用python写一段多船避碰并绘图的代码

时间: 2024-02-18 07:32:36 浏览: 32
好的,下面是一段使用Python编写的多船避碰并绘图的代码,它基于Pygame和Matplotlib库: ```python import pygame import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np # 定义船舶类 class Ship: def __init__(self, id, pos, vel): self.id = id # 船舶编号 self.pos = pos # 当前位置(x, y) self.vel = vel # 当前速度(vx, vy) self.size = 20 # 船舶大小 def move(self, delta_t): # 根据速度更新位置 self.pos[0] += self.vel[0] * delta_t self.pos[1] += self.vel[1] * delta_t def distance(self, other): # 计算两船之间的距离 dx = self.pos[0] - other.pos[0] dy = self.pos[1] - other.pos[1] return np.sqrt(dx ** 2 + dy ** 2) def draw(self, screen): # 在屏幕上绘制船舶 x, y = int(self.pos[0]), int(self.pos[1]) pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0), (x, y), self.size) # 定义避碰算法 def avoid_collision(ships, delta_t): for i in range(len(ships)): for j in range(i+1, len(ships)): dist = ships[i].distance(ships[j]) if dist < 2 * ships[i].size: # 如果两船距离太近,就调整它们的速度 dx = ships[i].pos[0] - ships[j].pos[0] dy = ships[i].pos[1] - ships[j].pos[1] dvx = ships[i].vel[0] - ships[j].vel[0] dvy = ships[i].vel[1] - ships[j].vel[1] alpha = np.arctan2(dy, dx) if np.abs(alpha) < np.pi / 2: beta = np.arctan2(dvy, dvx) theta = np.pi / 2 - alpha phi = np.pi / 2 - beta - theta v1 = np.sqrt(dvx ** 2 + dvy ** 2) * np.sin(phi) / np.sin(2 * theta) v2 = np.sqrt((2 * ships[i].size - dist) / delta_t ** 2 + v1 ** 2) ships[i].vel[0] = ships[j].vel[0] + v2 * np.cos(alpha) ships[i].vel[1] = ships[j].vel[1] + v2 * np.sin(alpha) # 初始化船舶和屏幕 pygame.init() screen_size = (800, 600) screen = pygame.display.set_mode(screen_size) pygame.display.set_caption("Multi-Ship Collision Avoidance") # 创建船舶 pos = [[100, 100], [600, 100], [100, 400], [600, 400]] vel = [[100, 0], [-100, 0], [0, 100], [0, -100]] ships = [Ship(i+1, pos[i], vel[i]) for i in range(4)] # 设置绘图参数 plt.axis([0, screen_size[0], screen_size[1], 0]) plt.ion() # 开始模拟 delta_t = 0.1 while True: # 绘制船舶 screen.fill((255, 255, 255)) for ship in ships: ship.draw(screen) pygame.display.update() # 绘制轨迹 plt.clf() for ship in ships: plt.plot(ship.pos[0], ship.pos[1], 'ro') plt.title("Multi-Ship Collision Avoidance") plt.draw() plt.pause(0.001) # 更新船舶位置和速度 for ship in ships: ship.move(delta_t) avoid_collision(ships, delta_t) # 处理事件 for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: plt.show() pygame.quit() quit() ``` 这段代码模拟了四艘船在一个平面内的运动轨迹,并实现了避碰功能。运行代码后,你可以看到已经绘制好了四艘圆形的船舶,它们会自动避开靠近的船舶。此外,代码还使用Matplotlib库将船舶的运动轨迹绘制在一个图像中。 注意:这段代码并不完善,可能会出现一些不合适的情况,比如两艘船舶速度相差过大时可能会导致程序异常。如果你需要更为严谨的船舶避碰算法和实现,建议查阅相关的专业文献。

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