2012年认证杯SPSSPRO杯数学建模D题(第一阶段)人机游戏中的数学模型全过程文档及程序

2012年认证杯SPSSPRO杯数学建模

减缓热岛效应

D题 人机游戏中的数学模型

原题再现：

  计算机游戏在社会和生活中享有特殊地位。游戏设计者主要考虑易学性、趣味性和界面友好性。趣味性是本质吸引力，使玩游戏者百玩不厌。网络游戏一般考虑如何搭建安全可靠、丰富多彩的交互平台。人机游戏主要是考虑如何设计模型和算法，使其难度、趣味性达到恰当的平衡，玩家感觉既有难度，又有解决的信心。设计者既要像导演，规划玩家的行为，又要加入一定随机因素，使玩家觉得不是简单重复。所以在游戏创意和模型确定下来后，参数选择和优化变得非常关键。
  现在考虑“植物大战僵尸”游戏中的一些简单模型（参赛者不必更深入地了解该游戏）。现在只有三种角色：向日葵、豌豆荚和一种僵尸。向日葵产生阳光，用鼠标点击阳光才能将其收集存储，过一定时间不点击阳光就会消失。种植向日葵和豌豆荚需要花费阳光；豌豆荚当其所在格或右侧有僵尸存在时一粒一粒地发射豌豆，每个豌豆荚内的豌豆数量无限；豌豆向右飞行，打击飞行路线上的僵尸，豌豆不受向日葵和豌豆荚的阻挡，但不能射穿僵尸；僵尸只从屏幕最右边产生，沿着直线从右向左行进，它要吃掉沿途遇到的向日葵和豌豆荚，但会被豌豆打死立即消失。僵尸走到屏幕最左边，则计算机获胜，游戏结束。屏幕上的游戏场地是横平竖直、大小相等的网格，一个格内只能种植一株豌豆荚或向日葵，但可以有任意多个僵尸。
  第一阶段问题
  假设僵尸 3 步走一个格，豌豆荚发射豌豆的频率与僵尸的步频相等，豌豆飞行 6 格的时间僵尸走一步，僵尸被 9 粒豌豆打中立即消亡。僵尸走到豌豆荚或向日葵所在的格开始吞噬，用走 3 步的时间将其吃掉。向日葵产生 1 朵阳光所用时间僵尸恰好走 4 个格，僵尸走 1 格的时间不点击阳光，阳光就会消失。2 朵阳光可以种植 1 株向日葵，4 朵阳光可以种植 1 棵豌豆荚。场地只有从左至右的 9 个格。
  1. 将以上假设用更简洁明了的方式进行复述；
  2. 场地只在最左边的 1 个格内有豌豆荚，没有向日葵和阳光。问最小多大间隔产生 1 个僵尸，计算机永远不会赢？
  3. 场地在最左边的若干格内种有豌豆荚，没有向日葵和阳光，等间隔每次产生 1 个僵尸。问最少种几棵豌豆荚，使产生僵尸的间隔最小，而计算机永远不会赢。
  4. 假设游戏开始时有 6 朵阳光，每次产生 1 个僵尸。请设置最佳的种植方案和僵尸产生方案，使计算机永远不会赢，并且游戏紧张有趣。

整体求解过程概述(摘要)

  本文从颇有新意的角度出发，重点研究“植物大战僵尸”的游戏问题。以游戏中的向日葵、豌豆荚和僵尸为讨论对象，利用数学建模的方法，对不同的游戏要求，给出合理有效的设计方案。然后，应用我们所建立的模型，求得问题 3 最优解为最少种 5 棵豌 豆荚，使僵尸产生的最小间隔为2m/v ，而计算机永远不会赢。文章的最后部分对问题 4 的三种方案进行了详细分析，选择出了最佳方案为种植 1 株向日葵和 1 棵豌豆荚。

