genetic algorithm
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parent
e66d8ff9d4
commit
1f0b6e06e0
|
@ -10,7 +10,7 @@ pub struct Asteroid {
|
||||||
pub vel: Vec2,
|
pub vel: Vec2,
|
||||||
pub size: AsteroidSize,
|
pub size: AsteroidSize,
|
||||||
sides: u8,
|
sides: u8,
|
||||||
radius: f32,
|
pub radius: f32,
|
||||||
rot: f32,
|
rot: f32,
|
||||||
omega: f32,
|
omega: f32,
|
||||||
pub alive: bool,
|
pub alive: bool,
|
||||||
|
|
21
src/main.rs
21
src/main.rs
|
@ -5,7 +5,7 @@ mod population;
|
||||||
mod world;
|
mod world;
|
||||||
|
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||||||
use macroquad::prelude::*;
|
use macroquad::prelude::*;
|
||||||
use nn::NN;
|
use population::Population;
|
||||||
use world::World;
|
use world::World;
|
||||||
|
|
||||||
#[macroquad::main("Camera")]
|
#[macroquad::main("Camera")]
|
||||||
|
@ -16,15 +16,20 @@ async fn main() {
|
||||||
..Default::default()
|
..Default::default()
|
||||||
};
|
};
|
||||||
set_camera(&cam);
|
set_camera(&cam);
|
||||||
let mut world = World::new();
|
let mut pop = Population::new(5);
|
||||||
// let mut nn = NN::new(vec![1, 2, 1]);
|
|
||||||
|
|
||||||
loop {
|
loop {
|
||||||
clear_background(BLACK);
|
clear_background(BLACK);
|
||||||
if !world.over {
|
pop.update();
|
||||||
world.update();
|
pop.draw();
|
||||||
}
|
|
||||||
world.draw();
|
|
||||||
next_frame().await
|
next_frame().await
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
// let mut world = World::new();
|
||||||
|
// loop {
|
||||||
|
// clear_background(BLACK);
|
||||||
|
// if !world.over {
|
||||||
|
// world.update();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// world.draw();
|
||||||
|
// next_frame().await
|
||||||
|
// }
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
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@ -9,8 +9,10 @@ enum ActivationFunc {
|
||||||
Tanh,
|
Tanh,
|
||||||
ReLU,
|
ReLU,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone)]
|
||||||
pub struct NN {
|
pub struct NN {
|
||||||
config: Vec<usize>,
|
pub config: Vec<usize>,
|
||||||
weights: Vec<DMatrix<f32>>,
|
weights: Vec<DMatrix<f32>>,
|
||||||
activ_func: ActivationFunc,
|
activ_func: ActivationFunc,
|
||||||
mut_rate: f32,
|
mut_rate: f32,
|
||||||
|
@ -58,7 +60,7 @@ impl NN {
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn mutation(&mut self) {
|
pub fn mutate(&mut self) {
|
||||||
for weight in &mut self.weights {
|
for weight in &mut self.weights {
|
||||||
for ele in weight {
|
for ele in weight {
|
||||||
if r::random() {
|
if r::random() {
|
||||||
|
|
|
@ -1,4 +1,4 @@
|
||||||
use std::{f32::consts::PI, path::Iter};
|
use std::{f32::consts::PI, f64::consts::TAU};
|
||||||
|
|
||||||
use macroquad::{prelude::*, rand::gen_range};
|
use macroquad::{prelude::*, rand::gen_range};
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -13,7 +13,11 @@ pub struct Player {
|
||||||
bullets: Vec<Bullet>,
|
bullets: Vec<Bullet>,
|
||||||
last_shot: f32,
|
last_shot: f32,
|
||||||
shot_interval: f32,
|
shot_interval: f32,
|
||||||
brain: Option<NN>,
|
pub brain: Option<NN>,
|
||||||
|
search_radius: f32,
|
||||||
|
proximity_asteroids: Vec<f32>,
|
||||||
|
max_asteroids: usize,
|
||||||
|
debug: bool,
|
||||||
alive: bool,
|
alive: bool,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -21,21 +25,33 @@ impl Player {
|
||||||
pub fn new() -> Self {
