十字链表的AOI算法实现

[game] 十字链表的AOI算法实现

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

AOI主要有九宫格、灯塔和十字链表的算法实现。本文阐述十字链表的实现和尝试。

基本原理
根据二维地图，将其分成x轴和y轴两个链表。如果是三维地图，则还需要维护多一个z轴的链表。将对象的坐标值按照大小相应的排列在相应的坐标轴上面。
基本接口
对对象的操作主要有以下三个接口：

add：对象进入地图；
leave：对象离开地图；
move：对象在地图内移动。
2. 算法实现
既然是链表，很自然地想到用线性表来实现。因为存在向前和向后找的情况，所以使用双链表实现。其实实现也是非常简单，就是两个双链表（这里以二维地图举例）。那么我们的节点需要四个指针，分布为x轴的前后指针，y轴的前后指针。

// 双链表（对象）

class DoubleNode
{
public:DoubleNode(string key, int x, int y){this->key = key;this->x = x;this->y = y;xPrev = xNext = NULL;};DoubleNode * xPrev;DoubleNode * xNext;DoubleNode * yPrev;DoubleNode * yNext;string key;  // 只是一个关键字int x; // 位置（x坐标）int y; // 位置（y坐标）private:};

下面是地图场景信息和接口。这里的实现比较粗略，是带头尾的的双链表，暂时不考虑空间占用的问题。类Scene有分别有一个头尾指针，初始化的时候会为其赋值，主要用DoubleNode类的指针来存储x轴和y轴的头尾。初始化的时候，将_head的next指针指向尾_tail；将_tail的prev指针指向_head。

// 地图/场景

class Scene
{
public:Scene(){this->_head = new DoubleNode("[head]", 0, 0); // 带头尾的双链表(可优化去掉头尾)this->_tail = new DoubleNode("[tail]", 0, 0);_head->xNext = _tail;_head->yNext = _tail;_tail->xPrev = _head;_tail->yPrev = _head;};// 对象加入(新增)DoubleNode * Add(string name, int x, int y);// 对象离开(删除)void Leave(DoubleNode * node);// 对象移动void Move(DoubleNode * node, int x, int y);// 获取范围内的AOI (参数为查找范围)void PrintAOI(DoubleNode * node, int xAreaLen, int yAreaLen);private:DoubleNode * _head;DoubleNode * _tail;
};

2.1. add(进入地图)
将DoubleNode对象插入到十字链表中。x轴和y轴分别处理，处理方法基本一致。其实就是双链表的数据插入操作，需要从头开始遍历线性表，对比相应轴上的值的大小，插入到合适的位置。

void _add(DoubleNode * node)
{// x轴处理DoubleNode * cur = _head->xNext;while(cur != NULL){if((cur->x > node->x) || cur==_tail) // 插入数据{node->xNext = cur;node->xPrev = cur->xPrev;cur->xPrev->xNext = node;cur->xPrev = node;break;}cur = cur->xNext;}// y轴处理cur = _head->yNext;while(cur != NULL){if((cur->y > node->y) || cur==_tail) // 插入数据{node->yNext = cur;node->yPrev = cur->yPrev;cur->yPrev->yNext = node;cur->yPrev = node;break;}cur = cur->yNext;}
}

假设可视范围为x轴2以内，y轴2以内，则运行：

分别插入以下数据a(1,5)、f(6,6)、c(3,1)、b(2,2)、e(5,3)，然后插入d(3,3)，按照x轴和y轴打印其双链表结果；
插入d(3,3)数据，求其可视AOI范围（如图，除了f(6,6)，其它对象都在d的可视范围内）。
控制台结果（前8行）：