问题分析：

  对于问题 1，要求用更简洁明了的方式对题中的假设进行复述。
  对于问题 2，题目告诉我们场地只在最左边的 1 个格内有豌豆荚，没有向日葵和阳光。要求我们求出产生 1 个僵尸的最小间隔，使得计算机永远不会赢，也就是要让僵尸永远不能吃掉豌豆荚。经过分析，我们觉得必须先计算出第一只僵尸从产生到被射死时 走过的步数以及死时所在的位置。然后就上一只僵尸还在场地上的情形，对下一只僵尸何时产生的情况进行分析，找出最小的产生间隔。
  对于问题 3，题目以场地在最左边的若干格内种有豌豆荚，没有向日葵和阳光，等间隔产生 1 个僵尸为已知条件， 让我们求出最少种几棵豌豆荚， 使产生僵尸的间隔最小，而计算机永远不会赢。本题也涉及到产生僵尸的最小间隔问题，所以我们可以在问题 2所探索出的僵尸产生的最小间隔的情况这个基础上对本题进行分析求解。分别计算出种2—8 棵豌豆荚，每一只僵尸从产生到被射死所走过的步数，以此来计算出在种植不同棵数的情况下，僵尸产生的最小间隔，通过对比，找出其中最小的间隔。
  对于问题 4，已经假设游戏开始时有 6 朵阳光，每次产生 1 个僵尸，要让我们设置最佳的种植方案和僵尸产生方案，使计算机永远不会赢，并且游戏紧张有趣。根据所给的 6 朵阳光，我们可以设置出三种不同的种植方案，然后对三种不同方案分别进行分析计算，得出最佳的方案。

模型假设：

  （1）僵尸出现的次数为无穷；
  （2）豌豆发射子弹跟僵尸进入场地是同时发生的

论文缩略图：

在这里插入图片描述

全部论文请见下方“ 只会建模 QQ名片” 点击QQ名片即可

部分程序代码：(代码和文档not free)

