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| -rw-r--r-- | energiefunktion.inc | 221 |
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diff --git a/energiefunktion.inc b/energiefunktion.inc new file mode 100644 index 0000000..946bd96 --- /dev/null +++ b/energiefunktion.inc @@ -0,0 +1,221 @@ +{$IFDEF Energie} +{$IFDEF Gradient} + Ich kann nur Energie _oder_ Gradient berechnen! + Bitte Compilerschalter richtig setzen! +{$ENDIF} +{$ENDIF} + +{$IFNDEF Energie} +{$IFNDEF Gradient} + Ich muss mindestens Energie oder Gradient berechnen! + Bitte Compilerschalter richtig setzen! +{$ENDIF} +{$ENDIF} + +// berechnet die Energie oder den Gradienten +var + i,j,k: Longint; + tmp,tmp2: extended; +{$IFDEF Gradient} + px,py,tmp3: extended; +{$ENDIF} + +begin + + // Initialisierung + {$IFDEF Energie} + Kreuzungen:=0; + Kreuzung:=-1; + result:=0; + {$ENDIF} + {$IFDEF Gradient} + if length(grad)<>length(p) then begin + writeln('*** Warnung ***'); + writeln('Länge das Gradienten wurde angepasst!'); + setlength(grad,length(p)); + end; + for i:=0 to length(grad)-1 do + grad[i]:=0; + {$ENDIF} + + {$IFDEF detaillierteZeitanalyse} + if mainThread then ffTimer.start; + {$ENDIF} + + for I:=0 to length(FFInteraktionen)-1 do + with FFInteraktionen[I] do + // auf Kreuzung prüfen: + // ((B1-A1)x(A2-A1))*((B2-A1)x(A2-A1))<=0 und + // ((A1-B1)x(B2-B1))*((A2-B1)x(B2-B1))<=0 <=> Kreuzung + if (KreuzproduktZ(P,_Fs[1].Eltern[0],_Fs[0].Eltern[0],_Fs[0].Eltern[1],_Fs[0].Eltern[0]) * + KreuzproduktZ(P,_Fs[1].Eltern[1],_Fs[0].Eltern[0],_Fs[0].Eltern[1],_Fs[0].Eltern[0]) <= 0 ) and + (KreuzproduktZ(P,_Fs[0].Eltern[0],_Fs[1].Eltern[0],_Fs[1].Eltern[1],_Fs[1].Eltern[0]) * + KreuzproduktZ(P,_Fs[0].Eltern[1],_Fs[1].Eltern[0],_Fs[1].Eltern[1],_Fs[1].Eltern[0]) <= 0 ) + then begin + {$IFDEF Energie} + inc(Kreuzungen); + if (Kreuzung=-1) or + (random*Kreuzungen<1) then Kreuzung:=i; // eine Kreuzung zufällig, gleichverteilt auswählen + {$ENDIF} + + // jetzt soll belohnt (!) werden, wenn ein Elternteil der einen Familie nah an der "Kante" der anderen Familie liegt + // -> dadurch kann eine Energie-Optimierung auch Kreuzungen entfernen + for j:=0 to 1 do // Familie + for k:=0 to 1 do begin // Elter + tmp:=(1e-9 + (QAbstand(P,_FS[j].Eltern[k],_FS[1-j].Eltern[0]) + - ( sqr(Skalarprodukt(P,_FS[j].Eltern[k],_FS[1-j].Eltern[0],_FS[1-j].Eltern[1],_FS[1-j].Eltern[0])) + / (1e-9+QAbstand(P,_FS[1-j].Eltern[1],_FS[1-j].Eltern[0]))))); + {$IFDEF Energie} + result:=result - Entkreuzungsbelohnungsskalierung * 1/tmp; + {$ENDIF} + {$IFDEF