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156
history/014_3cells/src/main/java/com/gitee/drinkjava2/frog/brain/Genes.java Normal file
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@@ -0,0 +1,156 @@
/*
* Copyright 2018 the original author or authors.
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may not
* use this file except in compliance with the License. You may obtain a copy of
* the License at http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 Unless required by
* applicable law or agreed to in writing, software distributed under the
* License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS
* OF ANY KIND, either express or implied. See the License for the specific
* language governing permissions and limitations under the License.
*/
package com.gitee.drinkjava2.frog.brain;
import com.gitee.drinkjava2.frog.Animal;
import com.gitee.drinkjava2.frog.Env;
import com.gitee.drinkjava2.frog.objects.Eye;
import com.gitee.drinkjava2.frog.objects.OneDotEye;
import com.gitee.drinkjava2.frog.util.Logger;
import com.gitee.drinkjava2.frog.util.RandomUtils;
/**
* Genes代表不同的脑细胞参数，对应每个参数，用8叉/4叉/2叉树算法给每个细胞添加细胞参数和行为。
* 每个脑细胞用一个long来存储，所以目前最多允许64个基因位, 多字节参数可以由多个基因位决定。每个基因位都由一个单独的阴阳8/4/2叉树控制，多个基因就组成了一个8/4/2叉树阵列
* 基因+分裂算法=结构
* 基因+分裂算法+遗传算法=结构的进化
*
* 这个类里定义每个基因位的掩码以及对应基因的细胞行为, 脑结构的所有参数，都要用基因来控制。开始时可以有常量、魔数，但以后都放到基因里去自动进化。
*
* @author Yong Zhu
* @since 10.0
*/
@SuppressWarnings("all")
public class Genes { //Genes登记所有的基因， 指定每个基因允许分布的空间范围。注意登录完后还要并针对每个基因在active方法里写出它对应的细胞行为
public static int GENE_MAX = 64; //目前最多允许64个基因
public static int GENE_NUMBERS = 0; //这里统计定义了多少个基因
private static int zeros = 0; //当前基因位掩码0个数
public static boolean[] display_gene = new boolean[GENE_MAX]; //如果这个参数为真，此基因显示在脑图上
public static boolean[] fill_gene = new boolean[GENE_MAX]; //如果这个参数为真，此基因填充指定的区域，而不是由分裂算法随机生成
public static int[] xLimit = new int[GENE_MAX]; //用来手工限定基因分布范围，详见register方法
public static int[] yLimit = new int[GENE_MAX];
public static int[] zLimit = new int[GENE_MAX];
/**
* Register a gene 依次从底位到高位登记所有的基因掩码及对应的相关参数
*
* @param maskBits how many mask bits 掩码位数，即有几个1
* @param display whether to display the gene on the BrainPicture 是否显示在脑图
* @param fill whether to fill to specified 3D/2D/1D/1Point area 是否直接用此基因填充指定的区域，区域可以是三维、二维、线状及一个点
* @param x_limit gene only allow on specified x layer 如x_layer大于-1，且y_layer=-1, 表示只生成在指定的x层对应的yz平面上，这时采用4叉树而不是8叉树以提高进化速度
* @param y_limit gene only allow on specified x, y axis 如大于-1，表示只生成在指定的x,y坐标对应的z轴上，这时采用2叉阴阳树算法
* @param z_limit gene only allow on specified x, y, z 点上, 表示手工指定基因位于x,y,z坐标点上
* @return a long wtih mask bits 返回基因掩码，高位由maskBits个1组成，低位是若干个0，以后判断一个cell上是否含有这个基因，只需要用cell对应的long和这个 掩码做与运算即可
*/
public static long register(int maskBits, boolean display, boolean fill, int x_limit, int y_limit, int z_limit) {