|
pub fn new() -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
dir: vec2(0., -1.),
|
dir: vec2(0., -1.),
|
||||||
rot: -PI / 2.,
|
rot: 1.5 * PI,
|
||||||
|
|
||||||
|
// Change scaling when passing inputs if this is changed
|
||||||
drag: 0.001,
|
drag: 0.001,
|
||||||
shot_interval: 0.3,
|
shot_interval: 0.3,
|
||||||
|
search_radius: 300.,
|
||||||
alive: true,
|
alive: true,
|
||||||
|
debug: false,
|
||||||
..Default::default()
|
..Default::default()
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn simulate(brain: NN) -> Self {
|
pub fn simulate(brain: NN, max_asteroids: usize) -> Self {
|
||||||
|
assert_eq!(
|
||||||
|
brain.config[0] - 1,
|
||||||
|
max_asteroids + 5,
|
||||||
|
"NN input size must match max_asteroids"
|
||||||
|
);
|
||||||
let mut p = Player::new();
|
let mut p = Player::new();
|
||||||
p.brain = Some(brain);
|
p.brain = Some(brain);
|
||||||
|
p.max_asteroids = max_asteroids;
|
||||||
p
|
p
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn check_player_collision(&mut self, asteroid: &mut Asteroid) -> bool {
|
pub fn check_player_collision(&mut self, asteroid: &mut Asteroid) -> bool {
|
||||||
|
self.proximity_asteroids
|
||||||
|
.extend([asteroid.pos.x, asteroid.pos.y, asteroid.radius]);
|
||||||
if asteroid.check_collision(self.pos, 8.) {
|
if asteroid.check_collision(self.pos, 8.) {
|
||||||
self.alive = false;
|
self.alive = false;
|
||||||
return true;
|
return true;
|
||||||
|
@ -56,28 +72,37 @@ impl Player {
|
||||||
|
|
||||||
pub fn update(&mut self) {
|
pub fn update(&mut self) {
|
||||||
let mut mag = 0.;
|
let mut mag = 0.;
|
||||||
let mut keys = vec![false, false, false];
|
let mut keys = vec![false, false, false, false];
|
||||||
|
|
||||||
|
self.proximity_asteroids.resize(self.max_asteroids, 0.);
|
||||||
|
let mut inputs = vec![
|
||||||
|
self.pos.x / screen_width() + 0.5,
|
||||||
|
self.pos.y / screen_height() + 0.5,
|
||||||
|
self.vel.x / 11.,
|
||||||
|
self.vel.y / 11.,
|
||||||
|
self.rot / TAU as f32,
|
||||||
|
];
|
||||||
|
inputs.append(self.proximity_asteroids.as_mut());
|
||||||
if let Some(brain) = &self.brain {
|
if let Some(brain) = &self.brain {
|
||||||
keys = brain
|
keys = brain
|
||||||
.feed_forward(vec![
|
.feed_forward(inputs)
|
||||||
self.pos.x, self.pos.y, self.vel.x, self.vel.y, self.rot,
|
|
||||||
])
|
|
||||||
.iter()
|
.iter()
|
||||||
.map(|&x| if x > 0. { true } else { false })
|
.map(|&x| if x > 0. { true } else { false })
|
||||||
.collect();
|
.collect();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if is_key_down(KeyCode::Right) || keys[0] {
|
if is_key_down(KeyCode::Right) || keys[0] {
|
||||||
self.rot += 0.1;
|
self.rot = (self.rot + 0.1 + TAU as f32) % TAU as f32;
|
||||||
self.dir = vec2(self.rot.cos(), self.rot.sin());
|
self.dir = vec2(self.rot.cos(), self.rot.sin());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if is_key_down(KeyCode::Left) || keys[1] {
|
if is_key_down(KeyCode::Left) || keys[1] {
|
||||||
self.rot -= 0.1;
|
self.rot = (self.rot - 0.1 + TAU as f32) % TAU as f32;
|
||||||
self.dir = vec2(self.rot.cos(), self.rot.sin());
|
self.dir = vec2(self.rot.cos(), self.rot.sin());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if is_key_down(KeyCode::Up) || keys[2] {
|
if is_key_down(KeyCode::Up) || keys[2] {
|
||||||
|
// Change scaling when passing inputs if this is changed
|
||||||