Gradient} + px:= P[_FS[1-j].Eltern[1].p2]-P[_FS[1-j].Eltern[0].p2]; + py:=-P[_FS[1-j].Eltern[1].p1]+P[_FS[1-j].Eltern[0].p1]; + tmp2:=1/sqrt(sqr(px)+sqr(py)+epsilon); + if (px*(P[_FS[j].Eltern[k].p1]-P[_FS[1-j].Eltern[0].p1])+py*(P[_FS[j].Eltern[k].p2]-P[_FS[1-j].Eltern[0].p2]) <= 0) then + tmp2:=-tmp2; + px:=px*tmp2; + py:=py*tmp2; + tmp2:=Entkreuzungsbelohnungsskalierung*2/sqr(tmp)*sqrt(tmp); + + tmp:=Skalarprodukt(P,_FS[j].Eltern[k],_FS[1-j].Eltern[0],_FS[1-j].Eltern[1],_FS[1-j].Eltern[0]) / // (P-F1)*(F2-F1) / (F2-F1)^2 + (1e-9+QAbstand(P,_FS[1-j].Eltern[1],_FS[1-j].Eltern[0])); + + grad[_FS[j].Eltern[k].p1]:= // Ableitungen nach Position der Person + grad[_FS[j].Eltern[k].p1] + tmp2*px; + grad[_FS[j].Eltern[k].p2]:= + grad[_FS[j].Eltern[k].p2] + tmp2*py; + + grad[_FS[1-j].Eltern[0].p1]:= // Ableitungen nach Position der Eltern + grad[_FS[1-j].Eltern[0].p1] - tmp2*(1-tmp)*px; + grad[_FS[1-j].Eltern[0].p2]:= + grad[_FS[1-j].Eltern[0].p2] - tmp2*(1-tmp)*py; + + grad[_FS[1-j].Eltern[1].p1]:= + grad[_FS[1-j].Eltern[1].p1] - tmp2*tmp*px; + grad[_FS[1-j].Eltern[1].p2]:= + grad[_FS[1-j].Eltern[1].p2] - tmp2*tmp*py; + {$ENDIF} + end; + end; + {$IFDEF detaillierteZeitanalyse} + if mainThread then begin + ffTimer.stop; + mmTimer.start; + end; + {$ENDIF} + + for I:=0 to length(MMInteraktionen)-1 do + with MMInteraktionen[I] do begin // 1/x^2 - Abstoßung + {$IFDEF Energie} + result:=result + + Laenge/(1e-9 + QAbstand(P,_Ps[0],_Ps[1])); + {$ENDIF} + {$IFDEF Gradient} + tmp:=1/(1e-9 + QAbstand(P,_Ps[0],_Ps[1])); + tmp:=-Laenge*2*sqr(tmp); + grad[_Ps[0].p1]:= + grad[_Ps[0].p1] + tmp * (P[_Ps[0].p1]-P[_Ps[1].p1]); + grad[_Ps[0].p2]:= + grad[_Ps[0].p2] + tmp * (P[_Ps[0].p2]-P[_Ps[1].p2]); + grad[_Ps[1].p1]:= + grad[_Ps[1].p1] + tmp * (P[_Ps[1].p1]-P[_Ps[0].p1]); + grad[_Ps[1].p2]:= + grad[_Ps[1].p2] + tmp * (P[_Ps[1].p2]-P[_Ps[0].p2]); + {$ENDIF} + end; + + {$IFDEF detaillierteZeitanalyse} + if mainThread then begin + mmTimer.stop; + mfTimer.start; + end; + {$ENDIF} + + for I:=0 to length(MFInteraktionen)-1 do + with MFInteraktionen[I] do begin + tmp:= Skalarprodukt(P,_P,_F.Eltern[0],_F.Eltern[1],_F.Eltern[0]) / // (P-F1)*(F2-F1) / (F2-F1)^2 + (epsilon+QAbstand(P,_F.Eltern[1],_F.Eltern[0])); + if (tmp<=0) or (tmp>=1) then begin // Person liegt "vor"/"hinter" Familie -> Abstand zu Elter relevant + tmp2:=epsilon + QAbstand(P,_P,_F.Eltern[byte(tmp>0.5)]); + {$IFDEF