Java新学法之Robocode基本原理之坐标锁定（上）

2019-11-18 13:08:54

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　　导论
　　前面我们了解了Robocode中的绝对方向，相对方向及整个方向系统。相信大家对此深有体会了。但是问题又来了，单知道方向似乎不能完全达到了解敌人的目的。怎样去探测敌人的距离？怎样精确的锁定目标呢？对于移动中的目标我们又如何处理?在这里我们将利用java.lang 基本类库中的Math类及一些基本三角函数方法为你揭开这些迷雾。对于那些快被遗忘的三角几何知识在本文的最后Skyala.Li有比较具体的讲解。
　　
　　坐标基本概念
　　首先我们还是来看看Robocode API中的一段文字翻译。
　　
　　All coordinates are eXPRessed as (x,y).
　　
　　所有的坐标都用x,y来表示
　　
　　All coordinates are positive.
　　
　　所有的坐标都为正
　　
　　The origin (0,0) is at the bottom left of the screen.
　　
　　坐标原点(0,0)在屏幕的左下角
　　
　　Positive x is right. X的右边为正
　　
　　Positive y is up. Y的上面为正
　　
　　图1显示了Robocode中的坐标系统，有关图的具体说明请看我们前面介绍的文章“Robocode基本原理之方向剖析”.
　　　 Java新学法之Robocode基本原理之坐标锁定（上）（图一）

　　图1
　　
　　“动静机器人”测试法
　　
　　好了，我们知道了Robocode整个坐标系统，一切问题都好办了。先让我们进行一些有趣的实验。我们仍以”动静机器人”的方法进行测试。这是个测试机器人方向，坐标参数的很好办法。见下说明：
　　
　　设计两个机器人，任意取名为Geny和GenyTrack。Geny是个静止的机器人，它主要任务是打印自己的当前坐标，用来验证GenyTrack追踪它的位置是否正确。GenyTrack顾名思义，它就是我们要研究的追踪目标机器人了。它在此负责锁定Geny的坐标，距离并打印出探测到的Geny机器人的X,Y坐标及距离,此处使用了Java.lang类库中的Math.round方法,四舍五入得到的double类型的数据，方便对比。最后用表格对比，以此来验证我们使用方法的正确性。
　　
　　当然还有很多有趣的测试方法来等待着你的验证。如测速度，加速度时我们就可用”龟兔赛跑”的方法；测炮管，雷达坦克车旋转相互影响度可用”离心重力”的方法。相信从测试方法的名字聪明的你们就知道他的用法了。
　　
　　在我们开始前，Skyala.Li建议你们下载源码(resource)先看看GenyTrack的表演。当然你也可参考文章内附加的辅助说明Robocode坐标系统的代码。
　　
　　Geny:
　　
　　package test;
　　import robocode.*;
　　
　　public class Geny extends AdvancedRobot
　　
　　{
　　
　　public void run ()
　　
　　{
　　
　　while (true)
　　
　　{
　　
　　// round 对get到的数据进行四舍五入处理
　　
　　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));
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　注重这两个机器人我们都使用了AdvancedRobot的类，这可是高级机器人的说明了。有关高级机器人大家可以查找Robocode API的说明，也可看看Sing Li的"Rock 'em, sock 'em Robocode: Round 2".
　　
　　距离探测
　　
　　要得到目标坐标我们首先得知道我们和目标之间的距离。这里的距离探测很简单，只要运用GenyTrack机器人ScannedRobotEvent事件中的getDistance()方法我们就可得到Geny机器人和你之间的距离差了。只是要注重一点，由于机器人存在着宽和高,可分别用Robocode API 中的getWidth()和getHeigth()方法得到。而两个机器人的距离是以双方的中心点为终点。如图所示，L才是它们的距离，A的距离是错误的。
　　　 Java新学法之Robocode基本原理之坐标锁定（上）（图二）

　　图2
　　
　　坐标探测
　　
　　知道了对方的距离，知道了整个坐标系统。我们就来锁定我们的目标Geny.我们先来看看图3所示：
　　　 Java新学法之Robocode基本原理之坐标锁定（上）（图三）

　　图3
　　
　　列表1：
　　
　　Geny GenyTrack
　　X:303 genyX:303
　　Y:128 genyY:128
　　
　　列表1就是我们用”动静机器人”测试法得出的数据。你将会惊喜若狂，不错，我们成功的探测到了我们可怜的Geny的坐标。惊喜过后你就会不明白了:我们是怎样实现这一切的？为什么代码中使用到了非Robocode中的类库Math，还似乎用到了正余弦求解，还有弧度？不错，这就是Robocode:处处都让我们惊异，处处都让我们学习新的知识。假如你对中学时代的数学三角几何解法已经生疏，没关系，你将在我们本文最后的三角函数基础中将学习到这些。它将勾起你中学时代的记忆。
　　
　　现在让我们来分析分析我们GenyTrack到底做了些什么：
　　
　　在GenyTrack的ScanndeRobotEvent事件中我们首先得到Geny的绝对角度bearing，也即相对屏幕的角度。并从ScannedRobotEvent扫描事件中得到的大量信息分析中提炼出Geny和GenyTrack的距离为distance。有了Geny的角度,有了Geny的距离我们再根据三角学基础（详见文三角函数基础）就可求出Geny的精确坐标了。
　　
　　又由于Java类库中的正弦函数sin余弦函数cos是以弧度制（详见文三角函数基础）为角度的参数。所以我们利用了Math.toRadians方法把Geny的绝对角度转化为弧度。见列表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));
　　
　　注重三角函数的基础中：对边长=sina *斜边长，侧边长=cosa＊斜边长，但要记住Robocode中三角坐标系统中的sin和cos和我们数学中的三角坐标系统有一定差别，也即上面的sina和cosa要对换，对边长=cosa*斜边长。图4画出了Geny和GenyTrack之间角度和距离的关系以及Robocode所采用的三角坐标系统。
　　 Java新学法之Robocode基本原理之坐标锁定（上）（图五）