mag = 0.14;
|
mag = 0.14;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if is_key_down(KeyCode::Space) {
|
if is_key_down(KeyCode::Space) || keys[3] {
|
||||||
if self.shot_interval + self.last_shot < get_time() as f32 {
|
if self.shot_interval + self.last_shot < get_time() as f32 {
|
||||||
self.last_shot = get_time() as f32;
|
self.last_shot = get_time() as f32;
|
||||||
self.bullets.push(Bullet {
|
self.bullets.push(Bullet {
|
||||||
|
@ -88,6 +113,10 @@ impl Player {
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if is_key_pressed(KeyCode::D) {
|
||||||
|
self.debug = !self.debug;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
self.vel += mag * self.dir - self.drag * self.vel.length() * self.vel;
|
self.vel += mag * self.dir - self.drag * self.vel.length() * self.vel;
|
||||||
self.pos += self.vel;
|
self.pos += self.vel;
|
||||||
if self.pos.x.abs() > screen_width() / 2. + 10. {
|
if self.pos.x.abs() > screen_width() / 2. + 10. {
|
||||||
|
@ -121,6 +150,13 @@ impl Player {
|
||||||
draw_triangle_lines(p6, p7, p8, 2., WHITE);
|
draw_triangle_lines(p6, p7, p8, 2., WHITE);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if self.debug {
|
||||||
|
for a in self.proximity_asteroids.chunks(3) {
|
||||||
|
draw_circle_lines(a[0], a[1], a[2], 1., GRAY);
|
||||||
|
draw_line(self.pos.x, self.pos.y, a[0], a[1], 1., GRAY)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
for bullet in &self.bullets {
|
for bullet in &self.bullets {
|
||||||
bullet.draw();
|
bullet.draw();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
|
@ -1,18 +1,78 @@
|
||||||
use crate::world::World;
|
use macroquad::{prelude::*, rand::gen_range};
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::{nn::NN, world::World};
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Default)]
|
#[derive(Default)]
|
||||||
struct Population {
|
pub struct Population {
|
||||||
size: i32,
|
size: usize,
|
||||||
gen: i32,
|
gen: i32,
|
||||||
worlds: Vec<World>,
|
pub worlds: Vec<World>,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl Population {
|
impl Population {
|
||||||
// pub fn new(size: i32) -> Self {
|
pub fn new(size: usize) -> Self {
|
||||||
// Self {
|
Self {
|
||||||
// size: size,
|
size,
|
||||||
// worlds: vec![World::new(); size],
|
worlds: (0..size)
|
||||||
// ..Default::default(),
|
.map(|_| World::simulate(NN::new(vec![33, 10, 4])))
|
||||||
// }
|
.collect(),
|
||||||
// }
|
..Default::default()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn update(&mut self) {
|
||||||
|
let mut alive = false;
|
||||||
|
for world in &mut self.worlds {
|
||||||
|
if !world.over {
|
||||||
|
alive = true;
|
||||||
|
world.update();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if !alive {
|
||||||
|
self.gen += 1;
|
||||||
|
self.next_gen();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn draw(&self) {
|
||||||
|
for world in &self.worlds {
|
||||||
|
if !world.over {
|
||||||
|
world.draw();
|
||||||
|
draw_text(
|
||||||
|
&format!("Gen: {}", self.gen),
|
||||||
|
-100. + screen_width() * 0.5,
|
||||||
|
30. - screen_height() * 0.5,
|
||||||
|
32.,
|
||||||
|
WHITE,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn next_gen(&mut self) {
|
||||||
|
let total = self.worlds.iter().fold(0, |acc, x| acc + x.score);
|
||||||
|
self.worlds.sort_by(|a, b| b.score.cmp(&a.score));
|
||||||
|
let mut new_worlds = (0..self.size / 10)
