[2] Законченная программа + Отчёт
This commit is contained in:
parent
4427e6d0a1
commit
edbd5e15b8
|
|
@ -540,4 +540,186 @@ def create_test_mazes():
|
|||
save_maze_to_file(no_exit, "maze_no_exit.txt")
|
||||
mazes.append(('без выхода (20x20)', no_exit))
|
||||
|
||||
return mazes
|
||||
return mazes
|
||||
|
||||
def run_experiment(maze, strategy, name, repeats=5):
|
||||
|
||||
times = []
|
||||
visited_counts = []
|
||||
path_lengths = []
|
||||
|
||||
for _ in range(repeats):
|
||||
solver = MazeSolver(maze)
|
||||
solver.setStrategy(strategy())
|
||||
|
||||
start_time = time.perf_counter()
|
||||
path, stats = solver.solve()
|
||||
end_time = time.perf_counter()
|
||||
|
||||
times.append((end_time - start_time) * 1000)
|
||||
visited_counts.append(len(path) if path else 0)
|
||||
path_lengths.append(len(path) if path else 0)
|
||||
|
||||
return {
|
||||
'лабиринт': name,
|
||||
'стратегия': strategy.__name__.replace('Strategy', ''),
|
||||
'время_ср': sum(times) / repeats,
|
||||
'время_мин': min(times),
|
||||
'время_макс': max(times),
|
||||
'посещено_ср': sum(visited_counts) / repeats,
|
||||
'длина_пути_ср': sum(path_lengths) / repeats,
|
||||
'путь_найден': path is not None and len(path) > 0
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
def run_all_experiments():
|
||||
|
||||
strategies = [BFSStrategy, DFSStrategy, AStrategy]
|
||||
results = []
|
||||
|
||||
|
||||
mazes = create_test_mazes()
|
||||
|
||||
for maze_name, maze in mazes:
|
||||
|
||||
|
||||
for strategy in strategies:
|
||||
print(f" тест {strategy.__name__}...", end=" ", flush=True)
|
||||
result = run_experiment(maze, strategy, maze_name)
|
||||
results.append(result)
|
||||
print(f"время={result['время_ср']:.2f}мс, путь={result['длина_пути_ср']:.0f}")
|
||||
|
||||
|
||||
save_results_to_csv(results)
|
||||
|
||||
return results
|
||||
|
||||
def save_results_to_csv(results):
|
||||
|
||||
filename = "resultslab.csv"
|
||||
|
||||
with open(filename, 'w', newline='', encoding='utf-8-sig') as f:
|
||||
writer = csv.DictWriter(f, fieldnames=[
|
||||
'лабиринт', 'стратегия', 'время_ср', 'время_мин', 'время_макс',
|
||||
'посещено_ср', 'длина_пути_ср', 'путь_найден'
|
||||
])
|
||||
writer.writeheader()
|
||||
writer.writerows(results)
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
def plot_results(results):
|
||||
try:
|
||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||
import numpy as np
|
||||
|
||||
labyrinths = list(set(r['лабиринт'] for r in results))
|
||||
strategies = ['BFS', 'DFS', 'A']
|
||||
|
||||
|
||||
n_rows = 3
|
||||
n_cols = 2
|
||||
fig, axes = plt.subplots(n_rows, n_cols, figsize=(14, 12))
|
||||
axes = axes.flatten()
|
||||
|
||||
for idx, lab in enumerate(labyrinths):
|
||||
ax = axes[idx]
|
||||
|
||||
times = []
|
||||
for strat in strategies:
|
||||
for r in results:
|
||||
if r['лабиринт'] == lab and r['стратегия'] == strat:
|
||||
times.append(r['время_ср'])
|
||||
break
|
||||
|
||||
x = np.arange(len(strategies))
|
||||
bars = ax.bar(x, times, color=['#1a5632', '#0e5fb4', '#051f45'])
|
||||
