這個模擬器的最佳架構是什么？

Question

我必須用Java制作模擬器，它將模擬在高速公路上騎車。 高速公路上應該有3條車道，每條車道都有恆定速度的車。 在這條高速公路上，有一個代理商，必須穿過而不會撞到任何其他車輛。 詳細描述可以在本文的2.5節和圖5中找到。

這張圖片來自提到的紙張，顯示了高速公路的外觀：

我的目標是只編寫模擬器（和GUI），而不是代理邏輯。 現在，我想設計一個這個模擬器的架構，這是我需要幫助的地方。

我的想法，代理的API看起來如何：

public abstract class BaseAgent {
    public abstract void run()
    public abstract void onCrash();
}

高速公路上的特工（汽車）應該是這個班級的后代。 在每一步中，模擬器調用函數run()其中是代理邏輯。 在此函數中，代理可以調用​​以下函數：

goLeft();
goRight();
getNearestCarInLane(int lane_no);
getMySpeed();

因此，在每一步中，代理人都可以決定他是否留在當前車道，或者他是左轉還是右轉。 這就是代理人可以做的事情。

所以這是代理API，但我不知道，如何設計其余的模擬器。 我對模擬器架構的第一次嘗試是：

class Agent — descendant of BaseAgent, can ride on highway.
class Highway — stores position of all cars on highway.
class Simulator — creates instance of agent and highway; in every step, call agent’s `run()` and monitors any car crash.

這不是一個好的架構。 在哪個類應該是方法goLeft() ， goRight()和getNearestCarInLane() ？ 因為這些方法必須在BaseAgent類內部，但必須知道每輛車在高速公路上的位置。 所以最后，我有這樣的事情：

Simulator s = new Simulator();
Highway h = new Highway();
Agent a = new Agent();

s.setAgent(a);
s.setHighway(h);
a.setHighway(h);
h.setAgent(a);

這很可怕也很難看。

所以我需要一些聰明人的幫助。 有人可以給我一個關於書籍，文章，模擬器/架構的鏈接嗎？ 或者解釋一下我做錯了什么？

我不是程序員，這個項目是我的教師名為軟件工程的可選課程的一部分。

Answer 1

我的建議是將代理的界面設計成智能代理的正式概念 ：從模擬的角度來看，它是一個黑盒子，它接收來自其環境的感知 （例如，傳感器數據），然后決定某個動作 （例如，向左或向右轉向汽車）。

基於此定義並假設一個簡單的離散逐步模擬 ，您的代理類可能如下所示：

public abstract class BaseAgent {
    public AgentAction act(HighwayPerception hwyPerception);
}

其中AgentAction是表示代理可以在一個步驟中決定執行的操作的類型（在最簡單的情況下，這將是具有值STEER_LEFT ， STEER_RIGHT等的枚舉---對於更復雜的問題，您可以定義使用AgentAction作為超類/接口的整個類層次結構。 模擬器的工作是解釋代理返回的AgentAction對象並相應地更改其環境的狀態（即， Highway對象）。

另一方面，參數HighwayPerception表示代理在當前時間步驟能夠感知的所有內容：例如，汽車的速度（ getMySpeed() ）或到下一輛汽車的距離（ getNearestCarInLane(int laneNumber) ） 。 這避免了將代理直接耦合到其環境 （即Highway ） - 這很重要，因為它將關注點分開 ：代理只能感知其環境決定操作，而不是直接與之交互。 同樣，在給定當前環境狀態的情況下，模擬器的工作是為代理創建感知。

最后，這種設計還使控制代理更容易 。 必須設計HighwayPercept類，使其只能用於讀取代理應該能夠感知的數據 ，而不是直接影響周圍環境。 相比之下，原始設計中的代理可以訪問Highway對象，因此可以嘗試作弊 ，例如， see前方幾英里處的車輛並相應地規划其路線，或者僅改變其他車輛的位置。高速公路。 即使您不太關心安全性，也應該永遠不可能這樣做，因為這些事情也可能無意中發生並且可能很難調試。

根據您的要求，您的架構當然可能需要更加復雜 。 從多代理仿真系統的文獻中可以很容易地獲得更多信息 （這是您的問題的概括，即可以模擬幾個代理在您的高速公路上行駛）。 這個領域正在進行大量研究，您可能需要查看多種代理模擬工具（例如Repast ）。

Answer 2

我個人將封裝高速公路包含在模擬器中。 如果每個模擬器有超過1個高速公路，那么我會假設代理將在任何高速公路對象上，因此代理可以由模擬器擁有並與高速公路相關聯。 但模擬器應該是一個Facade模式，所以你需要做的就是創建模擬器，並且可以選擇傳遞一個配置，這樣你就不必處理它們了。 每個代理都應該有一個run（）方法，模擬器中應該有一個線程在它包含的每個Agent上調用run（），或者你可以在Simulation中有一個手動步驟，為每個Agent調用run（）一次（比如一步一步模擬器）。