diff --git a/groshevava/docs/data/builders.py b/groshevava/docs/data/builders.py new file mode 100644 index 0000000..3235376 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/builders.py @@ -0,0 +1,75 @@ +# maze_solver/builders.py +from abc import ABC, abstractmethod +from models import Cell, Maze + + +class MazeBuilder(ABC): + """Интерфейс строителя лабиринта.""" + @abstractmethod + def buildFromFile(self, filename: str) -> Maze: + """Строит объект Maze из файла.""" + pass + + +class TextFileMazeBuilder(MazeBuilder): + """Строитель для текстового формата: ■ стена, ' ' проход, S старт, E выход.""" + + # Поддерживаемые символы стен + WALL_SYMBOLS = {'#', '■', '█', '▓', '▒', '░'} + + def __init__(self, require_exit: bool = True): + """ + Args: + require_exit: Если False, позволяет создавать лабиринты без выхода + """ + self.require_exit = require_exit + + def buildFromFile(self, filename: str) -> Maze: + with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f: + lines = f.readlines() + + # Убираем символы новой строки и пустые строки в конце файла + cleaned_lines = [line.rstrip('\n') for line in lines if line.strip() != ''] + + if not cleaned_lines: + raise ValueError("Файл лабиринта пуст") + + height = len(cleaned_lines) + width = len(cleaned_lines[0]) + + grid = [] + start_cell = None + exit_cell = None + + for y, line in enumerate(cleaned_lines): + row = [] + if len(line) != width: + raise ValueError( + f"Строка {y} имеет длину {len(line)}, ожидалось {width}. " + f"Лабиринт должен быть прямоугольным." + ) + + for x, char in enumerate(line): + is_wall = char in self.WALL_SYMBOLS + cell = Cell(x, y, is_wall) + + if char == 'S': + cell.isStart = True + start_cell = cell + elif char == 'E': + cell.isExit = True + exit_cell = cell + + row.append(cell) + grid.append(row) + + if not start_cell: + raise ValueError("В лабиринте не найдена стартовая позиция (S)") + + if self.require_exit and not exit_cell: + raise ValueError("В лабиринте не найдена выходная позиция (E)") + + maze = Maze(width, height, grid) + maze.start = start_cell + maze.exit = exit_cell + return maze \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/empty_maze.txt b/groshevava/docs/data/empty_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..87c27f3 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/empty_maze.txt @@ -0,0 +1,10 @@ +■■■■■■■■■■ +■S ■ +■ ■ +■ ■ +■ ■ +■ ■ +■ ■ +■ ■ +■ E■ +■■■■■■■■■■ \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/large_maze.txt b/groshevava/docs/data/large_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..837792d --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/large_maze.txt @@ -0,0 +1,100 @@ +■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ +■S ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■ ■ ■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■■■■■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■■■■■ ■■■■■■■ ■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■■■■■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■■■■■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■■■■■■■■■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■■■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■ 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■ +■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■■■ ■ ■ ■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ 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b/groshevava/docs/data/main.py @@ -0,0 +1,201 @@ +from builders import TextFileMazeBuilder +from strategies import BFSStrategy, DFSStrategy, AStarStrategy +from solver import MazeSolver +from observers import