一、整体思路

该程序实现了最简单的一个行人疏散模型，程序模拟行人从一个带有出口的封闭房间疏散，墙壁上有疏散方向标志，行人先移动到墙底，然后按照疏散方向往出口移动。

创建一个矩阵，空位设置为0，行人设置为1，墙壁设置为100，出口设置为1000，墙壁和出口的位置手工设置，本程序墙壁为于场地四周，出口位于上方墙壁的中点。行人的位置由随机产生或者手工设定。

具体规则如下：

1、房间长m，宽n，行人密度p。

2、行人在墙壁之外的无法看到出口，只能看到墙。

3、行人会向离自己最近的墙面移动。

4、墙面上有疏散方向。

5、如果2人的下一点位置重合，各有50%的几率占据位置，另一个人则原地等待一步。

6、行人到达出口时从系统移除。

二、具体程序

（一）、绘图类img.java

在绘图类的构造方法，完成界面的初始化，窗口的大小，关闭按钮的作用，将JPanel作为与矩阵相对应的场地。

public Img (){//构造方法jf = new JFrame("CA");jp = new JPanel[m] [n];jf.setLayout(new GridLayout(m,n,5,5));//mn 5 5 长m宽n 行间距5 列间距5for (int i=0;i<m;i++){for (intj=0;j<n;j++){jp[i][j]=new JPanel();jp[i][j].setBackground(Color.black);//布置背景色jf.add(jp[i][j]);//将jp添加到jf}}jf.setSize(500,500); //窗口大小jf.setVisible(true);//显示窗口jf.addWindowListener(newWindowAdapter() {//关闭按钮的作用public voidwindowClosing(WindowEvent e) {System.exit(0);}});}


然后是创建行人位置的方法，也就是在矩阵中产生行人、墙壁、出口的方法。产生行人可以用随机方法creatRomNum，也可以用指定方法creatRegNum。

public int [][] creatRegNum(inta[][]){//手工 创建矩阵for(int i=0;i<m;i++){for (intj=0;j<n;j++){a[0][j]=100;//设置边缘  墙的值为100a[i][0]=100;a[i][m-1]=100;a[n-1][j]=100;}}for(int i=1;i<m-1;i++){for(int j=1;j<n-1;j++){a[i][i]=0;}}a[3][2]=1;//a[3][2]=1;//a[5][5]=1;a[data.CX][data.CY]=1000;//出口returna;}public int [][] creatRomNum(inta[][]){//随机创造矩阵for (inti=0;i<m;i++){for (intj=0;j<n;j++){a[0][j]=100;//设置边缘  墙的值为100a[i][0]=100;a[i][m-1]=100;a[n-1][j]=100;}}for (inti=1;i<m-1;i++){for (intj=1;j<n-1;j++){if(Math.random()>p){a [i][j]=1;//行人代表1}else{a [i][j]=0;//空位代表0}  }}a[data.CX][data.CY]=1000;//设置出口 值为1000return a;}


最后时绘图方法onColor，根据矩阵不同的数值设为不同的颜色。

public void onColor(inta[][]){//绘图方法for(int i=0;i<data.m;i++){for(int j=0;j<data.n;j++){switch(a[i][j]){//对应矩阵的值添加不同的颜色case 0: //空地为0  白色jp[i][j].setBackground(Color.white);break;case 1: //人为1  红色jp[i][j].setBackground(Color.red);break;case 100: //墙为100 蓝色jp[i][j].setBackground(Color.blue);break;case 1000: //出口为1000 黄色jp[i][j].setBackground(Color.yellow);break;default: //其他为黑色  一般用不到jp[i][j].setBackground(Color.black);}}}}

