||
queue = deque([start_cell])
|
||||
|
||||
parents = {start_cell: None}
|
||||
visited = {start_cell}
|
||||
|
||||
visited_count = 0
|
||||
|
||||
while queue:
|
||||
|
||||
current = queue.popleft()
|
||||
visited_count += 1
|
||||
|
||||
if current == exit_cell:
|
||||
path = []
|
||||
|
||||
while current is not None:
|
||||
path.append(current)
|
||||
current = parents[current]
|
||||
|
||||
path.reverse()
|
||||
return path, visited_count
|
||||
|
||||
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||
|
||||
if neighbor in visited:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
visited.add(neighbor)
|
||||
parents[neighbor] = current
|
||||
queue.append(neighbor)
|
||||
|
||||
return [], visited_count
|
||||
39
nehoroshevaa/task2/strategies/dfs_strategy.py
Normal file
39
nehoroshevaa/task2/strategies/dfs_strategy.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,39 @@
|
|||
from strategies.pathfinding_strategy import PathFindingStrategy
|
||||
|
||||
|
||||
class DFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||
|
||||
def find_path(self, maze, start_cell, exit_cell):
|
||||
|
||||
stack = [start_cell]
|
||||
|
||||
parents = {start_cell: None}
|
||||
visited = {start_cell}
|
||||
|
||||
visited_count = 0
|
||||
|
||||
while stack:
|
||||
|
||||
current = stack.pop()
|
||||
visited_count += 1
|
||||
|
||||
if current == exit_cell:
|
||||
path = []
|
||||
|
||||
while current is not None:
|
||||
path.append(current)
|
||||
current = parents[current]
|
||||
|
||||
path.reverse()
|
||||
return path, visited_count
|
||||
|
||||
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||
|
||||
if neighbor in visited:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
visited.add(neighbor)
|
||||
parents[neighbor] = current
|
||||
stack.append(neighbor)
|
||||
|
||||
return [], visited_count
|
||||
4
nehoroshevaa/task2/strategies/pathfinding_strategy.py
Normal file
4
nehoroshevaa/task2/strategies/pathfinding_strategy.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,4 @@
|
|||
class PathFindingStrategy:
|
||||
|
||||
def find_path(self, maze, start_cell, exit_cell):
|
||||
raise NotImplementedError
|
||||
Loading…
Reference in New Issue
Block a user