Разработать систему имитационного моделирования "Океан". Моделируется замкнутая экологическая система по принципу хищник-жертва.
Имитационное моделирование в данном случае предполагает, что мы не используем математические модели, формулы, а получаем результаты моделирования на основе случайного взаимодействия объектов в океане.
В системе рассматриваются сущности:
- Ocean - двумерная матрица ячеек.
- Cell - ячейка океана, которая может быть либо пустой, либо содержать объект.
- Object - объект, который может занимать ячейку океана.
- Stone - неподвижный объект океана, просто занимающий ячейку.
- Prey - рыба-жертва. Передвигается случайным образом по океану, размножается и умирает через заданные промежутки времени.
- Predator - рыба-хищник. Передвигается по океану, поедает рыбу-жертву, размножается. Может умереть от голода.
Наша программная модель предполагает, что в систему могут вводиться новые сущности, в том числе основанные на существующих (супер-хищник и т.д.)
На начальном этапе необходимо разработать классы для основных сущностей. Океан выступает контейнером для ячеек, ячейка является контейнером для объектов. Все объекты объединяются в коллекцию (вектор или список) и океан управляет всеми объектами через цикл (подобно управлению работниками в предыдущей лабораторной работе). Океан посылает всем объектам сообщение live(), и каждый объект ведет себя в соответствии с заданным алгоритмом.
Рассылка сообщений должна производиться именно по списку, а не по позиции ячейки в океане. Это гарантирует независимость порядка порядка поступления сообщения от позиции в океане.
В результате "жизнедеятельности" объектов в океане происходят следующие события:
- живые объекты хаотично перемещаются в соседние ячейки;
- живые объекты размножаются, питаются и умирают;
Моделирование продолжается до тех пор, пока:
- пользователь не прерывает процесс;
- в океане заканчивается пища - объекты Prey;
- в океане заканчиваются хищники - объекты Predators;
Низшее звено пищевой цепочки. Живет заданное количество итераций. Выполняет свободные перемещения по океану с шагом 1 ячейка. Размножается через определенный период времени.
Хищник - высшее звено пищевой цепи. Наследует поведение Prey, но может умирать от голода и охотиться на добычу. Может размножаться только в сытом состоянии.
В начале в океан загружаются параметры всех объектов и случайным образом помещаются объекты (количество указывается в параметрах). После этого включается основной цикл и далее возможны три исхода:
- Смерть хищников. Добыча заполняет все доступное пространство океана.
- Смерть добычи. Хищники размножаются, но потом неизбежно умирают с голода. Океан пустеет.
- Колебания численности. Число хищников и жертв колеблется по гармоническому закону. Это самый предпочтительный вариант.
Каждый объект в океане отображается на экране определенным символом. Моделирование предполагает случайное распределение в океане заданного количества камней, жерт и хищников (начальное состояние) и пошаговое изменение состояния океана. Все объекты в течении шага делают свой ход. После этого на экран выводится карта океана и процесс зацикливается.
На приведенном скриншоте показана i-ая итерация океана. Жерты обозначены символом 'f', хищники - 'S'. Видно, что количество жертв существенно больше числа хищников, что создает для последних благоприятные условия для питания и размножения. На экране отображается порядка 5000 объектов.
Приведем в качестве примера несколько неполных реализаций классов проекта.
