一、由于需求功能比较复杂,以下提供大致的代码框架和思路
1. 卡车类
属性:
- 长、宽、高:float类型,表示卡车的长宽高
- 模拟物体frontObject:GameObject类型,用于模拟车厢前部形状
- 起始位置startPosition:Vector3类型,表示卡车放置物品的起始位置
方法:
- GeneratePlacementMarkers():生成可放置点,将卡车空间分割成若干小格子,并在每个小格子中放置一个代表可放置点的游戏对象
- GetAvailablePlacementMarkers(Cargo cargo):获取货物可用的放置点,根据货物大小和形状计算出可以放置的所有可用位置
- UpdatePlacementMarkers():更新可放置点状态,当有货物被放置或移动时,重新计算所有货物的可用放置点
- OnCargoRemoved():从卡车上移除货物后,更新所有货物的可用放置点
2. 货物类
属性:
- id、name、weight、length、width、height:string/float类型,表示货物的基本属性
- transform:Transform类型,表示货物的Transform组件
- isPlaced:bool类型,表示货物是否已经放置到卡车上
- isCombined:bool类型,表示货物是否由多个相同尺寸的小货物组合而成
- combinedCount:int类型,当isCombined为True时,表示组合货物的数量
- isFreeRotating:bool类型,表示货物是否可以自由旋转
- isQuarterRotating:bool类型,表示货物是否可以旋转90度
- placementMarkers:List<Transform>类型,表示当前货物的可用放置点
方法:
- IsPlaced():货物是否已经放置到卡车上
- Place(Vector3 position):将货物放置到卡车上指定的位置,并更新其状态
- RemoveFromTrailer():从卡车上移除货物,并将其状态重置为未放置
- UpdatePlacementMarkers(List<Transform> markers):更新货物的可用放置点
- OnMouseDown():处理鼠标点击事件,以便选中当前货物并执行相应操作
3. 可放置点类
属性:
- isEmpty:bool类型,表示当前可放置点是否为空
方法:
- SetEmpty(bool empty):将可放置点设置为为空或非空
4. 货物放置管理类
属性:
- cargoes:List<Cargo>类型,表示卡车上所有的货物
- trailer:Trailer类型,表示当前卡车对象
方法:
- AddCargo(Cargo cargo, Vector3 position):添加一个货物到卡车上指定位置
- RemoveCargo(Cargo cargo):从卡车上移除一个货物
- CanAddCargo(Cargo cargo, Vector3 position):判断卡车上是否能够放置指定货物到指定位置
- AreCargoesOverlapping(List<Cargo> cargoes):判断多个货物在卡车上是否重叠
- PlaceCargo(Cargo cargo, Vector3 position):将货物放置到指定位置
- RearrangeCargoes():重新排列所有货物,根据大小进行排序和组合,优化货物排列并最大化负载
5. PSO算法类
属性:
- particles:List<Particle>类型,表示PSO算法中所有的粒子
- pBestFitness:float类型,记录历史最佳适应度
- gBestParticle:Particle类型,记录全局最优解
方法:
- InitializeParticles():初始化粒子群
- Evaluate(Particle particle):评价函数,计算每个可能的放置方案的表面积和,并选择表面积最小的方案作为最佳方案
- UpdateVelocity
二、以下是一步一步实现卡车装箱软件的过程
1. 创建场景和基础物品
- 新建Unity 3D工程
- 创建一个空物体(Trailer),作为卡车对象并设置初始位置和旋转角度
- 在Trailer上添加Box Collider组件,并设置为isTrigger为True
- 创建一个Plane对象,作为卡车的地面,并将其放置到适当的高度和位置
- 创建一个Cube对象,作为模拟车厢前部的形状,并调整大小和形状到合适的大小
- 在Cube上添加 Box Collider 组件,并设置为 isTrigger 为 True
2. 实现卡车类 Trailer 和模拟物体类 CargoPlacement
Trailer 类
- 添加 Trailer 类,并定义卡车的长、宽、高等属性;
- 添加生成可放置点方法 GeneratePlacementMarkers();
- 添加获取货物可用的放置点方法 GetAvailablePlacementMarkers(Cargo cargo);
- 添加更新可放置点方法 UpdatePlacementMarkers();
- 添加从卡车上移除货物后的更新方法 OnCargoRemoved()。
CargoPlacement 类
- 添加生成贴近物体上方可放置点的方法 GeneratePlacementMarkers(Transform transform);
- 添加计算模拟物体与平板车相交的地方计算索引,更新可放置点并检查货物是否可以放置在该位置的方法 UpdatePlacementMarkers(List<Transform> allMarkers);
- 添加清除所有可放置点的方法 ClearPlacementMarkers();
- 添加显示和隐藏所有可放置点的方法 ShowMarkers() 和 HideMarkers()。
3. 实现货物类 Cargo
- 添加货物类,并定义货物的 id、name、weight、length、width、height 等属性;
- 定义货物是否已经被放置到卡车上 IsPlaced() 方法;
- 定义摆放货物集合时加入货物 Place(Vector3 position) 方法;
- 定义移除卡车上的货物 RemoveFromTrailer() 方法;
- 定义更新货物的可用放置点 UpdatePlacementMarkers(List<Transform> markers) 方法;
- 实现选中货物处理鼠标点击事件 onm ouseDown() 方法。
4. 实现物品管理类 CargoManager
- 添加货物放置管理类,包括添加和移除货物的方法 AddCargo(Cargo cargo, Vector3 position) 和 RemoveCargo(Cargo cargo);
- 定义在卡车上放置货物时判断该位置是否可以放置 CanAddCargo(Cargo cargo, Vector3 position) 的方法;
- 定义是否有货物重叠 AreCargoesOverlapping(List<Cargo> cargoes) 的方法;
- 定义将货物放置到指定位置的方法 PlaceCargo(Cargo cargo, Vector3 position);
- 定义重新排列所有货物,根据大小进行排序和组合 RearrangeCargoes()。
5. 实现评价函数和Particle Swarm Optimization(PSO)算法
- 实现评价函数 Evaluate(Particle particle),计算每个可能的放置方案的表面积和,并选择表面积最小的方案作为最佳方案;
- 实现 PSO 算法 InitializeParticles(),初始化粒子群,并使用多次迭代来搜索最优解,然后将货物放置在最优解位置。
6. 实现用户交互功能
- 定义当用户拖动货物至某个位置时,如果可以放置该货物,则显示一个放置标记;
- 定义当用户将货物放置到指定位置时,如果可以放置该货物,则将货物置于该位置,并更新所有货物的可用放置点;
- 定义选中某个货物时,在界面上显示该货物的属性和可用位置。
以上是实现卡车装箱软件的基本步骤和方法,当然具体实现细节很多需要根据需求不断修改和完善代码。
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