обновлены графики с актуальными данными
This commit is contained in:
parent
1d5a0f1539
commit
58b2b73c8a
20
konnovaea/lab2/dead.txt
Normal file
20
konnovaea/lab2/dead.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,20 @@
|
||||||
|
####################
|
||||||
|
#S #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# ######### #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# # #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# E#
|
||||||
|
####################
|
||||||
13
konnovaea/lab2/docs/data/maze_experiments.csv
Normal file
13
konnovaea/lab2/docs/data/maze_experiments.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,13 @@
|
||||||
|
Лабиринт,Стратегия,Время(мс),Посещено клеток,Длина пути
|
||||||
|
Простой,BFS,0.02,11.0,6.0
|
||||||
|
Простой,DFS,0.012,9.0,8.0
|
||||||
|
Простой,A*,0.02,9.0,6.0
|
||||||
|
С тупиками,BFS,0.492,306.0,35.0
|
||||||
|
С тупиками,DFS,0.234,198.0,81.0
|
||||||
|
С тупиками,A*,0.456,225.0,35.0
|
||||||
|
Пустой,BFS,3.486,2304.0,95.0
|
||||||
|
Пустой,DFS,10.452,2304.0,1129.0
|
||||||
|
Пустой,A*,5.743,2304.0,95.0
|
||||||
|
Без выхода,BFS,0.01,1.0,нет пути
|
||||||
|
Без выхода,DFS,0.003,1.0,нет пути
|
||||||
|
Без выхода,A*,0.004,1.0,нет пути
|
||||||
|
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_path_graph.png
Normal file
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_path_graph.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 19 KiB |
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_table_results.png
Normal file
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_table_results.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 132 KiB |
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_time_graph.png
Normal file
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_time_graph.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_visited_graph.png
Normal file
BIN
konnovaea/lab2/docs/data/maze_visited_graph.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 20 KiB |
187
konnovaea/lab2/docs/lab2_report.ipynb
Normal file
187
konnovaea/lab2/docs/lab2_report.ipynb
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,187 @@
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cells": [
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "bdef001e",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"# Отчёт \n",
|
||||||
|
"## Поиск выхода из лабиринта: применение паттернов проектирования\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Студент:** Коннова Е.А.\n",
|
||||||
|
"**Группа:** 429\n",
|
||||||
|
"**Дата:** 21.05.2026"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "21f948a4",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Введение\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### О чём это работа\n",
|
||||||
|
"В данной работе реализуется программа для поиска выхода из лабиринта с применением паттернов проектирования. Поддерживаются три алгоритма поиска пути: BFS, DFS и A*.\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### Цель работы\n",
|
||||||
|
"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. Применить минимум 3 паттерна проектирования.\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### Задачи\n",
|
||||||
|
"1. Реализовать модель лабиринта (классы Cell, Maze)\n",
|
||||||
|
"2. Реализовать загрузку лабиринта из файла (паттерн Builder)\n",
|
||||||
|
"3. Реализовать алгоритмы поиска пути (паттерн Strategy): BFS, DFS, A*\n",
|
||||||
|
"4. Реализовать класс-оркестратор MazeSolver со сбором статистики\n",
|
||||||
|
"5. Реализовать визуализацию (паттерн Observer) и пошаговое управление (паттерн Command)\n",
|
||||||
|
"6. Провести эксперименты на лабиринтах разной сложности\n",
|
||||||
|
"7. Сравнить результаты и сделать выводы\n"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "cf1dc2ba",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Часть 1. Паттерны проектирования\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### Использованные паттерны\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Паттерн | Назначение | Реализация |\n",
|
||||||
|
"|---------|------------|------------|\n",
|
||||||
|
"| Builder | Создание лабиринта из файла | TextFileMazeBuilder |\n",
|
||||||
|
"| Strategy | Семейство алгоритмов поиска | BFSStrategy, DFSStrategy, AStarStrategy |\n",
|
||||||
|
"| Observer | Уведомление о событиях | ConsoleView |\n",
|
||||||
|
"| Command | Отмена ходов | MoveCommand |\n"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "55cef4b9",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Часть 2. Реализация\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 2.1 Модель лабиринта\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Класс Cell** - клетка лабиринта\n",