|
||||||
|
.map(|i| World::simulate(self.worlds[i].see_brain().to_owned()))
|
||||||
|
.collect::<Vec<_>>();
|
||||||
|
|
||||||
|
while new_worlds.len() < self.size {
|
||||||
|
let rands = (gen_range(0, total + 1), gen_range(0, total + 1));
|
||||||
|
let mut sum = 0;
|
||||||
|
let (mut a, mut b) = (None, None);
|
||||||
|
for world in &self.worlds {
|
||||||
|
sum += world.score;
|
||||||
|
if sum >= rands.0 {
|
||||||
|
a = Some(world.see_brain());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if sum >= rands.1 {
|
||||||
|
b = Some(world.see_brain());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
let mut new_brain = NN::crossover(a.unwrap(), b.unwrap());
|
||||||
|
new_brain.mutate();
|
||||||
|
new_worlds.push(World::simulate(new_brain));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
self.worlds = new_worlds;
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
27
src/world.rs
27
src/world.rs
|
@ -9,25 +9,32 @@ use macroquad::{prelude::*, rand::gen_range};
|
||||||
pub struct World {
|
pub struct World {
|
||||||
player: Player,
|
player: Player,
|
||||||
asteroids: Vec<Asteroid>,
|
asteroids: Vec<Asteroid>,
|
||||||
pub score: i32,
|
pub score: u32,
|
||||||
pub over: bool,
|
pub over: bool,
|
||||||
|
max_asteroids: usize,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl World {
|
impl World {
|
||||||
pub fn new() -> Self {
|
pub fn new() -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
player: Player::new(),
|
player: Player::new(),
|
||||||
|
max_asteroids: 28,
|
||||||
..Default::default()
|
..Default::default()
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn simulate(brain: NN) -> Self {
|
pub fn simulate(brain: NN) -> Self {
|
||||||
Self {
|
Self {
|
||||||
player: Player::simulate(brain),
|
player: Player::simulate(brain, 28),
|
||||||
|
max_asteroids: 28,
|
||||||
..Default::default()
|
..Default::default()
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn see_brain(&self) -> &NN {
|
||||||
|
self.player.brain.as_ref().unwrap()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn update(&mut self) {
|
pub fn update(&mut self) {
|
||||||
self.player.update();
|
self.player.update();
|
||||||
let mut to_add: Vec<Asteroid> = Vec::new();
|
let mut to_add: Vec<Asteroid> = Vec::new();
|
||||||
|
@ -77,7 +84,7 @@ impl World {
|
||||||
AsteroidSize::Medium => 2,
|
AsteroidSize::Medium => 2,
|
||||||
AsteroidSize::Small => 1,
|
AsteroidSize::Small => 1,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}) < 20
|
}) < self.max_asteroids
|
||||||
{
|
{
|
||||||
self.asteroids.push(Asteroid::new(AsteroidSize::Large));
|
self.asteroids.push(Asteroid::new(AsteroidSize::Large));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -88,12 +95,12 @@ impl World {
|
||||||
for asteroid in &self.asteroids {
|
for asteroid in &self.asteroids {
|
||||||
asteroid.draw();
|
asteroid.draw();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
draw_text(
|
// draw_text(
|
||||||
&format!("Score {}", self.score),
|
// &format!("Score {}", self.score),
|
||||||
20. - screen_width() * 0.5,
|
// 20. - screen_width() * 0.5,
|
||||||
30. - screen_height() * 0.5,
|
// 30. - screen_height() * 0.5,
|
||||||
32.,
|
// 32.,
|
||||||
WHITE,
|
// WHITE,
|
||||||
);
|
// );
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
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