游戏算法-AOI十字链表入门简单版python

AOI十字链表python简单实现，仅用作学习，理解基本原理

AOI一般是C++去实现，本文章python写仅用来入门了解

场景内维护两个实体链表

list_x和list_y

所有实体根据x坐标大小排序，在list_x上
所有实体根据y坐标大小排序，在list_y上

实体位置改变时候，需要改变实体在list_x，list_x的位置

实体的AOI范围，根据AOI半径在list_x，list_x上遍历即可

十字链表发在计算AOI范围内对象时，计算量非常小，且跟空间大小无关，因此省去大量无效的遍历过程。十字链表法也有一些需要注意的地方，因为在两条链表中都必须按照大小顺序进行排列，因此对象在不停的移动，会带来比较大量的计算。

python版本：2.7

# coding: utf-8class Entity(object):def __init__(self, eid, x, y):self.id = eidself.x = xself.y = yself.radius = 5  # AOI半径def __str__(self):return "<{0},{1}-{2}>".format(self.id, self.x, self.y)def enter(self, pobj):print("{0} enter {1} view".format(pobj, self))def leave(self, pobj):print("{0} leave {1} view".format(pobj, self))def move(self, pobj):print("{0} move in {1} view".format(pobj, self))class Scene(object):def __init__(self):self.map_entity = {}self.list_x = []  # [实例ID] 实际应用链表 + 跳跃表self.list_y = []def __str__(self):return "<list_x: {0}, list_y: {1}, entities: {2}>".format(self.list_x, self.list_y, self.map_entity.keys())def add_by_entity(self, entity):# 添加一个新的对象self.map_entity[entity.id] = entitypos = len(self.list_x)for i, eid in enumerate(self.list_x):x = self.map_entity[eid].xif entity.x < x:pos = ibreakself.list_x.insert(pos, entity.id)pos = len(self.list_y)for j, eid in enumerate(self.list_y):y = self.map_entity[eid].yif entity.y < y:pos = jbreakself.list_y.insert(pos, entity.id)return entitydef remove(self, eid):entity = self.map_entity.pop(eid)for i, eid in enumerate(self.list_x):if eid == entity.id:del self.list_x[i]breakfor j, eid in enumerate(self.list_y):if eid == entity.id:del self.list_y[j]breakdef get_range_entities(self, entity):# 获取指定对象的AOI对象列表ret_set = set([])for ob_id in self.list_x:ob = self.map_entity[ob_id]if abs(ob.x - entity.x) <= entity.radius:if ob != entity:ret_set.add(ob)for ob_id in self.list_y:ob = self.map_entity[ob_id]if abs(ob.y - entity.y) <= entity.radius:if ob not in ret_set and entity != ob:ret_set.add(ob)else:breakreturn list(ret_set)def update_pos(self, eid, x, y):# 更新对象eid对象的坐标为（x, y）if eid not in self.map_entity:# 首次进入entity = Entity(eid, x, y)entity = self.add_by_entity(entity)entities = self.get_range_entities(entity)for ob in entities:ob.enter(entity)else:entity = self.map_entity[eid]if x < 0 or y < 0:# 坐标小于0时为离开场景obs = self.get_range_entities(entity)self.remove(eid)for ob in obs:ob.leave(entity)else:old_entities = self.get_range_entities(entity)self.remove(eid)entity.x = xentity.y = yself.add_by_entity(entity)new_entities = self.get_range_entities(entity)# enter处理enter_obs = [ob for ob in new_entities if ob not in old_entities]for ob in enter_obs:ob.enter(entity)# leave处理leave_obs = [ob for ob in old_entities if ob not in new_entities]for ob in leave_obs:ob.leave(entity)# move处理move_obs = [ob for ob in old_entities if ob in new_entities]for ob in move_obs:ob.move(entity)        def test():scene = Scene()scene.update_pos(1, 1, 2)scene.update_pos(2, 5, 9)scene.update_pos(3, 10, 10)pobj1 = scene.map_entity[1]pobj2 = scene.map_entity[2]pobj3 = scene.map_entity[3]print sceneprint("\nscene.update_pos(1, 7, 7), pobj1.range: ")scene.update_pos(1, 7, 7)for ob in scene.get_range_entities(pobj1):print(ob)print("\nscene.update_pos(2, 1, 2)), pobj2.range:")scene.update_pos(2, 1, 2)for ob in scene.get_range_entities(pobj2):print(ob)print("\nscene.update_pos(3, 5, 5), pobj3.range: ")scene.update_pos(3, 5, 5)for ob in scene.get_range_entities(pobj3):print(ob)test()

运行结果：
<2,5-9> enter <1,1-2> view
<3,10-10> enter <2,5-9> view
<list_x: [1, 2, 3], list_y: [1, 2, 3], entities: [1,2,3]>scene.update_pos(1, 7, 7), pobj1.range:
<1,7-7> enter <3,10-10> view
<1,7-7> move in <2,5-9> view
<3,10-10>
<2,5-9>scene.update_pos(2, 1, 2)), pobj2.range:
<2,1-2> leave <3,10-10> view
<2,1-2> move in <1,7-7> view
<1,7-7>scene.update_pos(3, 5, 5), pobj3.range:
<3,5-5> enter <2,1-2> view
<3,5-5> move in <1,7-7> view
<1,7-7>
<2,1-2>

规范版本应该双向列表维护，实体数量较多时候，应该用跳跃表去维护，类的设计如下

参考：https://www.cnblogs.com/rond/p/6114919.html

class Entity(object):def __init__(self):self.id = 0self.x = 0self.y = 0self.x_prev = None  # 双向列表self.x_next = Noneself.y_prev = Noneself.y_next = Noneclass Scene(object):def __init__(self):self.list_x_head = Noneself.list_x_tail = Noneself.list_y_head = Noneself.list_y_tail = None

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