|
||||||
|
"- Поля: x, y, is_wall, is_start, is_exit\n",
|
||||||
|
"- Метод: is_passable() - возвращает True, если не стена\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Класс Maze** - лабиринт\n",
|
||||||
|
"- Поля: width, height, cells[][], start, exit\n",
|
||||||
|
"- Методы: get_cell(x, y), get_neighbors(cell)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 2.2 Загрузка лабиринта (Builder)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**TextFileMazeBuilder**\n",
|
||||||
|
"- Читает файл с символами (# - стена, пробел - проход, S - старт, E - выход)\n",
|
||||||
|
"- Создаёт клетки с нужными флагами\n",
|
||||||
|
"- Возвращает готовый Maze\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 2.3 Алгоритмы поиска (Strategy)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Интерфейс PathFindingStrategy**\n",
|
||||||
|
"- Метод: find_path(maze, start, exit) возвращает (путь, количество_посещённых)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**BFSStrategy** - поиск в ширину (очередь)\n",
|
||||||
|
"- Гарантирует кратчайший путь\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**DFSStrategy** - поиск в глубину (стек)\n",
|
||||||
|
"- Быстрый, но не гарантирует кратчайший путь\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**AStarStrategy** - A* (приоритетная очередь)\n",
|
||||||
|
"- Использует эвристику (манхэттенское расстояние)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 2.4 Оркестратор\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**MazeSolver**\n",
|
||||||
|
"- Поля: maze, strategy\n",
|
||||||
|
"- Методы: set_strategy(), solve() → SearchStats\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**SearchStats**\n",
|
||||||
|
"- Поля: path, time_ms, visited_count, path_length"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "5c9bd0d2",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Часть 3. Эксперименты\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 3.1 Условия\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Параметр | Значение |\n",
|
||||||
|
"|----------|----------|\n",
|
||||||
|
"| Повторений | 5 |\n",
|
||||||
|
"| Алгоритмы | BFS, DFS, A* |\n",
|
||||||
|
"| Лабиринты | Простой (10x10), С тупиками (50x50), Пустой (100x100), Без выхода |\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 3.2 Результаты\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Лабиринт | Стратегия | Время (мс) | Посещено | Длина пути |\n",
|
||||||
|
"|----------|-----------|------------|----------|------------|\n",
|
||||||
|
"| Простой | BFS | 0.037 | 11 | 6 |\n",
|
||||||
|
"| Простой | DFS | 0.016 | 9 | 8 |\n",
|
||||||
|
"| Простой | A* | 0.027 | 9 | 6 |\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 3.3 Графики\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### 3.4 Анализ\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Алгоритм | Кратчайший путь | Скорость | Память |\n",
|
||||||
|
"|----------|-----------------|----------|--------|\n",
|
||||||
|
"| BFS | Да | Средняя | Много |\n",
|
||||||
|
"| DFS | Нет | Быстрая | Мало |\n",
|
||||||
|
"| A* | Да | Быстрая | Средне |\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Выводы:**\n",
|
||||||
|
"- BFS и A* нашли кратчайший путь (6 шагов)\n",
|
||||||
|
"- DFS нашёл более длинный путь (8 шагов), но быстрее всех\n",
|
||||||
|
"- A* - лучший компромисс между скоростью и оптимальностью\n"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "1036c160",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Заключение\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### Рекомендации по выбору алгоритма\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Сценарий | Алгоритм | Причина |\n",
|
||||||
|
"|----------|----------|---------|\n",
|
||||||
|
"| Нужен кратчайший путь | BFS | Гарантирует оптимальность |\n",
|
||||||
|
"| Важна скорость | DFS | Самый быстрый |\n",
|
||||||
|
"| Большой лабиринт | A* | Эвристика ускоряет поиск |\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"### Как паттерны помогли\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"| Изменение | Без паттернов | С паттернами |\n",
|
||||||
|
"|-----------|---------------|--------------|\n",
|
||||||
|
"| Добавить JSON лабиринт | Изменить весь код | Создать JSONBuilder |\n",
|
||||||
|
"| Добавить алгоритм | Изменить MazeSolver | Создать новую стратегию |\n",
|
||||||
|
"| Сменить визуализацию | Переписать MazeSolver | Добавить новый Observer |\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"**Итог:** Паттерны сделали код гибким, расширяемым и тестируемым."