ax.set_title(f'{lab}')
|
||||
ax.set_xticks(x)
|
||||
ax.set_xticklabels(strategies)
|
||||
ax.set_ylabel('Время (мс)')
|
||||
|
||||
for bar, t in zip(bars, times):
|
||||
ax.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 0.5,
|
||||
f'{t:.1f}', ha='center', va='bottom', fontsize=8)
|
||||
|
||||
|
||||
if len(labyrinths) < len(axes):
|
||||
axes[-1].set_visible(False)
|
||||
|
||||
plt.tight_layout()
|
||||
plt.savefig('maze_time_comparison.png', dpi=150)
|
||||
plt.show()
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
plt.figure(figsize=(10, 6))
|
||||
|
||||
colors = ['#d8d262', '#0e5fb4', '#ed254e']
|
||||
|
||||
for idx, strat in enumerate(strategies):
|
||||
lengths = []
|
||||
for lab in labyrinths:
|
||||
for r in results:
|
||||
if r['лабиринт'] == lab and r['стратегия'] == strat:
|
||||
lengths.append(r['длина_пути_ср'])
|
||||
break
|
||||
|
||||
plt.plot(labyrinths, lengths, marker='o', label=strat, color=colors[idx]) # добавьте color
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
plt.xlabel('Лабиринт')
|
||||
plt.ylabel('Длина пути ')
|
||||
plt.title('Сравнение длины найденного пути')
|
||||
plt.legend()
|
||||
plt.xticks(rotation=45)
|
||||
plt.tight_layout()
|
||||
plt.savefig('maze_path_length.png', dpi=150)
|
||||
plt.show()
|
||||
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("")
|
||||
|
||||
|
||||
def print_analysis(results):
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
strat_data = {}
|
||||
for r in results:
|
||||
strat = r['стратегия']
|
||||
if strat not in strat_data:
|
||||
strat_data[strat] = {'time': [], 'visited': [], 'labyrinth': []}
|
||||
strat_data[strat]['time'].append(r['время_ср'])
|
||||
strat_data[strat]['visited'].append(r['посещено_ср'])
|
||||
strat_data[strat]['labyrinth'].append(r['лабиринт'])
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
for strat, data in strat_data.items():
|
||||
avg_time = sum(data['time']) / len(data['time'])
|
||||
print(f" {strat}: среднее время {avg_time:.2f} мс")
|
||||
|
||||
|
||||
print(" BFS медленный на большом лабсамый короткий путить находит")
|
||||
print(" DFS быстрый, но не всегда самый короткий")
|
||||
print(" A быстрый и находит самый короткий путь")
|
||||
print(" без выхода лаб. стратегии самые медленные ")
|
||||
print(" в пустом стратегии самые быстрые")
|
||||
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
|
||||
results = run_all_experiments()
|
||||
|
||||
|
||||
print_analysis(results)
|
||||
|
||||
|
||||
try:
|
||||
plot_results(results)
|
||||
except:
|
||||
print("")
|
||||
50
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_empty.txt
Normal file
50
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_empty.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
|||
s
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
e
|
||||
100
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_large.txt
Normal file
100
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_large.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,100 @@
|
|||
s## # # # # # # # ### # ## # # # # # # ### # # # # # ###