for (int i = GENE_NUMBERS; i < GENE_NUMBERS + maskBits; i++) {
display_gene[i] = display;
fill_gene[i] = fill;
xLimit[i] = x_limit;
yLimit[i] = y_limit;
zLimit[i] = z_limit;
}
String one = "";
String zero = "";
for (int i = 1; i <= maskBits; i++)
one += "1";
for (int i = 1; i <= GENE_NUMBERS; i++)
zero += "0";
zeros = GENE_NUMBERS;
GENE_NUMBERS += maskBits;
if (GENE_NUMBERS >= GENE_MAX) {//
System.out.println("目前基因位数不能超过" + GENE_MAX);
System.exit(-1);
}
return Long.parseLong(one + zero, 2); //将类似"111000"这种字符串转换为长整
}
public static long register(int... pos) {//登记并指定基因允许分布的位置
return register(1, true, false, pos[0], pos[1], pos[2]);
}
public static long registerFill(int... pos) {//登记并手工指定基因分布的位置
return register(1, true, true, pos[0], pos[1], pos[2]);
}
public static boolean hasGene(long cell, long geneMask) { //判断cell是否含某个基因
return (cell & geneMask) > 0;
}
private static final int NA = -1;
private static final int CS4 = Env.BRAIN_SIZE / 4;
//============开始登记有名字的基因==========
public static long EYE = registerFill(0, 0, 0); //视网膜细胞，这个版本暂时只允许视网膜分布在x=0,y=0的z轴上，即只能看到一条线状图形
public static long MEM = registerFill(1, 0, 0); //记忆细胞，暂时只允许它分布在x=1,y=0的z轴上
public static int[] BITE_POS = new int[]{2, 0, 0};
public static long BITE = registerFill(BITE_POS); //咬动作细胞定义在一个点上, 这个细胞如激活，就咬食物
// public static int[] NOT_BITE_POS = new int[]{2, 0, CS4};
// public static long NOT_BITE = registerFill(NOT_BITE_POS); //不咬动作细胞定义在一个点上, 这个细胞如激活，就不咬食物
// public static int[] SWEET_POS = new int[]{2, 0, CS4 * 2};
// public static long SWEET = registerFill(SWEET_POS); //甜味感觉细胞定义在一个点上, 当咬下后且食物为甜，这个细胞激活
// public static int[] BITTER_POS = new int[]{2, 0, CS4 * 3};
// public static long BITTER = registerFill(BITTER_POS); //苦味感觉细胞定义在一个点上, 当咬下后且食物为苦，这个细胞激活
//========开始登记无名字的基因 =========
static {
}
//========= active方法在每个主循环都会调用，用来存放细胞的行为，这是个重要方法 ===========
public static void active(Animal a, int step) {
for (int z = Env.BRAIN_SIZE - 1; z >= 0; z--)
for (int x = Env.BRAIN_SIZE - 1; x >= 0; x--) {
int y = 0;
long cell = a.cells[x][y][z];
if (a.consts[7] == 0)
a.consts[7] = 1;
if (hasGene(cell, BITE) && ((OneDotEye.code % 100) == 0)) {//如果没有输入，咬细胞也是有可能定时或随机激活的，模拟婴儿期随机运动碰巧咬下了
a.addEng(x, y, z, a.consts[1] / 10);
}
float energy = a.energys[x][y][z];
if (energy >= 1f) { //如果细胞激活了
a.energys[x][y][z] = a.energys[x][y][z] - Math.abs(a.consts[2]) * 0.2f;//所有细胞能量都会自发衰减
if (hasGene(cell, BITE)) { //如果是咬细胞
if ((OneDotEye.code % 20) == 0) { //从上帝视角知道被20整除正好是OneDotEye看到食物出现的时刻
a.awardAAAA(); //所以必然咬中，奖励
a.ateFood++;
} else {
a.penaltyAA(); //其它时间是咬错了，罚。 可以改成penaltyAAAA或去除本行试试
a.ateWrong++;
}
a.digHole(x, y, z, x - 1, y, z, a.consts[3]);//咬细胞在记忆细胞上挖洞
}
if (hasGene(cell, EYE)) {//视网膜细胞在记忆细胞上挖洞
a.digHole(x, y, z, x + 1, y, z, a.consts[4]);
}
if (hasGene(cell, MEM)) {//记忆细胞，在当前细胞所有洞上反向发送能量
a.holeSendEngery(x, y, z, a.consts[5], a.consts[6]);
}
}
}
}
}