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"id": "cb24b904",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": []
|
||||||
|
}
|
||||||
|
],
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"language_info": {
|
||||||
|
"name": "python"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"nbformat": 4,
|
||||||
|
"nbformat_minor": 5
|
||||||
|
}
|
||||||
50
konnovaea/lab2/empty.txt
Normal file
50
konnovaea/lab2/empty.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
||||||
|
##################################################
|
||||||
|
#S #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# #
|
||||||
|
# E#
|
||||||
|
##################################################
|
||||||
81
konnovaea/lab2/make_lab2_plots.py
Normal file
81
konnovaea/lab2/make_lab2_plots.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,81 @@
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
|
||||||
|
os.makedirs('docs/data', exist_ok=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
algorithms = ['BFS', 'DFS', 'A*']
|
||||||
|
simple_time = [0.020, 0.012, 0.020]
|
||||||
|
simple_visited = [11, 9, 9]
|
||||||
|
simple_path = [6, 8, 6]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5))
|
||||||
|
bars = ax.bar(algorithms, simple_time, color=['#3498db', '#e74c3c', '#2ecc71'])
|
||||||
|
ax.set_ylabel('Время (мс)')
|
||||||
|
ax.set_title('Время выполнения алгоритмов (простой лабиринт)')
|
||||||
|
for bar, val in zip(bars, simple_time):
|
||||||
|
ax.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 0.001, f'{val:.3f}', ha='center', va='bottom')
|
||||||
|
plt.savefig('docs/data/maze_time_graph.png', dpi=150, bbox_inches='tight')
|
||||||
|
plt.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5))
|
||||||
|
bars = ax.bar(algorithms, simple_visited, color=['#3498db', '#e74c3c', '#2ecc71'])
|
||||||
|
ax.set_ylabel('Количество клеток')
|
||||||
|
ax.set_title('Посещённые клетки при поиске')
|
||||||
|
for bar, val in zip(bars, simple_visited):
|
||||||
|
ax.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 0.3, str(val), ha='center', va='bottom')
|
||||||
|
plt.savefig('docs/data/maze_visited_graph.png', dpi=150, bbox_inches='tight')
|
||||||
|
plt.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5))
|
||||||
|
bars = ax.bar(algorithms, simple_path, color=['#3498db', '#e74c3c', '#2ecc71'])
|
||||||
|
ax.set_ylabel('Длина пути (шагов)')
|
||||||
|
ax.set_title('Длина найденного пути')
|
||||||
|
for bar, val in zip(bars, simple_path):
|
||||||
|
ax.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 0.3, str(val), ha='center', va='bottom')
|
||||||
|
plt.savefig('docs/data/maze_path_graph.png', dpi=150, bbox_inches='tight')
|
||||||
|
plt.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 5))
|
||||||
|
ax.axis('off')
|
||||||
|
|
||||||
|
table_data = [
|
||||||
|
['Лабиринт', 'Стратегия', 'Время (мс)', 'Посещено', 'Длина пути'],
|
||||||
|
['Простой (10x10)', 'BFS', '0.020', '11', '6'],
|
||||||
|
['Простой (10x10)', 'DFS', '0.012', '9', '8'],
|
||||||
|
['Простой (10x10)', 'A*', '0.020', '9', '6'],
|
||||||
|
['С тупиками (20x20)', 'BFS', '0.492', '306', '35'],
|
||||||
|
['С тупиками (20x20)', 'DFS', '0.234', '198', '81'],
|
||||||
|
['С тупиками (20x20)', 'A*', '0.456', '225', '35'],
|
||||||
|
['Пустой (50x50)', 'BFS', '3.486', '2304', '95'],
|
||||||
|
['Пустой (50x50)', 'DFS', '10.452', '2304', '1129'],
|
||||||
|
['Пустой (50x50)', 'A*', '5.743', '2304', '95'],
|
||||||
|
['Без выхода', 'BFS', '0.010', '1', 'нет пути'],
|
||||||
|
['Без выхода', 'DFS', '0.003', '1', 'нет пути'],
|
||||||
|
['Без выхода', 'A*', '0.004', '1', 'нет пути'],
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
table = ax.table(cellText=table_data, loc='center', cellLoc='center', colWidths=[0.2, 0.13, 0.13, 0.13, 0.13])
|
||||||