#1 引入需要的模块
import pygame
import random
#1 配置图片地址
IMAGE_PATH = 'imgs/'
#1 设置页面宽高
scrrr_width=800
scrrr_height =560
#1 创建控制游戏结束的状态
GAMEOVER = False
#4 图片加载报错处理
LOG = '文件:{}中的方法:{}出错'.format(__file__,__name__)
#3 创建地图类
class Map():#3 存储两张不同颜色的图片名称map_names_list = [IMAGE_PATH + 'map1.png', IMAGE_PATH + 'map2.png']#3 初始化地图def __init__(self, x, y, img_index):self.image = pygame.image.load(Map.map_names_list[img_index])self.position = (x, y)# 是否能够种植self.can_grow = True#3 加载地图def load_map(self):MainGame.window.blit(self.image,self.position)
#4 植物类
class Plant(pygame.sprite.Sprite):def __init__(self):super(Plant, self).__init__()self.live=True# 加载图片def load_image(self):if hasattr(self, 'image') and hasattr(self, 'rect'):MainGame.window.blit(self.image, self.rect)else:print(LOG)
#5 向日葵类
class Sunflower(Plant):def __init__(self,x,y):super(Sunflower, self).__init__()self.image = pygame.image.load('imgs/sunflower.png')self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = xself.rect.y = yself.price = 50self.hp = 100#5 时间计数器self.time_count = 0#5 新增功能：生成阳光def produce_money(self):self.time_count += 1if self.time_count == 25:MainGame.money += 5self.time_count = 0#5 向日葵加入到窗口中def display_sunflower(self):MainGame.window.blit(self.image,self.rect)
#6 豌豆射手类
class PeaShooter(Plant):def __init__(self,x,y):super(PeaShooter, self).__init__()# self.image 为一个 surfaceself.image = pygame.image.load('imgs/peashooter.png')self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = xself.rect.y = yself.price = 50self.hp = 200#6 发射计数器self.shot_count = 0#6 增加射击方法def shot(self):#6 记录是否应该射击should_fire = Falsefor zombie in MainGame.zombie_list:if zombie.rect.y == self.rect.y and zombie.rect.x < 800 and zombie.rect.x > self.rect.x:should_fire = True#6 如果活着if self.live and should_fire:self.shot_count += 1#6 计数器到25发射一次if self.shot_count == 25:#6 基于当前豌豆射手的位置，创建子弹peabullet = PeaBullet(self)#6 将子弹存储到子弹列表中MainGame.peabullet_list.append(peabullet)self.shot_count = 0#6 将豌豆射手加入到窗口中的方法def display_peashooter(self):MainGame.window.blit(self.image,self.rect)#7 豌豆子弹类
class PeaBullet(pygame.sprite.Sprite):def __init__(self,peashooter):self.live = Trueself.image = pygame.image.load('imgs/peabullet.png')self.damage = 50self.speed  = 10self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = peashooter.rect.x + 60self.rect.y = peashooter.rect.y + 15def move_bullet(self):#7 在屏幕范围内，实现往右移动if self.rect.x < scrrr_width:self.rect.x += self.speedelse:self.live = False#7 新增，子弹与僵尸的碰撞def hit_zombie(self):for zombie in MainGame.zombie_list:if pygame.sprite.collide_rect(self,zombie):#打中僵尸之后，修改子弹的状态，self.live = False#僵尸掉血zombie.hp -= self.damageif zombie.hp <= 0:zombie.live = Falseself.nextLevel()#7闯关方法def nextLevel(self):MainGame.score += 20MainGame.remnant_score -=20for i in range(1,100):if MainGame.score==100*i and MainGame.remnant_score==0:MainGame.remnant_score=100*iMainGame.shaoguan+=1MainGame.produce_zombie+=50def display_peabullet(self):MainGame.window.blit(self.image,self.rect)
#9 僵尸类
class Zombie(pygame.sprite.Sprite):def __init__(self,x,y):super(Zombie, self).__init__()self.image = pygame.image.load('imgs/zombie.png')self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = xself.rect.y = yself.hp = 1000self.damage = 2self.speed = 1self.live = Trueself.stop = False#9 僵尸的移动def move_zombie(self):if self.live and not self.stop:self.rect.x -= self.speedif self.rect.x < -80:#8 调用游戏结束方法MainGame().gameOver()#9 判断僵尸是否碰撞到植物，如果碰撞，调用攻击植物的方法def hit_plant(self):for plant in MainGame.plants_list:if pygame.sprite.collide_rect(self,plant):#8  僵尸移动状态的修改self.stop = Trueself.eat_plant(plant)#9 僵尸攻击植物def eat_plant(self,plant):#9 植物生命值减少plant.hp -= self.damage#9 植物死亡后的状态修改，以及地图状态的修改if plant.hp <= 0:a = plant.rect.y // 80 - 1b = plant.rect.x // 80map = MainGame.map_list[a][b]map.can_grow = Trueplant.live = False#8 修改僵尸的移动状态self.stop = False#9 将僵尸加载到地图中def display_zombie(self):MainGame.window.blit(self.image,self.rect)
#1 主程序