|
||||
# ## # ## ### ## # # ## ## # # # ### ## ## #
|
||||
# ## # # # # # ## ## # # # ## # ## # # # # ## # # # #
|
||||
## # # # ##### # # # # # ## # ## # # # # # # # # # # # # #
|
||||
# ### ## # # # # ## ## ## # # # # # ## #
|
||||
# # # # # # ## # ### ## ## # ##### # # # # # ### ## # ### # # #
|
||||
# # # ## ### # # # # # ### # # # ## ##### # #
|
||||
# # ### # # ## ### # # # # # ## # ## ## # ## # ## ## # #
|
||||
# # # ## # # # # ## # # # # # # # # # # # ### ## # # #
|
||||
# # # # # ## # # # # # ## ## ### ###### ## ## ### #
|
||||
## ## # # # # # # ### # # # ### # ## #
|
||||
# # ###### # # # ## # # # ## # # # ## #### # # #
|
||||
## # # # ### # # # # # #### # # # ## # # # #
|
||||
# # # # ### ## ## # # # ## # # # # # ### # # # ### # # #### # ##
|
||||
# ## # # # # # # # # # # # # # # ## ### ## # # ## #
|
||||
### # # # # ## ### # # ## # # # ## # ## # ## #
|
||||
### # # # # ### # # # # # ## # # # # # ## # # ## #
|
||||
# # # # ## # # ### # ## ## # ### # # ### ## #
|
||||
### ## # ## # ## # # # # # # # # # # # ####### ##
|
||||
## ## # # # # ## # # # ## ### ### # # # ### # # # # ## # ###
|
||||
### #### ### # # # # ## ## # #### # # # # # # ## # #
|
||||
### # ## ## # ## ## ## # # # ## # # ## # ## # #
|
||||
# # # # # # # #### ## # # #### ## # ## ## # # #
|
||||
# ## # ## # # # # ### # ## # ## # # ## # # # ## # # #### # #
|
||||
# # ## # # # # # # # # # ## ## # # # ### # #
|
||||
# # # # # # ## # # # ### # ## # # # # ## # # # # # #
|
||||
# # # ### # # # # # ## ## # # ## # # ## # # #
|
||||
## ## ### # # ## # # # # # # # # # # # # # ## ## # # # #
|
||||
# # # # # # ## # # # # # # # ##
|
||||
# # # # # # ## # ## # ## # # # ## ## ## ## ### # # # # # #
|
||||
# # # # # # # #### # ## # # # # ## ## # # # ## # #
|
||||
## # # # # # # # ###### # # ### # # ## # # # # ### ##
|
||||
# # ## # # # # #### # #### # # # ## ## ## #
|
||||
# # # # # # # ## # # # # # ### ### # # # # # # #
|
||||
# # # # ## # # # # # ## # ## # # ## # ## ### # #
|
||||
#### # # # # ## # # # # # ## ### # # # # ### # ## #
|
||||
# # # # ## ## # # # # # # # # # # # # # # # ## ## # # ##
|
||||
# # # # # # ## # # # ## ## # # # # # # ## #
|
||||
# # ## ## ### ## # # ## # # # ## # # # # # # # # #
|
||||
## ## # # # # # # ## ### # # # ## # # ## # ### # ### ##
|
||||
## ## # # # # # # # # # ## # # ## # ### # # # #
|
||||
## # # ## ## ## # # ## # # ## # # # # ## # #
|
||||
## # ## # ## ## # # # # # # # # # # ### # # # # # ## # #
|
||||
# ## ## # # # # # #### ## # # # # # # # # #
|
||||
# # # # # # # # ## # # # # # ### # # # # #### ## ### ####
|
||||
# ## # # #### # # # # #### # # # # # ### # # ### # ## ##
|
||||
## # ## # ## # # # # # # ### # # # # # ## # # #
|
||||
# # # # ## # # # ### #### ## # # # # ## ## ## #
|
||||
## # ## # ## # # # # ## # # # # # # # # # # # ## #
|
||||
# # ## # # # ### # ## # ## # # ### # # # # ### #
|
||||
# # ## # ## #### # # # # # # # ## ## # ## ###
|
||||
# ## # # ## ## # # ## # # # ### # ## # # # # # # # #
|
||||
# # ## # # ## # # # # # # # # # # # ## # ### ##
|
||||
# ## # # # # # # # ## # # ## ## ## # # ## ## # # ## ### ### ####
|