Океан:
#ifndef _OCEAN_H_
#define _OCEAN_H_
#include "common.h"
#include "Cell.h"
#include <list>
class Ocean
{
private:
Cell **cells;
std::list<Object*> stuff;
public:
Ocean();
~Ocean();
void print() const;
void addObjects(...);
void run();
};
#endifОбъект:
#ifndef _OBJECT_H_
#define _OBJECT_H_
#include "common.h"
#define STONE_N '#'
#define CORAL_N '*'
#define PREY_N 'f'
#define PREDATOR_N 'S'
enum class ObjType {STONE,CORAL,PREY,PREDATOR};
class Cell;
class Object
{
protected:
Cell *cell;
public:
Object(Cell * = nullptr);
virtual ~Object();
virtual void live() = 0; // жизнь объекта
void setCell(Cell*);
};
#endifЯчейка:
#ifndef _CELL_H_
#define _CELL_H_
#include "common.h"
#include "Object.h"
class Ocean;
class Cell
{
friend Ocean;
private:
Pair crd;
Object *obj;
Ocean *ocean;
public:
explicit Cell(Pair p = { 0, 0 }, Ocean* oc = nullptr) :
crd(p),
obj(nullptr),
ocean(oc) {}
void init(Pair p, Ocean* oc);
Object* getObject() const;
void setObject(Object*);
void killMe();
};
#endifФайл с общими настройками:
#ifndef _COMMON_H_
#define _COMMON_H_
typedef size_t coord_t;
struct Pair
{
coord_t x; // 0..M-1
coord_t y; // 0..N-1
};
const size_t N = 20;
const size_t M = 50;
#endif- common.h - общие макросы, заголовки глобальных функций
- cell.h,cell.cpp - класс Cell - ячейка
- stone.h,stone.cpp - класс Stone - скала
- prey.h,prey.cpp - класс Prey - жертва
- predator.h,predator.cpp - класс Predator - хищник
- ocean.h,ocean.cpp - класс Ocean - океан
- main.cpp - создание и запуск океана
- img/screenshot.png - скриншот главного окна океана
- Бакурский Андрей Сергеевич 19 ПИ-1 b1
- Балаян Роман Каренович 19 ПИ-1 b2
- Бекина Светлана Сергеевна 19 ПИ-2 b3
- Боряев Сергей Сергеевич 19 ПИ-1 b4
- Бурцев Роман Андреевич 19 ПИ-1 b5
- Варгин Дмитрий Александрович 19 ПИ-1 b6
- Вотинова Ксения Константиновна 19 ПИ-1 b7
- Герасимов Алексей Александрович 19 ПИ-1 b8
- Грачев Александр Евгеньевич 19 ПИ-1 b9
- Долгополов Алексей Геннадьевич 19 ПИ-1 b10
- Думаревская Татьяна Николаевна 19 ПИ-2 b11
- Емшанов Павел Андреевич 19 ПИ-1 b12
- Игумнова Наталья Дмитриевна 19 ПИ-2 b13
- Климов Алексей Сергеевич 19 ПИ-1 b14
- Лукичева Полина Александровна 19 ПИ-1 b15
- Лупехина Людмила Евгеньевна 19 ПИ-1 b16
- Макаров Вадим Дмитриевич 19 ПИ-1 b17
- Мурзинов Михаил Денисович 19 ПИ-1 b18
- Николаева Олеся Игоревна 19 ПИ-1 b19
- Османов Ислам Рамилевич 19 ПИ-1 b20
- Павлова Дарья Андреевна 19 ПИ-1 b21
- Сапожников Андрей Михайлович 19 ПИ-1 b22
- Сафронов Иван Дмитриевич 19 ПИ-1 b23
- Смирнов Григорий Андреевич 19 ПИ-1 b24
- Стоянов Станислав Степанович 19 ПИ-1 b25
- Трухин Егор Сергеевич 19 ПИ-1 b26
- Ускова Елена Максимовна 19 ПИ-1 b27
- Успенский Владимир Иванович 19 ПИ-1 b28
- Хорошилова Марина Александровна 19 ПИ-1 b29
- Баранов Илья Андреевич 19 ПИ-2 b30
- Бекусов Михаил Александрович 19 ПИ-2 b31
- Бодров Егор Алексеевич 19 ПИ-2 b32
- Бредихин Максим Владимирович 19 ПИ-2 b33
- Даняев Артем Андреевич 19 ПИ-2 b34
- Дыряев Даниил Александрович 19 ПИ-2 b35
- Зиганшин Никита Русланович 19 ПИ-2 b36
- Конина Татьяна Дмитриевна 19 ПИ-2 b37
- Костин Андрей Олегович 19 ПИ-2 b38
- Мингбоев Худайберди Абдухаким угли 19 ПИ-2 b39
- Моисеев Роман Михайлович 19 ПИ-2 b40
- Моничева Арина Александровна 19 ПИ-1 b41
- Мушка Никита Андреевич 19 ПИ-2 b42
- Николаев Иван Александрович 19 ПИ-2 b43
- Ожиганова Полина Максимовна 19 ПИ-2 b44
- Рыжова Ирина Игоревна 19 ПИ-2 b45
- Салахов Рамазан Маратович 19 ПИ-2 b46