（二）、行人类Peo.java

行人类包含移动方法peoMove，行人具体移动方法peoMoveDirection，判断下一点是否有人方法peoMoveDirectionDecect和行人到达出口方法peoMoveExit。
行人类中最为重要的就是移动方法peoMove。在此方法中，用到了3个数组：a[][]，c[][]和d[][]。其中a是由绘图类产生并传进来的，用作判断。C是a的复制，采用循环赋值，在做出移动判断后将更改c的值。在移动之前，首先要判断：获取下一点移动的方向，下一点是否为墙或者人，下一点如果墙的话如何处理。最后交给具体移动方法peoMoveDirection来实现。

public int [][] peoMove(inta [][]){int c[][]=new int [data.m][data.n];int fr;//判断下一点为墙int f;//移动方向boolean moveOk;for (int i=0;i<data.m;i++){ //循环赋值for (int j=0;j<data.n;j++){c[i][j]=a[i][j];}}for (int i=1;i<data.m-1;i++){for(int j=1;j<data.n-1;j++){//在进行移动之前先判断下一点是否能走//用d的值来判断f=rule.calRange(i, j, data.m, data.n,data.r);//判断方向if(a[i][j]==1){fr=rule.stopChange(a, i, j);if(fr==2){//判断墙f=rule.calRangeDouble(i,j);moveOk=peoMoveDirectionDecect(f,i, j, c);if(moveOk){c=peoMoveDirection(f,i, j, c);}else{c=peoMoveDirection(5,i, j, c);}}else{c=peoMoveDirection(f,i, j, c);}}}}return c;}


行人具体移动方法peoMoveDirection和判断下一点是否有人方法peoMoveDirectionDecect大概差不多。peoMoveDirection方法是将下一点设置为1，将原来的点设置为0；peoMoveDirectionDecect是判断下一点是否为1，如果是，则返回false。

public int[][] peoMoveDirection(intf,int i,int j,int c [][]){//行人移动  传入方向f 改变下一点的值switch(f){case 1:c[i-1][j-1]=1;c[i][j]=0;break;case 2:c[i-1][j]=1;                 c[i][j]=0;break;case 3:c[i-1][j+1]=1;c[i][j]=0;break;case 4:c[i][j-1]=1;c[i][j]=0;break;case 5:c[i][j]=1;break;case 6:c[i][j+1]=1;c[i][j]=0;break;case 7:c[i+1][j-1]=1;c[i][j]=0;break;case 8:c[i+1][j]=1;c[i][j]=0;break;case 9:c[i+1][j+1]=1;c[i][j]=0;break;}return c;}public booleanpeoMoveDirectionDecect(int f,int i,int j,int c[][]){//判断行人下一点移动  传入方向f 如果下一点数值为1flag为falseboolean flag=true;switch(f){case 1:if(c[i-1][j-1]==1){flag=false;}break;case 2:if(c[i-1][j]==1){flag=false;}break;case 3:if(c[i-1][j+1]==1){flag=false;}break;case 4:if(c[i][j-1]==1){flag=false;}break;case 5:c[i][j]=1;break;case 6:if(c[i][j+1]==1){flag=false;}break;case 7:if(c[i+1][j-1]==1){flag=false;}break;case 8:if(c[i+1][j]==1){flag=false;}break;case 9:if(c[i+1][j+1]==1){flag=false;}break;}return flag;}


行人到达出口方法peoMoveExit，如果检测到行人在出口，则将行人移除系统。（这里为什么不整合到移动方法中呢？在主方法中，所有步骤运行后会有个赋值语句，将此次的结果覆盖原来的矩阵。如果写到移动方法中，会使出口方法失效）

public int [][] peoMoveExit(inta[][]){//行人到达出口方法如果出去  设为0boolean exitOk=false;int c[][]=new int [data.m][data.n];for (int i=0;i<data.m;i++){ //循环赋值for (int j=0;j<data.n;j++){c[i][j]=a[i][j];}}for(int i=0;i<data.m;i++){for(int j=0;j<data.n;j++){if(a[i][j]==1){exitOk=rule.exitDose(a, i, j);if(exitOk){c[i][j]=0;System.out.println("跑出去一个");}}}}return c;}