|
table.auto_set_font_size(False)
|
||||||
|
table.set_fontsize(10)
|
||||||
|
table.scale(1, 1.8)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
table[(0, i)].set_facecolor('#4472C4')
|
||||||
|
table[(0, i)].set_text_props(weight='bold', color='white')
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(1, len(table_data)):
|
||||||
|
if i % 2 == 1:
|
||||||
|
for j in range(5):
|
||||||
|
table[(i, j)].set_facecolor('#E8F0FE')
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.title('Результаты экспериментов по поиску пути в лабиринте', fontsize=14, fontweight='bold', pad=20)
|
||||||
|
plt.savefig('docs/data/maze_table_results.png', dpi=200, bbox_inches='tight', facecolor='white')
|
||||||
|
plt.close()
|
||||||
|
|
||||||
154
konnovaea/lab2/maze_experiments.py
Normal file
154
konnovaea/lab2/maze_experiments.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,154 @@
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
from maze_solver import TextFileMazeBuilder, BFSStrategy, DFSStrategy, AStarStrategy, MazeSolver
|
||||||
|
|
||||||
|
def save_maze_to_file(maze, filename):
|
||||||
|
with open(filename, 'w') as f:
|
||||||
|
for row in maze:
|
||||||
|
f.write(''.join(row) + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_test(maze_file, strategy_class):
|
||||||
|
builder = TextFileMazeBuilder()
|
||||||
|
maze = builder.build_from_file(maze_file)
|
||||||
|
solver = MazeSolver(maze, strategy_class)
|
||||||
|
|
||||||
|
times = []
|
||||||
|
visited = []
|
||||||
|
path_len = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in range(5):
|
||||||
|
stats = solver.solve()
|
||||||
|
times.append(stats.time_ms)
|
||||||
|
visited.append(stats.visited_count)
|
||||||
|
path_len.append(stats.path_length)
|
||||||
|
|
||||||
|
return {
|
||||||
|
'time': sum(times) / 5,
|
||||||
|
'visited': sum(visited) / 5,
|
||||||
|
'path': sum(path_len) / 5,
|
||||||
|
'path_found': max(path_len) > 0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
def main():
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Эксперименты по поиску пути в лабиринте")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
results = []
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("\n1. Простой лабиринт (10x10)")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
simple = [
|
||||||
|
"#######",
|
||||||
|
"#S #",
|
||||||
|
"# ### #",
|
||||||
|
"# E #",
|
||||||
|
"#######"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
with open('simple.txt', 'w') as f:
|
||||||
|
for line in simple:
|
||||||
|
f.write(line + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, strategy in [('BFS', BFSStrategy()), ('DFS', DFSStrategy()), ('A*', AStarStrategy())]:
|
||||||
|
res = run_test('simple.txt', strategy)
|
||||||
|
print(f"{name}: время={res['time']:.3f}мс, посещено={res['visited']:.0f}, путь={res['path']:.0f}")
|
||||||
|
results.append(['Простой', name, round(res['time'], 3), round(res['visited'], 0), round(res['path'], 0)])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("\n2. Лабиринт с тупиками (20x20)")
|
||||||
|
|
||||||
|
dead = []
|
||||||
|
for y in range(20):
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
for x in range(20):
|
||||||
|
if x == 0 or y == 0 or x == 19 or y == 19:
|
||||||
|
row.append('#')
|
||||||
|
elif (x == 5 and y > 5 and y < 15) or (y == 5 and x > 5 and x < 15):
|
||||||
|
row.append('#')
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
row.append(' ')
|
||||||
|
dead.append(row)
|
||||||
|
dead[1][1] = 'S'
|
||||||
|
dead[18][18] = 'E'
|
||||||
|
|
||||||
|
with open('dead.txt', 'w') as f:
|
||||||
|
for row in dead:
|
||||||
|
f.write(''.join(row) + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, strategy in [('BFS', BFSStrategy()), ('DFS', DFSStrategy()), ('A*', AStarStrategy())]:
|
||||||
|
res = run_test('dead.txt', strategy)
|
||||||
|
print(f"{name}: время={res['time']:.3f}мс, посещено={res['visited']:.0f}, путь={res['path']:.0f}")
|
||||||
|
results.append(['С тупиками', name, round(res['time'], 3), round(res['visited'], 0), round(res['path'], 0)])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("\n3. Пустой лабиринт (50x50)")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
empty = []
|
||||||
|
for y in range(50):
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
for x in range(50):
|
||||||
|
if x == 0 or y == 0 or x == 49 or y == 49:
|
||||||
|
row.append('#')
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
row.append(' ')
|
||||||
|
empty.append(row)
|
||||||
|
empty[1][1] = 'S'
|
||||||
|
empty[48][48] = 'E'
|
||||||
|
|
||||||
|
with open('empty.txt', 'w') as f:
|
||||||
|
for row in empty:
|
||||||
|
f.write(''.join(row) + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, strategy in [('BFS', BFSStrategy()), ('DFS', DFSStrategy()), ('A*', AStarStrategy())]:
|
||||||
|
res = run_test('empty.txt', strategy)
|
||||||
|
print(f"{name}: время={res['time']:.3f}мс, посещено={res['visited']:.0f}, путь={res['path']:.0f}")
|
||||||
|
results.append(['Пустой', name, round(res['time'], 3), round(res['visited'], 0), round(res['path'], 0)])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("\n4. Лабиринт без выхода (10x10)")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
noexit = []
|
||||||
|
for y in range(10):
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
for x in range(10):
|
||||||
|
if x == 0 or y == 0 or x == 9 or y == 9:
|
||||||
|
row.append('#')
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
row.append('#')
|
||||||
|
noexit.append(row)
|
||||||
|
noexit[1][1] = 'S'
|
||||||
|
noexit[8][8] = 'E'
|
||||||
|
|
||||||
|
with open('noexit.txt', 'w') as f:
|
||||||
|
for row in noexit:
|
||||||
|
f.write(''.join(row) + '\n')
|
||||||
|
|
||||||
|
for name, strategy in [('BFS', BFSStrategy()), ('DFS', DFSStrategy()), ('A*', AStarStrategy())]:
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
res = run_test('noexit.txt', strategy)
|
||||||
|
if res['path_found']:
|
||||||
|
print(f"{name}: путь найден! длина={res['path']:.0f}")
|
||||||
|
results.append(['Без выхода', name, round(res['time'], 3), round(res['visited'], 0), round(res['path'], 0)])
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print(f"{name}: путь не найден (корректно)")
|
||||||
|
results.append(['Без выхода', name, round(res['time'], 3), round(res['visited'], 0), 'нет пути'])
|
||||||
|
except Exception as e:
|
||||||
|
print(f"{name}: ошибка - {e}")
|
||||||
|
results.append(['Без выхода', name, 0, 0, 'ошибка'])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
os.makedirs('docs/data', exist_ok=True)
|
||||||
|
with open('docs/data/maze_experiments.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerow(['Лабиринт', 'Стратегия', 'Время(мс)', 'Посещено клеток', 'Длина пути'])
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
main()
|
||||||
367
konnovaea/lab2/maze_solver.py
Normal file
367
konnovaea/lab2/maze_solver.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,367 @@
|
||||||
|
from abc import ABC, abstractmethod
|
||||||
|
from collections import deque
|
||||||
|
import heapq
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
|
||||||
|
class Cell:
|
||||||
|
def __init__(self, x, y):
|
||||||
|
self.x = x
|
||||||
|
self.y = y
|
||||||
|
self.is_wall = False
|
||||||
|
self.is_start = False
|
||||||
|
self.is_exit = False
|
||||||
|
|
||||||
|
def is_passable(self):
|
||||||
|
return not self.is_wall
|
||||||
|
|
||||||
|
def __repr__(self):
|
||||||
|
return f"Cell({self.x},{self.y})"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Maze:
|
||||||
|
def __init__(self, width, height):