- Семаев Никита Юрьевич 19 ПИ-2 b47
- Скугаревский Александр Сергеевич 19 ПИ-2 b48
- Столбов Ярослав Владиславович 19 ПИ-2 b49
- Таценко Алексей Михайлович 19 ПИ-1 b50
- Таценко Илья Михайлович 19 ПИ-1 b51
- Тюлин Игорь Викторович 19 ПИ-2 b52
- Фатин Максим Романович 19 ПИ-2 b53
- Хорошавина Екатерина Андреевна 19 ПИ-2 b54
- Цветков Дмитрий Алексеевич 19 ПИ-2 b55
- Шарунов Евгений Александрович 19 ПИ-2 b56
- Шатилов Виктор Алексеевич 19 ПИ-2 b57
- Широков Александр Анатольевич 19 ПИ-2 b58
- Стифеев Никита Андреевич 19 ПИ-2 b59
- Малинин Дмитрий Дмитриевич 19 ПМИ-2 b60
- Бакланов Алексей Александрович 19 ПМИ-2 b61
- Баринов Даниил Сергеевич 19 ПМИ-1 b62
- Богомазов Михаил Васильевич 19 ПМИ-1 b63
- Бугров Лев Валерьевич 19 ПМИ-1 b64
- Бузанов Егор Андреевич 19 ПМИ-1 b65
- Варлачёв Валерий Максимович 19 ПМИ-1 b66
- Голованов Денис Максимович 19 ПМИ-1 b67
- Дробот Елизавета Денисовна 19 ПМИ-1 b68
- Жаравина Полина Дмитриевна 19 ПМИ-1 b69
- Зайцев Тимур Олегович 19 ПМИ-1 b70
- Кабанов Денис Сергеевич 19 ПМИ-1 b71
- Канев Владислав Олегович 19 ПМИ-1 b72
- Карцева Мария Дмитриевна 19 ПМИ-1 b73
- Касьянов Никита Юрьевич 19 ПМИ-1 b74
- Козлова Дарья Андреевна 19 ПМИ-1 b75
- Кузнецов Михаил Дмитриевич 19 ПМИ-1 b76
- Лавров Артём Романович 19 ПМИ-1 b77
- Матвеев Андрей Сергеевич 19 ПМИ-1 b78
- Машанова Карина Алексеевна 19 ПМИ-1 b79
- Наумов Никита Александрович 19 ПМИ-1 b80
- Нещеткин Глеб Максимович 19 ПМИ-1 b81
- Пасманик Ирина Дмитриевна 19 ПМИ-1 b82
- Рогозян Анастасия Тимофеевна 19 ПМИ-1 b83
- Соболев Данил Александрович 19 ПМИ-1 b84
- Софронов Валерий Александрович 19 ПМИ-1 b85
- Трутнев Алексей Игоревич 19 ПМИ-1 b86
- Тумаков Вадим Сергеевич 19 ПМИ-1 b87
- Фролова Ольга Михайловна 19 ПМИ-1 b88
- Шарибжанова Диана Рашидовна 19 ПМИ-1 b89
- Щеникова Анна Юрьевна 19 ПМИ-1 b90
- Андросов Вадим Дмитриевич 19 ПМИ-2 b91
- Бирина Елизавета Сергеевна 19 ПМИ-2 b92
- Булатов Дмитрий Александрович 19 ПМИ-2 b93
- Демашов Никита Александрович 19 ПМИ-2 b94
- Добряев Иван Александрович 19 ПМИ-2 b95
- Дрожжачих Евгений Валерьевич 19 ПМИ-2 b96
- Егорова Кристина Олеговна 19 ПМИ-2 b97
- Загоскин Владислав Андреевич 19 ПМИ-2 b98
- Зарубина Ирина Михайловна 19 ПМИ-2 b99
- Иванов Даниил Андреевич 19 ПМИ-2 b100
- Клыков Антон Романович 19 ПМИ-2 b101
- Королев Денис Витальевич 19 ПМИ-2 b102
- Краюшкина Екатерина Алексеевна 19 ПМИ-2 b103
- Назаров Вячеслав Андреевич 19 ПМИ-2 b104
- Оленев Дмитрий Сергеевич 19 ПМИ-2 b105
- Панина Полина Сергеевна 19 ПМИ-2 b106
- Прыгаев Денис Алексеевич 19 ПМИ-2 b107
- Рогов Андрей Дмитриевич 19 ПМИ-2 b108
- Симонова Арина Валерьевна 19 ПМИ-2 b109
- Созинов Кирилл Игоревич 19 ПМИ-2 b110
- Титова Нина Ивановна 19 ПМИ-2 b111
- Уртюков Илья Алексеевич 19 ПМИ-2 b112
- Хорев Егор Алексеевич 19 ПМИ-2 b113
- Шабаршин Леонид Георгиевич 19 ПМИ-2 b114
Для выполнения работы необходимо:
- Выполнить fork репозитария в свой аккаунт.
- Выполнить клонирование репозитария из своего аккаунта к себе на локальную машину (
git clone). - Создать ветку git с индивидуальным номером (
git branch имя_ветки). - Сделать ветку активной (
git checkout имя). - Необходимо разместить как исходные файлы с решениями задач, поместив cpp файлы в src, а заголовочные - в include.
- Добавить файлы в хранилище (
git add). - Выполнить фиксацию изменений (
git commit -m "комментарий"). - Отправить содержимое ветки в свой удаленный репозитарий (
git push origin имя_ветки). - Создать пул-запрос в репозитарий группы и ждать результата от GitHub Actions.