ConsoleView +from experiments import run_experiments, save_to_csv +import random + +WALL = '■' +PASSAGE = ' ' +START = 'S' +EXIT = 'E' + + +def generate_maze_prim(size: int, filename: str, label: str): + random.seed(hash(filename) % 10000) + + grid = [[WALL for _ in range(size)] for _ in range(size)] + + start_x, start_y = 1, 1 + grid[start_y][start_x] = PASSAGE + + walls = [] + + for dx, dy in [(0, -1), (0, 1), (-1, 0), (1, 0)]: + wall_x = start_x + dx + wall_y = start_y + dy + cell_x = start_x + 2*dx + cell_y = start_y + 2*dy + + if 0 <= cell_x < size and 0 <= cell_y < size: + if grid[wall_y][wall_x] == WALL: + walls.append((wall_x, wall_y, start_x, start_y, cell_x, cell_y)) + + while walls: + idx = random.randint(0, len(walls) - 1) + wall_x, wall_y, from_x, from_y, to_x, to_y = walls.pop(idx) + + if grid[to_y][to_x] == WALL: + grid[wall_y][wall_x] = PASSAGE + grid[to_y][to_x] = PASSAGE + + for dx, dy in [(0, -1), (0, 1), (-1, 0), (1, 0)]: + new_wall_x = to_x + dx + new_wall_y = to_y + dy + new_cell_x = to_x + 2*dx + new_cell_y = to_y + 2*dy + + if 0 <= new_cell_x < size and 0 <= new_cell_y < size: + if grid[new_wall_y][new_wall_x] == WALL: + walls.append((new_wall_x, new_wall_y, to_x, to_y, new_cell_x, new_cell_y)) + + grid[1][1] = START + grid[size-2][size-2] = EXIT + + with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f: + for row in grid: + f.write(''.join(row) + '\n') + + print(f"✓ {label}: {filename}") + + +def generate_small_maze(filename='small_maze.txt'): + maze = [ + "■■■■■■■■■■", + "■S ■", + "■ ■■■■ ■ ■", + "■ ■ ■ ■ ■", + "■ ■ ■■ ■ ■", + "■ ■ ■ ■", + "■ ■■■■■■ ■", + "■ ■", + "■ ■■■■■■■■", + "■ E■", + "■■■■■■■■■■" + ] + + with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f: + f.write('\n'.join(maze)) + print(f"Маленький лабиринт 10x10: {filename}") + + +def generate_no_exit_maze(filename='no_exit_maze.txt'): + maze = [ + "■■■■■■■■■■", + "■S ■", + "■ ■■■■ ■ ■", + "■ ■ ■ ■ ■", + "■ ■ ■■ ■ ■", + "■ ■ ■ ■", + "■ ■■■■■■ ■", + "■ ■", + "■ ■■■■■■■■", + "■ ■■■■■■", + "■■■■■E■■■■" + ] + + with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f: + f.write('\n'.join(maze)) + print(f"Лабиринт без выхода 10x10: {filename}") + + +def generate_empty_maze(filename='empty_maze.txt'): + size = 10 + maze = [] + maze.append(WALL * size) + + for i in range(size - 2): + if i == 0: + row = WALL + START + PASSAGE * (size - 3) + WALL + elif i == size - 3: + row = WALL + PASSAGE * (size - 3) + EXIT + WALL + else: + row = WALL + PASSAGE * (size - 2) + WALL + maze.append(row) + + maze.append(WALL * size) + + with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f: + f.write('\n'.join(maze)) + print(f"Пустой лабиринт 10x10: {filename}") + + +def main(): + print("=" * 60) + print("ГЕНЕРАЦИЯ ЛАБИРИНТОВ") + print("=" * 60) + + generate_small_maze('small_maze.txt') + generate_maze_prim(50, 'medium_maze.txt', 'Средний лабиринт 50x50') + generate_maze_prim(100, 'large_maze.txt', 'Большой лабиринт 100x100') + generate_no_exit_maze('no_exit_maze.txt') + generate_empty_maze('empty_maze.txt') + + print("\n" + "=" * 60) + print("ДЕМОНСТРАЦИЯ НА МАЛЕНЬКОМ ЛАБИРИНТЕ") + print("=" * 60) + + builder = TextFileMazeBuilder() + maze = builder.buildFromFile('small_maze.txt') + + print(f"Размер: {maze.width}x{maze.height}") + print(f"Старт: ({maze.start.x}, {maze.start.y})") + print(f"Выход: ({maze.exit.x}, {maze.exit.y})") + + view = ConsoleView() + solver = MazeSolver(maze) + solver.attach(view) + + strategies = { + "BFS (поиск в ширину)": BFSStrategy(), + "DFS (поиск в глубину)": DFSStrategy(), + "A*": AStarStrategy() + } + + for name, strat in strategies.items(): + print(f"\n{'─' * 