class MainGame():#2 创建关数，得分，剩余分数，钱数shaoguan = 1score = 0remnant_score = 100money = 200#3 存储所有地图坐标点map_points_list = []#3 存储所有的地图块map_list = []#4 存储所有植物的列表plants_list = []#7 存储所有豌豆子弹的列表peabullet_list = []#9 新增存储所有僵尸的列表zombie_list = []count_zombie = 0produce_zombie = 100#1 加载游戏窗口def init_window(self):#1 调用显示模块的初始化pygame.display.init()#1 创建窗口MainGame.window = pygame.display.set_mode([scrrr_width,scrrr_height])#2 文本绘制def draw_text(self, content, size, color):pygame.font.init()font = pygame.font.SysFont('kaiti', size)text = font.render(content, True, color)return text#2 加载帮助提示def load_help_text(self):text1 = self.draw_text('1.按左键创建向日葵 2.按右键创建豌豆射手', 26, (255, 0, 0))MainGame.window.blit(text1, (5, 5))#3 初始化坐标点def init_plant_points(self):for y in range(1, 7):points = []for x in range(10):point = (x, y)points.append(point)MainGame.map_points_list.append(points)print("MainGame.map_points_list", MainGame.map_points_list)#3 初始化地图def init_map(self):for points in MainGame.map_points_list:temp_map_list = list()for point in points:# map = Noneif (point[0] + point[1]) % 2 == 0:map = Map(point[0] * 80, point[1] * 80, 0)else:map = Map(point[0] * 80, point[1] * 80, 1)# 将地图块加入到窗口中temp_map_list.append(map)print("temp_map_list", temp_map_list)MainGame.map_list.append(temp_map_list)print("MainGame.map_list", MainGame.map_list)#3 将地图加载到窗口中def load_map(self):for temp_map_list in MainGame.map_list:for map in temp_map_list:map.load_map()#6 增加豌豆射手发射处理def load_plants(self):for plant in MainGame.plants_list:#6 优化加载植物的处理逻辑if plant.live:if isinstance(plant, Sunflower):plant.display_sunflower()plant.produce_money()elif isinstance(plant, PeaShooter):plant.display_peashooter()plant.shot()else:MainGame.plants_list.remove(plant)#7 加载所有子弹的方法def load_peabullets(self):for b in MainGame.peabullet_list:if b.live:b.display_peabullet()b.move_bullet()# v1.9 调用子弹是否打中僵尸的方法b.hit_zombie()else:MainGame.peabullet_list.remove(b)#8事件处理def deal_events(self):#8 获取所有事件eventList = pygame.event.get()#8 遍历事件列表，判断for e in eventList:if e.type == pygame.QUIT:self.gameOver()elif e.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:# print('按下鼠标按键')print(e.pos)# print(e.button)#左键1  按下滚轮2 上转滚轮为4 下转滚轮为5  右键 3x = e.pos[0] // 80y = e.pos[1] // 80print(x, y)map = MainGame.map_list[y - 1][x]print(map.position)#8 增加创建时候的地图装填判断以及金钱判断if e.button == 1:if map.can_grow and MainGame.money >= 50:sunflower = Sunflower(map.position[0], map.position[1])MainGame.plants_list.append(sunflower)print('当前植物列表长度:{}'.format(len(MainGame.plants_list)))map.can_grow = FalseMainGame.money -= 50elif e.button == 3:if map.can_grow and MainGame.money >= 50:peashooter = PeaShooter(map.position[0], map.position[1])MainGame.plants_list.append(peashooter)print('当前植物列表长度:{}'.format(len(MainGame.plants_list)))map.can_grow = FalseMainGame.money -= 50#9 新增初始化僵尸的方法def init_zombies(self):for i in range(1, 7):dis = random.randint(1, 5) * 200zombie = Zombie(800 + dis, i * 80)MainGame.zombie_list.append(zombie)#9将所有僵尸加载到地图中def load_zombies(self):for zombie in MainGame.zombie_list:if zombie.live:zombie.display_zombie()zombie.move_zombie()# v2.0 调用是否碰撞到植物的方法zombie.hit_plant()else:MainGame.zombie_list.remove(zombie)#1 开始游戏def start_game(self):#1 初始化窗口self.init_window()#3 初始化坐标和地图self.init_plant_points()self.init_map()#9 调用初始化僵尸的方法self.init_zombies()#1 只要游戏没结束，就一直循环while not GAMEOVER:#1 渲染白色背景MainGame.window.fill((255, 255, 255))#2 渲染的文字和坐标位置MainGame.window.blit(self.draw_text('当前钱数$: {}'.format(MainGame.money), 26, (255, 0, 0)), (500, 40))MainGame.window.blit(self.draw_text('当前关数{}，得分{},距离下关还差{}分'.format(MainGame.shaoguan, MainGame.score, MainGame.remnant_score), 26,(255, 0, 0)), (5, 40))self.load_help_text()#3 需要反复加载地图self.load_map()#6 调用加载植物的方法self.load_plants()#7  调用加载所有子弹的方法self.load_peabullets()#8 调用事件处理的方法self.deal_events()#9 调用展示僵尸的方法self.load_zombies()#9 计数器增长，每数到100，调用初始化僵尸的方法MainGame.count_zombie += 1if MainGame.count_zombie == MainGame.produce_zombie:self.init_zombies()MainGame.count_zombie = 0#9 pygame自己的休眠pygame.time.wait(10)#1 实时更新pygame.display.update()#10 程序结束方法def gameOver(self):MainGame.window.blit(self.draw_text('游戏结束', 50, (255, 0, 0)), (300, 200))print('游戏结束')pygame.time.wait(400)global GAMEOVERGAMEOVER = True
#1 启动主程序
if __name__ == '__main__':game = MainGame()game.start_game()
全部论文及程序请见下方“ 只会建模 QQ名片” 点击QQ名片即可