|
||||||
|
self.width = width
|
||||||
|
self.height = height
|
||||||
|
self.cells = []
|
||||||
|
self.start = None
|
||||||
|
self.exit = None
|
||||||
|
|
||||||
|
for y in range(height):
|
||||||
|
row = []
|
||||||
|
for x in range(width):
|
||||||
|
row.append(Cell(x, y))
|
||||||
|
self.cells.append(row)
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_cell(self, x, y):
|
||||||
|
if 0 <= x < self.width and 0 <= y < self.height:
|
||||||
|
return self.cells[y][x]
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_neighbors(self, cell):
|
||||||
|
neighbors = []
|
||||||
|
for dx, dy in [(0, -1), (0, 1), (-1, 0), (1, 0)]:
|
||||||
|
nx, ny = cell.x + dx, cell.y + dy
|
||||||
|
neighbor = self.get_cell(nx, ny)
|
||||||
|
if neighbor and neighbor.is_passable():
|
||||||
|
neighbors.append(neighbor)
|
||||||
|
return neighbors
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TextFileMazeBuilder:
|
||||||
|
def build_from_file(self, filename):
|
||||||
|
with open(filename, 'r') as f:
|
||||||
|
lines = [line.rstrip() for line in f.readlines()]
|
||||||
|
|
||||||
|
height = len(lines)
|
||||||
|
width = len(lines[0])
|
||||||
|
maze = Maze(width, height)
|
||||||
|
|
||||||
|
for y, line in enumerate(lines):
|
||||||
|
for x, ch in enumerate(line):
|
||||||
|
cell = maze.get_cell(x, y)
|
||||||
|
if ch == '#':
|
||||||
|
cell.is_wall = True
|
||||||
|
elif ch == 'S':
|
||||||
|
maze.start = cell
|
||||||
|
cell.is_start = True
|
||||||
|
elif ch == 'E':
|
||||||
|
maze.exit = cell
|
||||||
|
cell.is_exit = True
|
||||||
|
|
||||||
|
return maze
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class PathFindingStrategy(ABC):
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class BFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
if not start or not exit:
|
||||||
|
return [], 0
|
||||||
|
|
||||||
|
queue = deque([(start, [start])])
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
|
||||||
|
while queue:
|
||||||
|
current, path = queue.popleft()
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
return path, len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
queue.append((neighbor, path + [neighbor]))
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class DFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
if not start or not exit:
|
||||||
|
return [], 0
|
||||||
|
|
||||||
|
stack = [(start, [start])]
|
||||||
|
visited = {start}
|
||||||
|
|
||||||
|
while stack:
|
||||||
|
current, path = stack.pop()
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
return path, len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
for neighbor in maze.get_neighbors(current):
|
||||||
|
if neighbor not in visited:
|
||||||
|
visited.add(neighbor)
|
||||||
|
stack.append((neighbor, path + [neighbor]))
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class AStarStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||||
|
def _heuristic(self, a, b):
|
||||||
|
return abs(a.x - b.x) + abs(a.y - b.y)
|
||||||
|
|
||||||
|
def find_path(self, maze, start, exit):
|
||||||
|
if not start or not exit:
|
||||||
|
return [], 0
|
||||||
|
|
||||||
|
heap = [(self._heuristic(start, exit), 0, start, [start])]
|
||||||
|
g_score = {start: 0}
|
||||||
|
visited = set()
|
||||||
|
counter = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
while heap:
|
||||||
|
_, _, current, path = heapq.heappop(heap)
|
||||||
|
|
||||||
|
if current in visited:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
visited.add(current)
|
||||||
|
|
||||||
|
if current == exit:
|
||||||
|
return path, len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
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]:
|
||||||
|
g_score[neighbor] = tentative_g
|
||||||
|
f = tentative_g + self._heuristic(neighbor, exit)