40}") + print(f"Стратегия: {name}") + + solver.setStrategy(strat) + path, stats = solver.solve() + + if path: + print(f"Путь найден! Длина: {len(path)} шагов") + print(f" Время: {stats.time_ms:.3f} мс | Посещено: {stats.visited_count}") + view.render(maze, path=path) + else: + print("Путь не найден!") + + # Эксперименты + print("\n" + "=" * 60) + print("ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА ВСЕХ ЛАБИРИНТАХ") + print("=" * 60) + + test_mazes = {} + maze_files = [ + ("Маленький (10x10)", "small_maze.txt"), + ("Средний (50x50)", "medium_maze.txt"), + ("Большой (100x100)", "large_maze.txt"), + ("Без выхода (10x10)", "no_exit_maze.txt"), + ("Пустой (10x10)", "empty_maze.txt") + ] + + for name, filename in maze_files: + try: + test_mazes[name] = builder.buildFromFile(filename) + m = test_mazes[name] + print(f"{name} загружен ({m.width}x{m.height})") + except Exception as e: + print(f"Ошибка {name}: {e}") + + if test_mazes: + print(f"\nЗапуск тестов (по 3 прогона)...") + results = run_experiments(test_mazes, strategies, runs=3) + save_to_csv(results) + + print("ГОТОВО! Графики: python visualize_results.py") + + + +if __name__ == "__main__": + main() diff --git a/groshevava/docs/data/maze_experiment_results.csv b/groshevava/docs/data/maze_experiment_results.csv new file mode 100644 index 0000000..3fae22f --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/maze_experiment_results.csv @@ -0,0 +1,16 @@ +maze,strategy,time_ms,visited,path_length +Маленький (10x10),BFS (поиск в ширину),0.1492,44.0,16.0 +Маленький (10x10),DFS (поиск в глубину),0.095,30.0,30.0 +Маленький (10x10),A* (A-star),0.1717,39.0,16.0 +Средний (50x50),BFS (поиск в ширину),3.6384,1243.0,97.0 +Средний (50x50),DFS (поиск в глубину),1.9872,614.0,97.0 +Средний (50x50),A* (A-star),2.048,444.0,97.0 +Большой (100x100),BFS (поиск в ширину),16.6951,4997.0,213.0 +Большой (100x100),DFS (поиск в глубину),10.7515,3610.0,213.0 +Большой (100x100),A* (A-star),13.2112,2836.0,213.0 +Без выхода (10x10),BFS (поиск в ширину),0,0,0 +Без выхода (10x10),DFS (поиск в глубину),0,0,0 +Без выхода (10x10),A* (A-star),0,0,0 +Пустой (10x10),BFS (поиск в ширину),0.1921,64.0,15.0 +Пустой (10x10),DFS (поиск в глубину),0.1362,43.0,29.0 +Пустой (10x10),A* (A-star),0.2633,64.0,15.0 diff --git a/groshevava/docs/data/medium_maze.txt b/groshevava/docs/data/medium_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..95de1ec --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/medium_maze.txt @@ -0,0 +1,50 @@ +■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ +■S■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■■■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■■■ ■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■■■■■■■ ■■■■■■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■ ■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■ ■■■ ■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■■■ ■■■■■ ■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■■■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■ ■ ■■■ ■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■■■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■ ■■■ ■■■■■ ■ ■ ■ ■■■ +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ +■■■ ■■■ ■ ■■■■■■■ ■ ■ ■■■ ■ ■■■ ■■■ ■ ■■■■■ ■■■ E +■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ diff --git a/groshevava/docs/data/models.py b/groshevava/docs/data/models.py new file mode 100644 index 0000000..0ddb4ff --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/models.py @@ -0,0 +1,46 @@ +# maze_solver/models.py +from typing import Optional, List + + +class Cell: + """Представляет одну клетку