||||
### # # # # # # # ## # # # ## # ## # # # ## # # ## # # # #
|
||||
# # # # # # # # ## ## ### # # # # # # ## # # # #
|
||||
# # # # ## # ### # # # # ## # # # ### # ## ## # # # ##
|
||||
# # # # # ## # ## # # # ### # ## ## # # # # # # # #
|
||||
## ### ## # # # # ## # # # #### # #### # # ## # ## #
|
||||
## ## ## # # # # ## # # ## ## ### # # # # # ### # ### ##
|
||||
# # ### # # # # # # # # # ## # ### # # # ### ## ##
|
||||
# # ## # ## # ## ## # # # ## ## # ## # # ##
|
||||
# # ### # ## ## # # ### # # # # # # ## ## # ##
|
||||
# # #### # # # # # # # ### # # # # # # ## # ### # # ### ###
|
||||
# # ## # # ##### # ## # # ## ## # # # ## # # # ## ##
|
||||
# ### # ## # # ###### ### # ## # ## # # ## # # # # ## ## # ## #
|
||||
# # # # # # # # ## ## # # # ## # # ## ## # # # # #
|
||||
## # ## ## # ### # # # # # # # # ## # # # # # ###### # ##
|
||||
## # # # # ### # # ### ## # # ## # # # # ##### #
|
||||
# # ### # # # # # # ## #### # # ### # # # ## # ##
|
||||
# # ## ## # ## # #### # ## # # # # # ## ## # # # # ## ## #
|
||||
## # # # # ## # # ## # # # ## # # ## # # # # # #
|
||||
# # # ## # # # # ## # ## # # # # # ## # # ##
|
||||
# ## ## # # # # # # ### # ## # # # # # # # # #
|
||||
# # ## # # # # # # # ##### ## ## ### # # ###
|
||||
# # # # # # ## ## ## # # # # # # ## # ##### # ##
|
||||
# # ## # # # ## # # #### # ## # # # # # ## # # #
|
||||
# # # # # ## ## # ## # # # # # #### # ##
|
||||
## # # # # ## # ## ## ## # # ## # # # ## # ## # # #
|
||||
## # # # # # # # ## ### # # # ## # # ## #
|
||||
### # ## # # # ## ## # ### # # # # # ### # # # ##### #
|
||||
## # # ## # ## # # # # # ## # # # ## ####### ### # #
|
||||
#### # # # # # # # # # # ## # ## # # ### # ## # # #
|
||||
# # # # # # # # # # ## # # ## # # # # ## # ### # #
|
||||
# # # # #### ## ## # # # # ## # # # # # # ### ### # ##
|
||||
#### # ## # # # ### ## # ## ## # ## # # ## # #
|
||||
# # ## # # # # # # # # ## # # ## # # ### # ##
|
||||
# # # # ## ## # # ## # # # # ## # ## ##
|
||||
### ## # # # ## ## ## ## # # # ## ## # # # # # # # # # ## # # #
|
||||
## # # # # # # # # # # ## #### # # ## ### ### ## # # #
|
||||
# # ##### # # # ## ## # # ## ## # # ## # #### ##### # # ## ##
|
||||
# # # # # # ## # # # # # # # # # # ## #
|
||||
## ### # # ## ## # ## ## ## # # ## # # ### # # ## ### #
|
||||
# # # ## # ## # # # ## # # # # ## # # # #
|
||||
# # # # # #### # # # ## # # # ## # # # # # # # # # #
|
||||
# # # ## # # ## # # ### # # ## # # ## # # ##
|
||||
# # # ## # # ### # # # # # ## ## ##
|
||||
# # # # ### # # # # # # # # # # # ## ## # ### # ## # # # #
|
||||
# ###### # # ## ## ## # ### # # # ## # # # #####
|
||||
# ## # # # # ## # # # # # # # # #### # # e
|
||||
50
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_medium.txt
Normal file
50
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_medium.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,50 @@
|
|||
s # ## # # ### # ## # # #
|
||||
## # # ## ## # # # #
|
||||
# # ## # # # # ##
|
||||
### # # # # # # ## ## # ## # #
|
||||
# # # ## # # # # ## # #
|
||||
# # # # ## # ## # # #
|