（三）、规则类Rule.Java

规则类包含方向判断方法calRange，遇到墙壁的方向判断calRangeDouble，判断墙壁方法stopChange和判断出口方法exitDose。
判断方法calRange，将行人距离四周墙壁的长度存入array中，然后用sort方法排序，取出第一个值，于4个方向的值相比较完成赋值。

public int calRange(int i,intj,int m,int n,int R){//判断方向的方法//将计算[i][j]与四周墙的距离 存入数组  使用sort方法进行排序//首先判断距离出口长度//其此将数组的最小值分别与4个值比较  得到具体方向int f=5;int north=i;int east=m-j;int south=n-i;int west=j;int ran[]=newint[4];ran[0]=north;ran[1]=east;ran[2]=south;ran[3]=west;Arrays.sort(ran);if(ran[0]==north){f=2;}else if(ran[0]==east){f=6;}else if(ran[0]==south){f=8;}else if(ran[0]==west){f=4;}return f;}


遇到墙如何走方法calRangeDouble，根据位置不同，直接指定方法。

public int calRangeDouble(inti,int j){//沿着墙走时  判断遇到拐角的方法intf=0;//输出方向if(i==1){//如果行人在最上面if(j==1){//如果在在左边f=6;//方向向右}elseif(j==data.n-2){//如果在最右边f=4;}else{if(j>=data.n/2){//如果在右半部分f=4;}else{//左半边f=6;}}}if(i==data.m-2){//在最下面if(j==1){//最左边f=2;}elseif(j==data.n-2){//最右边f=2;}else{if(j>=data.m/2){//右半部分f=6;}else{//左边部分f=4;}}}if(j==1){//在左边if(i==1){//左上角f=6;}else{f=2;}}if(j==data.n-2){//在右边if(i==1){//有上交f=4;}else{f=2;}}returnf;}


判断墙的方法stopChange，遇到墙壁返回2。

public int stopChange(inta[][],int i,int j){//判断墙intfr=0; //fr 为判断下一步是否为墙if(i==1||j==1||i==data.n-2|| j==data.m-2 ){fr=2;//fr=2 表示下一点为墙}returnfr;}


判断出口方法exitDose，遇到出口返回TRUE。

public boolean exitDose(inta[][],int i,int j){//判断是否到达出口  如果到达出口 flag改为TRUEbooleanflag=false;intexitId=data.n/2;if(i==1){if(j==exitId){flag=true;}if(j==exitId+1){flag=true;}if(j==exitId-1){flag=true;}}returnflag;}


（四）、主方法

  public class RunMain {public static voidmain(String[] args) {Data data=new Data();Img img=new Img();Peo peo=new Peo();int a[][]=new int[data.m][data.n];int c[][]=new int[data.m][data.n];int d[][]=new int[data.m][data.n];a=img.creatRomNum(data.a);img.onColor(a);try {Thread.sleep(15000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}for (int h=0;h<data.h;h++){c=peo.peoMove(a);d=peo.peoMoveExit(c);img.onColor(d);for (int i=0;i<data.m;i++){for (int j=0;j<data.n;j++){a[i][j]=d[i][j];}}try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("第"+h+"次");}}
}

三、总结

经过这次编程，我又重新拾起快遗忘的Java。相对于matlab来说，Java最大的优势就是面向对象，各种方法有机结合。但是对新手不友好，需要先学一大堆Java知识，而matlab入手简单，简单学习就可以使用。
本程序离预定目标还差不少，最关键的是对于行人碰撞的解决不太可行。在房间中间的视野盲区，行人应该按随机方向行走，于是就有可能有2人的下一点在同一位置上，此时2人占据这点的概率应该是50%，但是程序是通过遍历数组来完成绘图的。这就导致位于前面的人就可以优先选择。虽然也可以通过将行人的一下步存到数组f中，然后在对其进行标识，从而产生50%的概率，但是这样做有点麻烦，因此在我想不使用矩阵，直接通过坐标将图绘出来，采用多线程，希望可以解决这个问题。

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