Java新學法之Robocode基本原理之坐標鎖定（上）

2019-11-18 13:08:54

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　　導論
　　前面我們了解了Robocode中的絕對方向，相對方向及整個方向系統。相信大家對此深有體會了。但是問題又來了，單知道方向似乎不能完全達到了解敵人的目的。怎樣去探測敵人的距離？怎樣精確的鎖定目標呢？對于移動中的目標我們又如何處理?在這里我們將利用java.lang 基本類庫中的Math類及一些基本三角函數方法為你揭開這些迷霧。對于那些快被遺忘的三角幾何知識在本文的最后Skyala.Li有比較具體的講解。
　　
　　坐標基本概念
　　首先我們還是來看看Robocode API中的一段文字翻譯。
　　
　　All coordinates are eXPRessed as (x,y).
　　
　　所有的坐標都用x,y來表示
　　
　　All coordinates are positive.
　　
　　所有的坐標都為正
　　
　　The origin (0,0) is at the bottom left of the screen.
　　
　　坐標原點(0,0)在屏幕的左下角
　　
　　Positive x is right. X的右邊為正
　　
　　Positive y is up. Y的上面為正
　　
　　圖1顯示了Robocode中的坐標系統，有關圖的具體說明請看我們前面介紹的文章“Robocode基本原理之方向剖析”.
　　　 Java新學法之Robocode基本原理之坐標鎖定（上）（圖一）

　　圖1
　　
　　“動靜機器人”測試法
　　
　　好了，我們知道了Robocode整個坐標系統，一切問題都好辦了。先讓我們進行一些有趣的實驗。我們仍以”動靜機器人”的方法進行測試。這是個測試機器人方向，坐標參數的很好辦法。見下說明：
　　
　　設計兩個機器人，任意取名為Geny和GenyTrack。Geny是個靜止的機器人，它主要任務是打印自己的當前坐標，用來驗證GenyTrack追蹤它的位置是否正確。GenyTrack顧名思義，它就是我們要研究的追蹤目標機器人了。它在此負責鎖定Geny的坐標，距離并打印出探測到的Geny機器人的X,Y坐標及距離,此處使用了Java.lang類庫中的Math.round方法,四舍五入得到的double類型的數據，方便對比。最后用表格對比，以此來驗證我們使用方法的正確性。
　　
　　當然還有很多有趣的測試方法來等待著你的驗證。如測速度，加速度時我們就可用”龜兔賽跑”的方法；測炮管，雷達坦克車旋轉相互影響度可用”離心重力”的方法。相信從測試方法的名字聰明的你們就知道他的用法了。
　　
　　在我們開始前，Skyala.Li建議你們下載源碼(resource)先看看GenyTrack的表演。當然你也可參考文章內附加的輔助說明Robocode坐標系統的代碼。
　　
　　Geny:
　　
　　package test;
　　import robocode.*;
　　
　　public class Geny extends AdvancedRobot
　　
　　{
　　
　　public void run ()
　　
　　{
　　
　　while (true)
　　
　　{
　　
　　// round 對get到的數據進行四舍五入處理
　　
　　out.println("x:"+Math.round(getX()));
　　
　　out.println("y:"+Math.round(getY()));
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　GenyTrack:
　　
　　package test;
　　import robocode.*;
　　
　　public class GenyTrack extends AdvancedRobot
　　
　　{
　　
　　public void run ()
　　
　　{
　　
　　while (true)
　　
　　{
　　
　　turnRadarRight(400);
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　public void onScannedRobot(ScannedRobotEvent e)
　　
　　{
　　
　　double bearing = (getHeading() + e.getBearing()) % 360;
　　
　　double distance = e.getDistance();
　　
　　bearing = Math.toRadians(bearing);
　　
　　double genyX = getX() + Math.sin(bearing) * distance;
　　
　　double genyY = getY() + Math.cos(bearing) * distance;
　　
　　out.println("genyX:"+ Math.round(genyX));
　　
　　out.println("genyY:"+ Math.round(genyY));
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　注重這兩個機器人我們都使用了AdvancedRobot的類，這可是高級機器人的說明了。有關高級機器人大家可以查找Robocode API的說明，也可看看Sing Li的"Rock 'em, sock 'em Robocode: Round 2".
　　
　　距離探測
　　
　　要得到目標坐標我們首先得知道我們和目標之間的距離。這里的距離探測很簡單，只要運用GenyTrack機器人ScannedRobotEvent事件中的getDistance()方法我們就可得到Geny機器人和你之間的距離差了。只是要注重一點，由于機器人存在著寬和高,可分別用Robocode API 中的getWidth()和getHeigth()方法得到。而兩個機器人的距離是以雙方的中心點為終點。如圖所示，L才是它們的距離，A的距離是錯誤的。
　　　 Java新學法之Robocode基本原理之坐標鎖定（上）（圖二）

　　圖2
　　
　　坐標探測
　　
　　知道了對方的距離，知道了整個坐標系統。我們就來鎖定我們的目標Geny.我們先來看看圖3所示：
　　　 Java新學法之Robocode基本原理之坐標鎖定（上）（圖三）

　　圖3
　　
　　列表1：
　　
　　Geny GenyTrack
　　X:303 genyX:303
　　Y:128 genyY:128
　　
　　列表1就是我們用”動靜機器人”測試法得出的數據。你將會驚喜若狂，不錯，我們成功的探測到了我們可憐的Geny的坐標。驚喜過后你就會不明白了:我們是怎樣實現這一切的？為什么代碼中使用到了非Robocode中的類庫Math，還似乎用到了正余弦求解，還有弧度？不錯，這就是Robocode:處處都讓我們驚異，處處都讓我們學習新的知識。假如你對中學時代的數學三角幾何解法已經生疏，沒關系，你將在我們本文最后的三角函數基礎中將學習到這些。它將勾起你中學時代的記憶。
　　
　　現在讓我們來分析分析我們GenyTrack到底做了些什么：
　　
　　在GenyTrack的ScanndeRobotEvent事件中我們首先得到Geny的絕對角度bearing，也即相對屏幕的角度。并從ScannedRobotEvent掃描事件中得到的大量信息分析中提煉出Geny和GenyTrack的距離為distance。有了Geny的角度,有了Geny的距離我們再根據三角學基礎（詳見文三角函數基礎）就可求出Geny的精確坐標了。
　　
　　又由于Java類庫中的正弦函數sin余弦函數cos是以弧度制（詳見文三角函數基礎）為角度的參數。所以我們利用了Math.toRadians方法把Geny的絕對角度轉化為弧度。見列表2
　　
　　列表2：
　　
　　
　　double bearing = (getHeading() + e.getBearing()) % 360;
　　double distance = e.getDistance();
　　
　　bearing = Math.toRadians(bearing);
　　double genyX = getX() + Math.sin(bearing) * distance;
　　
　　double genyY = getY() + Math.cos(bearing) * distance;
　　
　　out.println("genyX:"+ Math.round(genyX));
　　
　　out.println("genyY:"+ Math.round(genyY));
　　
　　注重三角函數的基礎中：對邊長=sina *斜邊長，側邊長=cosa＊斜邊長，但要記住Robocode中三角坐標系統中的sin和cos和我們數學中的三角坐標系統有一定差別，也即上面的sina和cosa要對換，對邊長=cosa*斜邊長。圖4畫出了Geny和GenyTrack之間角度和距離的關系以及Robocode所采用的三角坐標系統。
　　 Java新學法之Robocode基本原理之坐標鎖定（上）（圖五）