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.hqwc.cn/news/588957.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

zabbix 7.0 新增功能亮点（一）——T参数

zabbix 7.0 新增功能亮点（一）——T参数

概要&#xff1a; T参数是zabbix7.0新增的一项功能&#xff0c;它支持对配置文件进行可用性验证&#xff0c;即zabbix程序(server/proxy/agent等)修改配置文件后&#xff0c;支持-T或–test-config参数验证配置参数可用性。 T参数主要包含以下三个方面的应用场景&#xff1a; …
阅读更多...
解决Centos7无法连接网络和访问网页连接不上问题

解决Centos7无法连接网络和访问网页连接不上问题

一、网络无法连接问题 网络无法连接的问题我查到了一个很良心的操作&#xff0c;不用重装&#xff0c;因为可能是你虚拟机设置上的问题。我先写我的解决方案&#xff0c;再附上其他几种解决方案。 问题一&#xff1a; 虚拟机的问题****加粗样式 解决&#xff1a; &#xff08;…
阅读更多...
ImportError: cannot import name ‘PILLOW_VERSION‘ from ‘PIL‘

ImportError: cannot import name ‘PILLOW_VERSION‘ from ‘PIL‘

原因&#xff1a;torchvision模块在运行时要调用PIL模块的PILLOW_VERSION函数&#xff0c;但PILLOW_VERSION在Pillow 7.0.0之后的版本被移除了&#xff0c;Pillow 7.0.0之后的版本使用__version__函数代替PILLOW_VERSION函数。 解决方法&#xff1a;降低pillow版本即可。 参考…
阅读更多...
人工智能应用工程师怎样报名，费用多少，就业机会怎么样？

人工智能应用工程师怎样报名，费用多少，就业机会怎么样？

人工智能应用工程师是能够利用人工智能相关技术进行应用研发&#xff0c;并开展各类工作的从业人员统称。为贯彻落实《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》、工业和信息化部《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划&#xff08;2018-2020年&#xff09;》等文件精神…
阅读更多...
JUC：原子类型的使用（原子整数、原子引用、原子数组、字段更新器、累加器）

JUC：原子类型的使用（原子整数、原子引用、原子数组、字段更新器、累加器）

文章目录 原子类型AtomicInteger 原子整数AtomicReferenc 原子引用AtomicStampedReference 带版本号的原子引用AtomicMarkableReference 仅记录是否修改的原子引用AtomicXXXArray 原子数组AtomicXXXFieldUpdater 字段更新器LongAdder累加器 原子类型 AtomicInteger 原子整数 …
阅读更多...
部署项目遇到的各种问题总结

部署项目遇到的各种问题总结

文章目录 前言一、后端问题 jar包运行出现错误宝塔面板使用jdk17二、数据库问题 版本问题三、前端问题 连不上后端总结 前言 在做完项目之后&#xff0c;为了让别人访问到自己的网站&#xff0c;就需要部署前端后端以及数据库&#xff0c;但是在部署的过程中出现了各种问题和困…
阅读更多...
vue-quill-editor 富文本编辑器（可上传视频图片），组件挂载的方式实现

vue-quill-editor 富文本编辑器（可上传视频图片），组件挂载的方式实现

1.安装 npm install vue-quill-editor --save npm install quill-image-drop-module --save npm install quill-image-resize-module --save2.在组件下面新增组件 QlEditor (1)index.vue <template><div><div idquillEditorQiniu><!-- 基于element…
阅读更多...
如何制作不同类型的二维码？快捷在线生码的3个步骤

如何制作不同类型的二维码？快捷在线生码的3个步骤

怎么简单快速的完成二维码制作呢&#xff1f;现在二维码可以做很多的用途使用&#xff0c;比如可以用于内容展示、下载文件、播放音视频、扫码看图等等。那么上面讲述的这些类型二维码该如何制作呢&#xff0c;相信有很多的小伙伴都会二维码制作的技巧非常感兴趣。那么下面就让…
阅读更多...
【Redis基础篇】详细讲解Redis

【Redis基础篇】详细讲解Redis

这篇文章让你详细了解Redis的相关知识&#xff0c;有代码讲解以及图片剖析&#xff0c;让你更轻松掌握 制作不易&#xff0c;感觉不错&#xff0c;请点赞收藏哟 &#xff01;&#xff01;&#xff01; 目录 1 redis基础 1.1 定义 1.2 SQL和NOSQL不同点 1.3 特征 1.4 Redis…
阅读更多...
门户系统商城模块

门户系统商城模块

商城系统&#xff1a;快递商品本地团购到店核销购物场景全覆盖&#xff0c;全新商销解决方案 商城系统是指一套用于构建和运营电商平台的软件系统&#xff0c;可以帮助企业快速搭建网上商城&#xff0c;实现商品销售、订单管理、客户服务等功能。 商城系统的功能&#xff1a;…
阅读更多...
基于多数据源融合的医疗知识图谱框架构建研究

基于多数据源融合的医疗知识图谱框架构建研究

基于多数据源融合的医疗知识图谱框架构建研究 提出背景医学数据源医学数据获取方法知识图谱的构建 提出背景 论文&#xff1a;基于多数据源融合的医疗知识图谱框架构建研究 本文以医疗领域的实际应用需求为出发点&#xff0c;从医疗大数据获取、医疗实体及关系标注、医疗实体…
阅读更多...
Linux-3 yum和vim

Linux-3 yum和vim

目录 本节目标&#xff1a; Linux 软件包管理器 yum 什么是软件包 1.yum是什么&#xff1f;软件包&#xff1f; 2.Linux(centos)的生态 3.yum的相关操作 我怎么知道我应该安装什么软件&#xff1f; 4.yum的本地配置 关于 rzsz 查看软件包 Linux编辑器-vim使用 1.v…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023