||||
## # # # # # # # ## # #
|
||||
# ## # # # ## # ## # # # # #
|
||||
## # # # # ## # # ## # ##
|
||||
# # # # # ## # # ## # # #
|
||||
# # # # ## # # # # ## # ## # #
|
||||
# ## # # # # # # # ## ##
|
||||
## # ## ### # # # ## # ##
|
||||
##### ### # # # # ## # # # #
|
||||
# # ### ## # ## ## #### ###
|
||||
## # # # # ### # # ## # #
|
||||
# # ## # # # # # # ##
|
||||
## # # # ### # ## # # ## # # ## ##
|
||||
# #### # # # # # ### # ##
|
||||
# ## # ## # # ## ### ## ### #
|
||||
# # ### ## # # # ##
|
||||
# # ## # # # # # # #
|
||||
# ## # ### #### # ## # ### ## # #
|
||||
# # ## # # # # # # #
|
||||
# # ##### # # # # # # # ## # ##
|
||||
## # # # # ## ## # ## ## #
|
||||
# # # # # # # ## # # #
|
||||
## # # # ## # # ## # #
|
||||
# ### # # # # # # # # # ###
|
||||
### # # # # # ### # # # # # ##
|
||||
# # # # # ## # # # # # ##
|
||||
# ## ## ## # # # # # # ## #
|
||||
# #### # # # ## # ## #
|
||||
## # # # # ## # # # # #
|
||||
## # ## ## # # # ## # # ## #
|
||||
# # # # # # # # # # ### # # #
|
||||
# # ## # # # # # ###
|
||||
# # #### ##
|
||||
# # ## # # ## ### # # ##
|
||||
##### # # # # # # # # # #
|
||||
## # # # # # #
|
||||
# # ## ## # # # # ## ### # #
|
||||
# # ### ## ### ### # ## # #
|
||||
## # ### # ## # # # #
|
||||
# # # # # ## # # # # #
|
||||
# # ## # # ## ### # # # #
|
||||
# # # # # ## # ### #
|
||||
## # # ## # # #
|
||||
# # ## # ### # ### # ## # ## # ##
|
||||
# # # # # # # ## # # e
|
||||
20
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_no_exit.txt
Normal file
20
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_no_exit.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,20 @@
|
|||
s ## ###
|
||||
# # # # # ##
|
||||
# # # # #
|
||||
# # ##
|
||||
# # # # #
|
||||
# # ### # #
|
||||
# # # # #
|
||||
# # ## ## ###
|
||||
# ## #
|
||||
# # ###
|
||||
# # # # #
|
||||
### # #
|
||||
# # # #
|
||||
## # # # #
|
||||
## # # # # ##
|
||||
# # #
|
||||
# #
|
||||
# # # #
|
||||
# # #
|
||||
# # # # ## #
|
||||
BIN
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_path_length.png
Normal file
BIN
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_path_length.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 101 KiB |
|
|
@ -1,10 +1,10 @@
|
|||
s
|
||||
s #
|
||||
|
||||
# # #
|
||||
# ##
|
||||
# ##
|
||||
## ##
|
||||
# ##
|
||||
#
|
||||
#
|
||||
e
|
||||
#
|
||||
# #
|
||||
# #
|
||||
# #
|
||||
#
|
||||
# #
|
||||
#
|
||||
# # e
|
||||
|
|
|
|||
BIN
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_time_comparison.png
Normal file
BIN
BorisovMI/lab_2/docs/data/maze_time_comparison.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 103 KiB |
252
BorisovMI/lab_2/docs/data/report2.md
Normal file
252
BorisovMI/lab_2/docs/data/report2.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,252 @@
|
|||
# Отчёт: Задание 2 — Поиск выхода из лабиринта
|
||||
|
||||
## 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
|
||||
|
||||
## Выбранные паттерны и их обоснование
|
||||
|
||||
### Builder
|
||||
|
||||
Для загрузки лабиринта из файла был использован паттерн Builder.