Gradient} + tmp3:=-2*Laenge/sqr(tmp2); + grad[_P.p1]:= + grad[_P.p1] + tmp3*(P[_P.p1]-P[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p1]); + grad[_P.p2]:= + grad[_P.p2] + tmp3*(P[_P.p2]-P[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p2]); + grad[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p1]:= + grad[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p1] + tmp3*(P[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p1]-P[_P.p1]); + grad[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p2]:= + grad[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p2] + tmp3*(P[_F.Eltern[byte(tmp>0.5)].p2]-P[_P.p2]); + {$ENDIF} + end + else begin // Person liegt "neben" Familie -> senkrechter Abstand relevant + tmp2:=1e-9 + QAbstand(P,_P,_F.Eltern[0]) - // Pythagoras + sqr(tmp)*QAbstand(P,_F.Eltern[1],_F.Eltern[0]); + {$IFDEF Gradient} + px:=-P[_F.Eltern[1].p2]+P[_F.Eltern[0].p2]; + py:= P[_F.Eltern[1].p1]-P[_F.Eltern[0].p1]; + tmp3:=1/sqrt(sqr(px)+sqr(py)+epsilon); + if (px*(P[_P.p1]-P[_F.Eltern[0].p1])+py*(P[_P.p2]-P[_F.Eltern[0].p2]) <= 0) then + tmp3:=-tmp3; + px:=px*tmp3; + py:=py*tmp3; + + tmp2:=-2*Laenge/sqr(tmp2)*sqrt(tmp2); + + grad[_P.p1]:= // Ableitungen nach Position der Person + grad[_P.p1] + tmp2*px; + grad[_P.p2]:= + grad[_P.p2] + tmp2*py; + + grad[_F.Eltern[0].p1]:= // Ableitungen nach Position der Eltern + grad[_F.Eltern[0].p1] - tmp2*(1-tmp)*px; + grad[_F.Eltern[0].p2]:= + grad[_F.Eltern[0].p2] - tmp2*(1-tmp)*py; + + grad[_F.Eltern[1].p1]:= + grad[_F.Eltern[1].p1] - tmp2*tmp*px; + grad[_F.Eltern[1].p2]:= + grad[_F.Eltern[1].p2] - tmp2*tmp*py; + {$ENDIF} + end; + + {$IFDEF Energie} + result:=result + Laenge/tmp2; + {$ENDIF} + end; + + {$IFDEF detaillierteZeitanalyse} + if mainThread then begin + mfTimer.stop; + famTimer.start; + end; + {$ENDIF} + + {$IFDEF Energie} + for i:=0 to length(Familien)-1 do + result:=result + + Laengengewicht * + sqr(sqr(QAbstand(P,Familien[i].Eltern[0],Familien[i].Eltern[1]))); + {$ENDIF} + {$IFDEF Gradient} + for i:=0 to length(Familien)-1 do begin + tmp:=QAbstand(P,Familien[i].Eltern[0],Familien[i].Eltern[1]); + tmp:=8*Laengengewicht*sqr(tmp)*tmp; // 8 (a-b)^6 + grad[Familien[i].Eltern[0].p1]:= + grad[Familien[i].Eltern[0].p1] + tmp*(P[Familien[i].Eltern[0].p1]-P[Familien[i].Eltern[1].p1]); + grad[Familien[i].Eltern[0].p2]:= + grad[Familien[i].Eltern[0].p2] + tmp*(P[Familien[i].Eltern[0].p2]-P[Familien[i].Eltern[1].p2]); + grad[Familien[i].Eltern[1].p1]:= + grad[Familien[i].Eltern[1].p1] + tmp*(P[Familien[i].Eltern[1].p1]-P[Familien[i].Eltern[0].p1]); + grad[Familien[i].Eltern[1].p2]:= + grad[Familien[i].Eltern[1].p2] + tmp*(P[Familien[i].Eltern[1].p2]-P[Familien[i].Eltern[0].p2]); + end; + {$ENDIF} + + {$IFDEF detaillierteZeitanalyse} + if mainThread then famTimer.stop; + {$ENDIF} + +end; |