步骤1结果图示：

步骤2结果图示：

2.2. leave(离开地图)和move(移动)
其实都是双链表的基本操作，断掉其相应的指针就好了。按理，是需要

move和leave操作如图，move是将d(3,3)移动到(4,4)，然后再打印其AOI范围。

控制台结果：

移动后AOI范围图示：

完整代码实例

#include "stdafx.h"#include "stdio.h"#include <iostream>#include <string>using namespace std;// 双链表（对象）class DoubleNode{public:DoubleNode(string key, int x, int y){this->key = key;this->x = x;this->y = y;xPrev = xNext = NULL;};DoubleNode * xPrev;DoubleNode * xNext;DoubleNode * yPrev;DoubleNode * yNext;string key;int x; // 位置（x坐标）int y; // 位置（y坐标）private:};// 地图/场景class Scene{public:Scene(){this->_head = new DoubleNode("[head]", 0, 0); // 带头尾的双链表(可优化去掉头尾)this->_tail = new DoubleNode("[tail]", 0, 0);_head->xNext = _tail;_head->yNext = _tail;_tail->xPrev = _head;_tail->yPrev = _head;};// 对象加入(新增)DoubleNode * Add(string name, int x, int y){DoubleNode * node = new DoubleNode(name, x, y);_add(node);return node;};// 对象离开(删除)void Leave(DoubleNode * node){node->xPrev->xNext = node->xNext;node->xNext->xPrev = node->xPrev;node->yPrev->yNext = node->yNext;node->yNext->yPrev = node->yPrev;node->xPrev = NULL;node->xNext = NULL;node->yPrev = NULL;node->yNext = NULL;};// 对象移动void Move(DoubleNode * node, int x, int y){Leave(node);node->x = x;node->y = y;_add(node);};// 获取范围内的AOI (参数为查找范围)void PrintAOI(DoubleNode * node, int xAreaLen, int yAreaLen){cout << "Cur is: " << node->key  << "（" << node ->x << "," << node ->y << ")" << endl;cout << "Print AOI:" << endl;// 往后找DoubleNode * cur = node->xNext;while(cur!=_tail){if((cur->x - node->x) > xAreaLen){break;}else{int inteval = 0;inteval = node->y - cur->y;if(inteval >= -yAreaLen && inteval <= yAreaLen){cout << "\t" << cur->key  << "(" << cur ->x << "," << cur ->y << ")" << endl;}}cur = cur->xNext;}// 往前找cur = node->xPrev;while(cur!=_head){if((node->x - cur->x) > xAreaLen){break;}else{int inteval = 0;inteval = node->y - cur->y;if(inteval >= -yAreaLen && inteval <= yAreaLen){cout << "\t" << cur->key  << "(" << cur ->x << "," << cur ->y << ")" << endl;}}cur = cur->xPrev;}};// 调试代码void PrintLink()  // 打印链表(从头开始){// 打印x轴链表DoubleNode * cur = _head->xNext;while (cur != _tail){cout << (cur->key) << "(" << (cur->x) <<"," << (cur->y) << ") -> " ;cur = cur->xNext;}cout << "end" << endl;// 打印y轴链表cur = _head->yNext;while (cur != _tail){cout << (cur->key) << "(" << (cur->x) <<"," << (cur->y) << ") -> " ;cur = cur->yNext;}cout << "end" << endl;};private:DoubleNode * _head;DoubleNode * _tail;void _add(DoubleNode * node){// x轴处理DoubleNode * cur = _head->xNext;while(cur != NULL){if((cur->x > node->x) || cur==_tail) // 插入数据{node->xNext = cur;node->xPrev = cur->xPrev;cur->xPrev->xNext = node;cur->xPrev = node;break;}cur = cur->xNext;}// y轴处理cur = _head->yNext;while(cur != NULL){if((cur->y > node->y) || cur==_tail) // 插入数据{node->yNext = cur;node->yPrev = cur->yPrev;cur->yPrev->yNext = node;cur->yPrev = node;break;}cur = cur->yNext;}}};// --------------------------------------------void main(){Scene scene = Scene();// 增加scene.Add("a", 1, 5);scene.Add("f", 6, 6);scene.Add("c", 3, 1);scene.Add("b", 2, 2);scene.Add("e", 5, 3);DoubleNode * node = scene.Add("d", 3, 3);scene.PrintLink();scene.PrintAOI(node, 2, 2);// 移动cout << endl << "[MOVE]" << endl;scene.Move(node, 4, 4);scene.PrintLink();scene.PrintAOI(node, 2, 2);// 删除cout << endl << "[LEAVE]" << endl;scene.Leave(node);scene.PrintLink();}

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