|
||||
Создан интерфейс:
|
||||
class MazeBuilder():
|
||||
и его реализация:
|
||||
class TextFileMazeBuilder(MazeBuilder):
|
||||
Преимущества использования Builder:
|
||||
пользоватеь не знает деталей создания лабиринта;
|
||||
можно добавить новые форматы (JSON, XML, бинарный);
|
||||
код загрузки изолирован от остальной программы.
|
||||
|
||||
### Strategy
|
||||
|
||||
Для алгоритмов поиска пути использован паттерн Strategy
|
||||
Создан общий интерфейс:
|
||||
class PathFindingStrategy():
|
||||
Реализованы стратегии:
|
||||
BFSStrategy;
|
||||
DFSStrategy;
|
||||
AStrategy;
|
||||
Каждая стратегия реализует собственный алгоритм поиска пути по правилам.
|
||||
Преимущества паттерна:
|
||||
алгоритмы можно менять во время выполнения;
|
||||
код MazeSolver не зависит от конкретного алгоритма;
|
||||
новые алгоритмы можно добавлять без изменения существующего кода.
|
||||
|
||||
### Observer
|
||||
|
||||
Для уведомления интерфейса о событиях использован паттерн Observer
|
||||
Создан интерфейс:
|
||||
class Observer():
|
||||
и реализация:
|
||||
class ConsoleView(Observer):
|
||||
MazeSolver хранит список наблюдателей и уведомляет их о событиях:
|
||||
начало поиска;
|
||||
окончание поиска;
|
||||
перемещение игрока.
|
||||
Преимущества:
|
||||
логика интерфейса отделена от логики поиска;
|
||||
можно легко добавить графический интерфейс;
|
||||
|
||||
### Command
|
||||
|
||||
Для пошагового перемещения игрока использован паттерн Command.
|
||||
Создан интерфейс:
|
||||
class Command():
|
||||
и реализация:
|
||||
class MoveCommand(Command):
|
||||
Каждая команда умеет:
|
||||
execute() — выполнить действие;
|
||||
undo() — отменить действие
|
||||
Преимущества:
|
||||
поддержка undo;
|
||||
возможность расширения системы команд
|
||||
|
||||
## Листинги ключевых классов
|
||||
|
||||
### Паттерн Strategy
|
||||
|
||||
class PathFindingStrategy:
|
||||
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||
pass
|
||||
|
||||
|
||||
class BFSStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||
if exit is None:
|
||||
return []
|
||||
queue = deque([start])
|
||||
visited = {start}
|
||||
parent = {start: None}
|
||||
|
||||
while queue:
|
||||
current = queue.popleft()
|
||||
|
||||
if current == exit:
|
||||
return self._reconstruct_path(parent, start, exit)
|
||||
|
||||
for neighbor in maze.getNeighbors(current):
|
||||
if neighbor not in visited:
|
||||
visited.add(neighbor)
|
||||
parent[neighbor] = current
|
||||
queue.append(neighbor)
|
||||
|
||||
return []
|
||||
class AStrategy(PathFindingStrategy):
|
||||
def _heuristic(self, cell, exit):
|
||||
if exit is None:
|
||||
return 0
|
||||
return abs(cell.x - exit.x) + abs(cell.y - exit.y)
|
||||
|
||||
def findPath(self, maze, start, exit):
|
||||
if exit is None:
|
||||
return []
|
||||
open_set = []
|
||||
heapq.heappush(open_set, (0, start))
|
||||
|
||||
came_from = {start: None}
|
||||
g_score = {start: 0}
|
||||
|
||||
while open_set:
|
||||
current = heapq.heappop(open_set)[1]
|
||||
|
||||
if current == exit:
|
||||
return self._reconstruct_path(came_from, start, exit)
|
||||
|
||||
for neighbor in maze.getNeighbors(current):
|
||||
tentative_g = g_score[current] + 1
|
||||
|
||||