лабиринта.""" + def __init__(self, x: int, y: int, is_wall: bool = False): + self.x = x + self.y = y + self.isWall = is_wall + self.isStart = False + self.isExit = False + + def isPassable(self) -> bool: + """Можно ли пройти через клетку.""" + return not self.isWall + + def __repr__(self): + return f"Cell({self.x}, {self.y}, Wall={self.isWall})" + + +class Maze: + """Хранит полную карту лабиринта.""" + def __init__(self, width: int, height: int, grid: Optional[List[List[Cell]]] = None): + self.width = width + self.height = height + self.grid = grid if grid else [] + self.start: Optional[Cell] = None + self.exit: Optional[Cell] = None + + def getCell(self, x: int, y: int) -> Optional[Cell]: + """Безопасное получение клетки по координатам.""" + if 0 <= x < self.width and 0 <= y < self.height: + return self.grid[y][x] + return None + + def getNeighbors(self, cell: Cell) -> List[Cell]: + """Возвращает список соседних ПРОХОДИМЫХ клеток.""" + neighbors = [] + directions = [(0, -1), (0, 1), (-1, 0), (1, 0)] # up, down, left, right + for dx, dy in directions: + nx, ny = cell.x + dx, cell.y + dy + neighbor = self.getCell(nx, ny) + if neighbor and neighbor.isPassable(): + neighbors.append(neighbor) + return neighbors \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/no_exit_maze.txt b/groshevava/docs/data/no_exit_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..31658c0 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/no_exit_maze.txt @@ -0,0 +1,11 @@ +■■■■■■■■■■ +■S ■ +■ ■■■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■■ ■ +■ ■ +■ ■■■■■■■■ +■ ■■■■■■ +■■■■■E■■■■ \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/observers.py b/groshevava/docs/data/observers.py new file mode 100644 index 0000000..effd9a3 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/observers.py @@ -0,0 +1,60 @@ +import os +from abc import ABC, abstractmethod +from typing import Optional, List +from models import Maze, Cell + + +class Observer(ABC): + @abstractmethod + def update(self, event: str, data=None): + pass + + +class ConsoleView(Observer): + WALL_CHAR = '■' + START_CHAR = 'S' + EXIT_CHAR = 'E' + PATH_CHAR = '•' + PLAYER_CHAR = 'P' + PASSAGE_CHAR = ' ' + + def update(self, event: str, data=None): + if event == "search_started": + print(f"\n Запущен поиск с помощью: {data['strategy']}") + elif event == "path_found": + stats = data['stats'] + print(f" Путь найден! {stats}") + elif event == "path_not_found": + stats = data['stats'] + print(f" Путь НЕ найден. {stats}") + elif event == "step": + self.render(data['maze'], data['current'], data.get('path')) + + @staticmethod + def render(maze: Maze, player_pos: Optional[Cell] = None, path: Optional[List[Cell]] = None): + os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear') + path_set = set(path) if path else set() + + print("┌" + "─" * maze.width + "┐") + + for y in range(maze.height): + row_str = "│" + for x in range(maze.width): + cell = maze.getCell(x, y) + + if player_pos and cell == player_pos: + row_str += ConsoleView.PLAYER_CHAR + elif cell.isStart: + row_str += ConsoleView.START_CHAR + elif cell.isExit: + row_str += ConsoleView.EXIT_CHAR + elif cell in path_set: + row_str += ConsoleView.PATH_CHAR + elif cell.isWall: + row_str += ConsoleView.WALL_CHAR + else: + row_str += ConsoleView.PASSAGE_CHAR + row_str += "│" + print(row_str) + + print("└" + "─" * maze.width + "┘") \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/small_maze.txt b/groshevava/docs/data/small_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..5d0835f --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/small_maze.txt @@ -0,0 +1,11 @@ +■■■■■■■■■■ +■S ■ +■ ■■■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ ■ +■ ■ ■■ ■ ■ +■ ■ ■ ■ +■ ■■■■■■ ■ +■ ■ +■ ■■■■■■■■ +■ E■ +■■■■■■■■■■ \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/solver.py b/groshevava/docs/data/solver.py new file mode 100644 index 0000000..90b7903 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/solver.py @@ -0,0 +1,61 @@ +import time +from typing import List, Tuple, Optional +from models import Maze, Cell +from strategies import PathFindingStrategy + + +class SearchStats: + def __init__(self, time_ms: float, visited: int, path_length: int): + self.time_ms = time_ms + self.visited_count = visited + self.path_length = path_length + + def __str__(self): + return (f"Время: {self.time_ms:.4f} мс | " + f"Посещено: {self.visited_count} | " + f"Длина пути: {self.path_length}") + + +class MazeSolver: + def __init__(self, maze: Maze, strategy: Optional[PathFindingStrategy] = None): + self.maze = maze + self.strategy = strategy + self._observers = [] + + def setStrategy(self, strategy: PathFindingStrategy): + self.strategy = strategy + + def attach(self, observer): + self._observers.append(observer) + + def detach(self, observer): + self._observers.remove(observer) + + def _notify(self, event: str, data=None): + for observer in self._observers: + observer.update(event, data) + + def solve(self) -> Tuple[List[Cell], SearchStats]: + if not self.strategy: + raise ValueError("Стратегия поиска не установлена.") + if not self.maze.start or not self.maze.exit: + raise ValueError("В лабиринте не определены старт или выход.") + + self._notify("search_started", {"strategy": type(self.strategy).__name__}) + + start_time = time.perf_counter() + path = self.strategy.findPath(self.maze, self.maze.start, self.maze.exit) + end_time = time.perf_counter() + + elapsed_ms = (end_time - start_time) * 1000 + visited = self.strategy.visited_count + path_len = len(path) + + stats = SearchStats(elapsed_ms, visited, path_len) + + if path: + self._notify("path_found", {"path": path, "stats": stats}) + else: + self._notify("path_not_found", {"stats": stats}) + + return path, stats \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/strategies.py b/groshevava/docs/data/strategies.py new file mode 100644 index 0000000..4120d27 --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/strategies.py @@ -0,0 +1,104 @@ +from abc import ABC, abstractmethod +from collections import deque +import heapq +from typing import List, Dict, Optional +from models import Cell, Maze + + +class PathFindingStrategy(ABC): + def __init__(self): + self.visited_count = 0 + + @abstractmethod + def findPath(self, maze: Maze, start: Cell, exit: Cell) -> List[Cell]: + pass + + def _reconstruct_path(self, parent: Dict[Cell, Optional[Cell]], current: Cell) -> List[Cell]: + path = [] + while current: + path.append(current) + current = parent.get(current) + return path[::-1] + + +class BFSStrategy(PathFindingStrategy): + def findPath(self, maze: Maze, start: Cell, exit: Cell) -> List[Cell]: + self.visited_count = 0 + queue = deque([start]) + visited = {start} + parent = {start: None} + + while queue: + current = queue.popleft() + self.visited_count += 1 + + if current == exit: + return self._reconstruct_path(parent, current) + + for neighbor in maze.getNeighbors(current): + if neighbor not in visited: + visited.add(neighbor) + parent[neighbor] = current + queue.append(neighbor) + return [] + + +class DFSStrategy(PathFindingStrategy): + def findPath(self, maze: Maze, start: Cell, exit: Cell) -> List[Cell]: + self.visited_count = 0 + stack = [start] + visited = {start} + parent = {start: None} + + while stack: + current = stack.pop() + self.visited_count += 1 + + if current == exit: + return self._reconstruct_path(parent, current) + + for neighbor in maze.getNeighbors(current): + if neighbor not in visited: + visited.add(neighbor) + parent[neighbor] = current + stack.append(neighbor) + return [] + + +class AStarStrategy(PathFindingStrategy): + + @staticmethod + def _heuristic(a: Cell, b: Cell) -> int: + return abs(a.x - b.x) + abs(a.y - b.y) + + def findPath(self, maze: Maze, start: Cell, exit: Cell) -> List[Cell]: + self.visited_count = 0 + counter = 0 + open_set = [] + heapq.heappush(open_set, (0, counter, start)) + counter += 1 + + came_from = {start: None} + g_score = {start: 0} + visited = set() + + while open_set: + _, _, current = heapq.heappop(open_set) + self.visited_count += 1 + + if current == exit: + return self._reconstruct_path(came_from, current) + + if current in visited: + continue + visited.add(current) + + for neighbor in maze.getNeighbors(current): + tentative_g_score = g_score[current] + 1 + if neighbor not in g_score or tentative_g_score < g_score[neighbor]: + came_from[neighbor] = current + g_score[neighbor] = tentative_g_score + f_score = tentative_g_score + self._heuristic(neighbor, exit) + heapq.heappush(open_set, (f_score, counter, neighbor)) + counter += 1 + return [] \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/unreachable_maze.txt b/groshevava/docs/data/unreachable_maze.txt new file mode 100644 index 0000000..bc0c7ce --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/unreachable_maze.txt @@ -0,0 +1,11 @@ +########## +#S # +# ##### # +# # # # +# # # # ## +# # # # +##### # ## +# # # +# ##### # +# ###### +#####E#### \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/data/visualize_results.py b/groshevava/docs/data/visualize_results.py new file mode 100644 index 0000000..1cca2df --- /dev/null +++ b/groshevava/docs/data/visualize_results.py @@ -0,0 +1,163 @@ +import matplotlib.pyplot as plt +import numpy as np +import csv +from typing import Dict, List +import os + +plt.style.use('seaborn-v0_8-darkgrid') + +def load_results(filename: str = 'maze_experiment_results.csv') -> List[Dict]: + if not os.path.exists(filename): + print(f"Файл {filename} не найден! Сначала запустите main.py") + return [] + + with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f: + reader = csv.DictReader(f) + results = [] + for row in reader: + row['time_ms'] = float(row['time_ms']) + row['visited'] = int(float(row['visited'])) + row['path_length'] = int(float(row['path_length'])) + results.append(row) + return results + +def organize_data(results: List[Dict]) -> Dict: + data = {} + for row in results: + maze = row['maze'] + strategy = row['strategy'].split('(')[0].strip() + + if maze not in data: + data[maze] = {} + if strategy not in data[maze]: + data[maze][strategy] = {'time_ms': [], 'visited': [], 'path_length': []} + + data[maze][strategy]['time_ms'].append(row['time_ms']) + data[maze][strategy]['visited'].append(row['visited']) + data[maze][strategy]['path_length'].append(row['path_length']) + return data + +def create_main_chart(data: Dict, save_dir: str = 'charts'): + + if not os.path.exists(save_dir): + os.makedirs(save_dir) + + maze_names = list(data.keys()) + strategies = ['BFS', 'DFS', 'A*'] + colors = {'BFS': '#3498db', 'DFS': '#e74c3c', 'A*': '#2ecc71'} + + fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(16, 6)) + fig.suptitle('Сравнение алгоритмов поиска пути', fontsize=16, fontweight='bold') + + x = np.arange(len(maze_names)) + width = 0.25 + + # График 1: Время + for i, strat in enumerate(strategies): + values = [] + for maze in maze_names: + if strat in data[maze] and data[maze][strat]['time_ms']: + values.append(np.mean(data[maze][strat]['time_ms'])) + else: + values.append(0) + + bars = axes[0].bar(x + i * width, values, width, label=strat, + color=colors[strat], edgecolor='black', linewidth=0.5) + + for bar, val in zip(bars, values): + if val > 0: + axes[0].text(bar.get_x() + bar.get_width()/2., bar.get_height(), + f'{val:.1f}', ha='center', va='bottom', fontsize=7) + + axes[0].set_title('Время выполнения (мс)', fontweight='bold') + axes[0].set_xticks(x + width) + axes[0].set_xticklabels([n.split('(')[0].strip() for n in maze_names], rotation=15, fontsize=8) + axes[0].legend(fontsize=8) + + # График 2: Посещённые клетки + for i, strat in enumerate(strategies): + values = [] + for maze in maze_names: + if strat in data[maze] and data[maze][strat]['visited']: + values.append(np.mean(data[maze][strat]['visited'])) + else: + values.append(0) + + bars = axes[1].bar(x + i * width, values, width, label=strat, + color=colors[strat], edgecolor='black', linewidth=0.5) + + for bar, val in zip(bars, values): + if val > 0: + axes[1].text(bar.get_x() + bar.get_width()/2., bar.get_height(), + f'{int(val)}', ha='center', va='bottom', fontsize=7) + + axes[1].set_title('Посещённые клетки', fontweight='bold') + axes[1].set_xticks(x + width) + axes[1].set_xticklabels([n.split('(')[0].strip() for n in maze_names], rotation=15, fontsize=8) + + # График 3: Длина пути + for i, strat in enumerate(strategies): + values = [] + for maze in maze_names: + if strat in data[maze] and data[maze][strat]['path_length']: + values.append(np.mean(data[maze][strat]['path_length'])) + else: + values.append(0) + + bars = axes[2].bar(x + i * width, values, width, label=strat, + color=colors[strat], edgecolor='black', linewidth=0.5) + + for bar, val in zip(bars, values): + if val > 0: + axes[2].text(bar.get_x() + bar.get_width()/2., bar.get_height(), + f'{int(val)}', ha='center', va='bottom', fontsize=7) + + axes[2].set_title('Длина пути (шагов)', fontweight='bold') + axes[2].set_xticks(x + width) + axes[2].set_xticklabels([n.split('(')[0].strip() for n in maze_names], rotation=15, fontsize=8) + + plt.tight_layout() + filepath = os.path.join(save_dir, 'comparison_all_metrics.png') + plt.savefig(filepath, dpi=150, bbox_inches='tight') + plt.close() + print(f" График сохранён: {filepath}") + +def print_table(data: Dict): + print("\n" + "=" * 80) + print("РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ") + print("=" * 80) + + for maze_name, strategies in data.items(): + print(f"\n{maze_name}") + print("-" * 60) + print(f"{'Алгоритм':<10} {'Время(мс)':<12} {'Посещено':<12} {'Длина пути':<12}") + print("-" * 46) + + for strat in ['BFS', 'DFS', 'A*']: + if strat in strategies and strategies[strat]['time_ms']: + t = np.mean(strategies[strat]['time_ms']) + v = np.mean(strategies[strat]['visited']) + p = np.mean(strategies[strat]['path_length']) + print(f"{strat:<10} {t:<12.2f} {int(v):<12} {int(p):<12}") + +def main(): + print("=" * 60) + print("ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ") + print("=" * 60) + + results = load_results('maze_experiment_results.csv') + + if not results: + print("Нет данных. Запустите сначала main.py") + return + + data = organize_data(results) + + print_table(data) + + # Один график + print("\nСоздание графика...") + create_main_chart(data) + +if __name__ == "__main__": + main() \ No newline at end of file diff --git a/groshevava/docs/task_2.doc b/groshevava/docs/task_2.doc new file mode 100644 index 0000000..358605b Binary files /dev/null and b/groshevava/docs/task_2.doc differ