|
||||||
|
heapq.heappush(heap, (f, counter, neighbor, path + [neighbor]))
|
||||||
|
counter += 1
|
||||||
|
|
||||||
|
return [], len(visited)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class SearchStats:
|
||||||
|
def __init__(self, path, time_ms, visited_count):
|
||||||
|
self.path = path
|
||||||
|
self.time_ms = time_ms
|
||||||
|
self.visited_count = visited_count
|
||||||
|
self.path_length = len(path) if path else 0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeSolver:
|
||||||
|
def __init__(self, maze, strategy=None):
|
||||||
|
self.maze = maze
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
self.observers = []
|
||||||
|
|
||||||
|
def attach(self, observer):
|
||||||
|
self.observers.append(observer)
|
||||||
|
|
||||||
|
def detach(self, observer):
|
||||||
|
self.observers.remove(observer)
|
||||||
|
|
||||||
|
def notify(self, event, data=None):
|
||||||
|
for observer in self.observers:
|
||||||
|
observer.update(event, data)
|
||||||
|
|
||||||
|
def set_strategy(self, strategy):
|
||||||
|
self.strategy = strategy
|
||||||
|
|
||||||
|
def solve(self):
|
||||||
|
if self.strategy is None:
|
||||||
|
raise ValueError("Стратегия не установлена")
|
||||||
|
self.notify("search_started")
|
||||||
|
|
||||||
|
start_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
path, visited_count = self.strategy.find_path(self.maze, self.maze.start, self.maze.exit)
|
||||||
|
end_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
time_ms = (end_time - start_time) * 1000
|
||||||
|
|
||||||
|
self.notify("search_finished", time_ms)
|
||||||
|
self.notify("path_found", path)
|
||||||
|
|
||||||
|
return SearchStats(path, time_ms, visited_count)
|
||||||
|
|
||||||
|
class Observer(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def update(self, event, data=None):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
class ConsoleView(Observer):
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self):
|
||||||
|
self.events = []
|
||||||
|
|
||||||
|
def update(self, event, data=None):
|
||||||
|
self.events.append((event, data))
|
||||||
|
|
||||||
|
if event == "maze_loaded":
|
||||||
|
print("[Событие] Лфбирин загружен")
|
||||||
|
elif event == "path_found":
|
||||||
|
print(f"[Событие] Путь найден! Длина: {len(data) if data else 0}")
|
||||||
|
elif event == "search_started":
|
||||||
|
print(f"[Событие] Поиск завершён. Время: {data:.3f}мс" if data else "[Событие] Поиск завершён")
|
||||||
|
elif event == "mpve":
|
||||||
|
print(f"[Событие] Игрок переместился в {data}")
|
||||||
|
elif event == "undo":
|
||||||
|
print("[Событие] Отмена последнего хода")
|
||||||
|
|
||||||
|
def render(self,maze, player=None, path=None):
|
||||||
|
|
||||||
|
os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear')
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Лабиринт")
|
||||||
|
|
||||||
|
for y in range(maze.height):
|
||||||
|
row = ""
|
||||||
|
for x in range(maze.width):
|
||||||
|
cell = maze.get_cell(x,y)
|
||||||
|
|
||||||
|
if player and cell == player.current_cell:
|
||||||
|
row += "p " #игрок
|
||||||
|
elif path and cell in path:
|
||||||
|
row += "* " #путь
|
||||||
|
elif cell.is_wall:
|
||||||
|
row += "# " #стена
|
||||||
|
elif cell.is_start:
|
||||||
|
row += "S " #старт
|
||||||
|
elif cell.is_exit:
|
||||||
|
row += "E " #выход
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
row += ". " #прозод
|
||||||
|
print(row)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Управление: W/A/S/D - движение, U - отмена, Q - выход")
|
||||||
|
|
||||||
|
class Command(ABC):
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def execute(self):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
@abstractmethod
|
||||||
|
def undo(self):
|
||||||
|
pass
|
||||||
|
|
||||||
|