if neighbor not in g_score or tentative_g < g_score[neighbor]:
|
||||
came_from[neighbor] = current
|
||||
g_score[neighbor] = tentative_g
|
||||
f_score = tentative_g + self._heuristic(neighbor, exit)
|
||||
heapq.heappush(open_set, (f_score, neighbor))
|
||||
|
||||
return []
|
||||
|
||||
### Паттерн Command
|
||||
|
||||
class Command:
|
||||
def execute(self): pass
|
||||
def undo(self): pass
|
||||
|
||||
class MoveCommand(Command):
|
||||
def __init__(self, player, direction, maze):
|
||||
self.player = player
|
||||
self.dx, self.dy = direction
|
||||
self.maze = maze
|
||||
self.executed = False
|
||||
|
||||
def execute(self):
|
||||
new_x = self.player.currentCell.x + self.dx
|
||||
new_y = self.player.currentCell.y + self.dy
|
||||
new_cell = self.maze.getCell(new_x, new_y)
|
||||
if new_cell and new_cell.isPassable():
|
||||
self.player.moveTo(new_cell)
|
||||
self.executed = True
|
||||
return True
|
||||
return False
|
||||
|
||||
def undo(self):
|
||||
if self.executed:
|
||||
self.player.undoMove()
|
||||
self.executed = False
|
||||
return True
|
||||
return False
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## Результаты
|
||||
|
||||
| Лабиринт | Стратегия | Время (с) | Посещено | Длина пути | Путь найден |
|
||||
|---|---|---|---|---|
|
||||
| маленький (10x10) | BFS | 0.9148200158961117 | 19.0 | 19.0 | True |
|
||||
| маленький (10x10) | DFS | 0.717819994315505 | 39.0 | 39.0 | True |
|
||||
| маленький (10x10) | A | 1.577159995213151 | 19.0 | 19.0 | True |
|
||||
| средний (50x50) | BFS | 14.496059995144606 | 99.0 | 99.0 | True |
|
||||
| средний (50x50) | DFS | 8.470179990399629 | 393.0 | 393.0 |True |
|
||||
| средний (50x50) | A | 9.11291999509558 | 99.0 |99.0 | True |
|
||||
| большой (100x100) | BFS | 0.013179995585232973 | 0.0 | 0.0 | False |
|
||||
| большой (100x100) | A | 0.013079994823783636 | 0.0 | 0.0 | False |
|
||||
| пустой (50x50) | BFS | 29.2012800113298 | 99.0 | 99.0 | True |
|
||||
| пустой (50x50) | DFS | 13.176999986171722 | 1275.0 | 1275.0 | True |
|
||||
| пустой (50x50) | A | 50.366899999789894 | 99.0 | 99.0 | True |
|
||||
| без выхода (20x20) | BFS | 0.004239997360855341 | 0.0 | 0.0 | False |
|
||||
| без выхода (20x20) | DFS | 0.006399990525096655 | 0.0 | 0.0 | False |
|
||||
| без выхода (20x20) | A | 0.008680007886141539 | 0.0 | 0.0 | False |
|
||||
|
||||
### Графики
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## Анализ эффективности алгоритмов
|
||||
|
||||
В ходе экспериментов были получены следующие результаты.
|
||||
|
||||
### BFS
|
||||
Преимущества:
|
||||
всегда находит кратчайший путь;
|
||||
простая реализация.
|
||||
Недостатки:
|
||||
посещает большое количество клеток;
|
||||
требует много памяти.
|
||||
Выходит, что наиболее эффективен в небольших невзвешенных лабиринтах.
|
||||
|
||||
### DFS
|
||||
Преимущества:
|
||||
простая реализация;
|
||||
самым быстрым находит произвольный путь.
|
||||
Недостатки:
|
||||
не гарантирует кратчайший путь;
|
||||
может уходить в тупики.
|
||||
Подходит для быстрого поиска любого решения.
|
||||
|
||||
### A
|
||||
Преимущества:
|
||||
высокая скорость;
|
||||
посещает меньше клеток;
|
||||
Недостатки:
|
||||
требует выбора хорошей эвристики.
