离散事件仿真和程序控制

本文主要介绍如何在 MicroCity Web 中实现离散事件仿真和程序控制。

协程

MicroCity Web中提供了几个协程相关函数，方便实现事件调度法。如果主要用于实现事件调度法且尚不清楚事件调度法的原理，可以阅读 时间推进法-事件调度法 部分了解相关概念。

coroutine.queue

将函数或协程添加到协程队列中等待

coroutine.queue(rt, f|co [, 参数列表...])

参数

参数含义
rt相对当前队列的时间，要求大于等于0。换句话说，也就是再过rt执行输入的函数或协程
f/co函数或协程。如果是函数，只需要输入函数名

coroutine.qtime

获取当前队列的时间

local time = coroutine.qtime()

示例

此处提供两个示例

  1. 协程添加任务：使用协程添加任务，并在函数中显示当前队列时间
  2. 车辆移动：使用协程实现以真实世界的时间刷新场景

协程添加任务

这个示例中展示了如何使用协程添加任务，并在函数中显示当前队列时间

function Show()
    print("当前时间：",coroutine.qtime())
end
function ShowShort()
    print("当前时间short：",coroutine.qtime())
end

coroutine.queue(10, Show)
coroutine.queue(20, Show)
coroutine.queue(15, ShowShort)
coroutine.queue(5, Show)

-- 结果：
-- 当前时间： 5.0
-- 当前时间： 10.0
-- 当前时间short： 15.0
-- 当前时间： 20.0

车辆移动

这个示例中展示了如何使用协程实现以真实世界的时间刷新场景

scene.setenv({grid='plane'}) -- 设置场景网格背景

-- 车辆
local car = scene.addobj('/res/2axle.glb')
car.speed = 1 --车速度

-- 初始时间
local t = os.clock()
local dt = 0

-- 刷新时间状态t和dt(按照CPU间隔步进，达到和真实时间同步)
function refreshtime()
    dt = os.clock() - t
    t = os.clock()
end

-- 协程更新场景
function update()
    if not scene.render() then return end --渲染场景并检查程序是否中止
    coroutine.queue(dt, update) --根据CPU步进时间添加下一次更新
    carmove() --移动车辆
    refreshtime() --计算本次dt
end

-- 车辆移动
function carmove()
    print()
    print("car move at ",t)
    local x, y, z = car:getpos()
    car:setpos(x,y,z+dt*car.speed)
end

-- 初始更新（添加第一次更新）
-- 由于函数中涉及到添加后续更新，因此更新会自动循环
coroutine.queue(dt,update)

在MicroCityWeb中打开open in new window

随机数

随机数生成原理简介

在计算机科学领域，所谓的“随机选择”实际上并非真正的随机。事实上，计算机进行的一切操作都不具备真正的随机性。已经有研究证明了“无法制造一台真正能够生成绝对随机数的计算机”的事实。因此，我们目前所使用的随机数实际上是伪随机数。

那么，如何生成这些伪随机数呢？一种常见的方法是利用算法，根据给定的初始数字（随机数种子）来产生一个数字序列。该算法根据种子进行初始化，并不断迭代生成后续的随机数序列。如果使用相同的种子，那么生成的随机数序列也将是相同的。

为了产生不同的随机序列，通常会利用计算机的时钟作为种子。这种方法的基本原理是：由于我们无法准确知道程序启动的时刻，因此每次启动程序都可以认为是得到了一个随机的时刻，从而获得一个不同的种子。由于我们无法确定种子的具体取值，因此这种方法产生的随机数序列是不可预测的，因为我们无法确定种子的具体取值。

创建随机数种子

local seed = math.randomseed(x [, dist])

参数

参数含义
x随机数种子，会根据输入的不同数值返回不同的随机数。如果需要每次的值都不一样，可以考虑将随机数种子x设置为当前时间
dist随机数分布（可选参数）。如果不设置，默认为均匀分布。如果设置这个参数，还可以设置 mu 和 sigma 作为对应分布的参数

dist参数可以设置键值为三种分布：

  • 'normal'：正态分布
  • 'exponential'：指数分布
  • 'poisson'：泊松分布

此外，还可以设置这几种分布的参数，其中 mu 键为均值，sigma 键为方差。

示例

-- 创建泊松分布的随机数种子
local seed = math.randomseed(os.time(), {distribution = "poisson", mu = "3"}) -- 泊松分布，均值为3

-- 输出随机数
print(seed:random())

程序控制

本文中的程序控制主要是指如何使用用户界面中的按钮控制程序的运行，包括暂停、恢复、停止等。

命令栏 命令栏

主要是指命令栏的前3个按钮

MicroCity Web中的程序控制主要是指3D界面渲染中通过 scene 对象实现的3D界面运动的暂停、恢复、停止，具体的函数如下：

local state = scene.render()

scene.render()函数的返回值与命令栏中的停止按钮⏹绑定，可以用于检查程序的运行状态：true表示程序正在运行，false表示程序已经被终止。此处示例将程序的运行状态存放于 state 变量中，可以通过 state 变量的值来控制程序的运行状态。

3D对象的暂停渲染也是通过调用 scene.render() 来实现的。如果刷新3D对象是通过不断调用 scene.render() 函数实现，并且刷新间隔时间不是通过 os.sleep() 来控制，那么可以实现在3D界面上将渲染暂停在某个状态。这是因为如果使用 os.sleep() 来控制3D对象的运动速度，那么当点击暂停按钮时，很可能正好处于 os.sleep() 的过程中，导致程序无法立即响应，从而导致暂停按钮无效。因此，建议在控制3D对象的运动速度时避免使用 os.sleep()，而是通过添加其他参数的方式来控制推进时长，以达到控制3D对象运动速度的目的。

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Contributors: huuhghhgyg