class Player:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, start_cell):
|
||||||
|
self.current_cell = start_cell
|
||||||
|
self.start_cell = start_cell
|
||||||
|
|
||||||
|
def move_to(self, cell):
|
||||||
|
self.current_cell = cell
|
||||||
|
|
||||||
|
def resent(self):
|
||||||
|
self.current_cell = self.start_cell
|
||||||
|
|
||||||
|
def __repr__(self):
|
||||||
|
return f"Player at ({self.current_cell.x}, {self.current_cell.y})"
|
||||||
|
|
||||||
|
class MoveCommand(Command):
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, player, new_cell, view):
|
||||||
|
self.player = player
|
||||||
|
self.new_cell = new_cell
|
||||||
|
self.old_cell = player.current_cell
|
||||||
|
self.view = view
|
||||||
|
|
||||||
|
def execute(self):
|
||||||
|
self.player.move_to(self.new_cell)
|
||||||
|
self.view.update("undo", None)
|
||||||
|
|
||||||
|
def undo(self):
|
||||||
|
self.player.move_to(self.old_cell)
|
||||||
|
self.view.update("undo",None)
|
||||||
|
|
||||||
|
class GameController:
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, maze, view):
|
||||||
|
self.maze = maze
|
||||||
|
self.view = view
|
||||||
|
self.player = Player(maze.start)
|
||||||
|
self.command_history = []
|
||||||
|
|
||||||
|
def get_cell_in_direction(self, direction):
|
||||||
|
|
||||||
|
x, y = self.player.current_cell.x, self.player.current_cell.y
|
||||||
|
|
||||||
|
if direction == 'w':
|
||||||
|
y -= 1
|
||||||
|
elif direction == 's':
|
||||||
|
y += 1
|
||||||
|
elif direction == 'a':
|
||||||
|
x -= 1
|
||||||
|
elif direction == 'd':
|
||||||
|
x += 1
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
return self.maze.get_cell(x, y)
|
||||||
|
|
||||||
|
def try_move(self, direction):
|
||||||
|
|
||||||
|
new_cell = self.get_cell_in_direction(direction)
|
||||||
|
|
||||||
|
if new_cell and new_cell.is_passable():
|
||||||
|
command = MoveCommand(self.player, new_cell, self.view)
|
||||||
|
command.execute()
|
||||||
|
self.command_history.append(command)
|
||||||
|
|
||||||
|
if new_cell.is_exit:
|
||||||
|
self.view.update("path_found", [])
|
||||||
|
print("Вы нашли выход.")
|
||||||
|
return True
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print("Невозможно пройти - стена")
|
||||||
|
return False
|
||||||
|
|
||||||
|
def undo(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
if self.command_history:
|
||||||
|
command = self.command_history.pop()
|
||||||
|
command.undo()
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print("Нечего отменять")
|
||||||
|
|
||||||
|
def visualize_path(self, path):
|
||||||
|
self.view.render(self.maze, self.player, path)
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_manual_mode(self):
|
||||||
|
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
self.view.render(self.maze, self.player)
|
||||||
|
|
||||||
|
command = input("Введите команду: ").lower().strip()
|
||||||
|
|
||||||
|
if command in ['w', 'a', 's', 'd']:
|
||||||
|
self.try_move(command)
|
||||||
|
elif command == 'u':
|
||||||
|
self.undo()
|
||||||
|
elif command == 'q':
|
||||||
|
print('Выход из игры')
|
||||||
|
break
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
print("Неизвестная команда. Используйте: W/A/S/D - движение, U - отмена, Q - выход")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
10
konnovaea/lab2/noexit.txt
Normal file
10
konnovaea/lab2/noexit.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
#S########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
##########
|
||||||
|
########E#
|
||||||
|
##########
|
||||||
5
konnovaea/lab2/simple.txt
Normal file
5
konnovaea/lab2/simple.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||||
|
#######
|
||||||
|
#S #
|
||||||
|
# ### #
|
||||||
|
# E #
|
||||||
|
#######
|
||||||
Loading…
Reference in New Issue
Block a user