|
||||
Показал хорошие результаты на больших лабиринтах.
|
||||
|
||||
## Анализ применимости паттернов
|
||||
|
||||
### Builder
|
||||
Без Builder код загрузки лабиринта был бы жёстко связан с классом Maze, а добавление нового формата потребовало бы изменения существующего кода.
|
||||
Strategy
|
||||
Без Strategy пришлось бы:
|
||||
хранить все алгоритмы внутри одного класса;
|
||||
использовать большое количество условных операторов;
|
||||
изменять код MazeSolver при добавлении новых алгоритмов
|
||||
Strategy помог полностью отделить алгоритмы друг от друга.
|
||||
|
||||
### Observer
|
||||
Без Observer логика интерфейса смешивалась бы с логикой поиска.
|
||||
Это усложнило бы:
|
||||
добавление GUI;
|
||||
логирование;
|
||||
визуализацию.
|
||||
|
||||
### Command
|
||||
Без Command было бы сложно реализовать:
|
||||
undo;
|
||||
историю действий;
|
||||
расширяемую систему управления.
|
||||
|
||||
## Выводы
|
||||
|
||||
### В проекте были успешно реализованы:
|
||||
загрузка лабиринта из файла;
|
||||
несколько алгоритмов поиска пути;
|
||||
визуализация;
|
||||
система наблюдателей;
|
||||
система команд;
|
||||
экспериментальное сравнение алгоритмов.
|
||||
|
||||
### Использование паттернов GoF позволило:
|
||||
сделать архитектуру гибкой;
|
||||
уменьшить связанность компонентов;
|
||||
упростить расширение программы;
|
||||
облегчить сопровождение кода.
|
||||
16
BorisovMI/lab_2/docs/data/resultslab.csv
Normal file
16
BorisovMI/lab_2/docs/data/resultslab.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,16 @@
|
|||
лабиринт,стратегия,время_ср,время_мин,время_макс,посещено_ср,длина_пути_ср,путь_найден
|
||||
маленький (10x10),BFS,0.9148200158961117,0.8840999798849225,0.9673000313341618,19.0,19.0,True
|
||||
маленький (10x10),DFS,0.717819994315505,0.5779999773949385,0.8650000090710819,39.0,39.0,True
|
||||
маленький (10x10),A,1.577159995213151,1.531599962618202,1.7019000370055437,19.0,19.0,True
|
||||
средний (50x50),BFS,14.496059995144606,12.946999981068075,18.392199999652803,99.0,99.0,True
|
||||
средний (50x50),DFS,8.470179990399629,7.544599997345358,9.55930002965033,393.0,393.0,True
|
||||
средний (50x50),A,9.11291999509558,8.53859999915585,9.788900031708181,99.0,99.0,True
|
||||
большой (100x100),BFS,0.013179995585232973,0.009100011084228754,0.026200024876743555,0.0,0.0,False
|
||||
большой (100x100),DFS,0.012619991321116686,0.008300004992634058,0.026499968953430653,0.0,0.0,False
|
||||
большой (100x100),A,0.013079994823783636,0.008699949830770493,0.027500034775584936,0.0,0.0,False
|
||||
пустой (50x50),BFS,29.2012800113298,19.71900003263727,47.252200020011514,99.0,99.0,True
|
||||
пустой (50x50),DFS,13.176999986171722,12.441499973647296,13.887099979911,1275.0,1275.0,True
|
||||
пустой (50x50),A,50.366899999789894,47.1535999677144,60.296199982985854,99.0,99.0,True
|
||||
без выхода (20x20),BFS,0.004239997360855341,0.002700020559132099,0.00909995287656784,0.0,0.0,False
|
||||
без выхода (20x20),DFS,0.006399990525096655,0.003200024366378784,0.012699980288743973,0.0,0.0,False
|
||||
без выхода (20x20),A,0.008680007886141539,0.005399982910603285,0.01810002140700817,0.0,0.0,False
|
||||
|
Loading…
Reference in New Issue
Block a user