C++代码设计中的多智能体系统

Question

我有一个用 C++ 编写的模拟，其中需要维护可变数量的代理，但我无法决定如何很好地实现它。每个代理看起来都类似于：

class Agent{
public:
    Vector2f pos;
    float health;
    float data[DATASIZE];
    vector<Rule> rules;
}

我需要在模拟中维护可变数量的代理，以便：

1. 优选地，代理的数量没有上限
2. 我可以轻松添加代理
3. 在某些情况下我可以轻松删除任何代理（例如健康状况<0）
4. 我可以轻松地迭代所有代理并执行某些操作（例如健康--）
5. 最好，我可以使用 openMP 并行化工作，因为许多更新成本较高，但完全独立于其他代理。
6. （编辑）代理的顺序根本不重要

我应该为代理使用什么样的容器或设计原则？到目前为止，我一直在使用向量，但我认为很难从这个结构中删除：这是我经常需要做的事情，因为事物总是会死去。我应该考虑其他选择吗？我想到了类似List的东西，但我不认为它们可以并行化，因为它们是作为带有迭代器对象的链表实现的？

谢谢

Answer 1

到目前为止，我一直在使用向量，但我认为很难从这个结构中删除：这是我经常需要做的事情，因为事物总是会死去。

您实际上预计模拟的每一步都会有多少人死亡？对于人类来说似乎“一直”的事情对于计算机来说仍然可能被认为是非常罕见的。例如，如果模拟的每个步骤都会处理数千个代理，但平均每几步只有 1 个代理死亡，那么代理死亡就是一个小事件。对于这些数字，您的程序处理活动代理所花费的时间远多于处理死亡代理的时间，因此担心删除死亡代理的性能可能根本不值得。如果使代理移除更高效最终会导致正常的代理迭代和处理效率降低（但代理移除相对较少），那么这可能是一个糟糕的权衡。

另一方面，如果每个模拟步骤都有大量代理诞生和死亡，那么您可能希望确保可以有效地处理这些事件。所以这实际上取决于您期望处理的数字类型。

我的一般建议是继续使用 std::vector （只要它适合您设计的其余部分），除非您确实预计每个步骤的代理死亡数与代理总数相比会很大。

Answer 2

当代理死亡时，您可以将其保留在列表中，以供重新使用。不用担心容器缩小，并且您可以保留矢量的优点。您可以保留一个单独的指向死亡/可重用代理的指针堆栈，只需在代理死亡时推入它，弹出一个指针以回收新代理。

foreach Agent {
    if (agent.health > 0) // skip dead agents
        process rules

Answer 3

列表应该工作得很好。它可以并行化，因为插入或删除元素不会使其他迭代器无效（当然指向被删除元素的迭代器除外）。

如果不需要向后遍历，slist 和 list 一样好，而且速度更快一些。

如果您不关心元素的顺序，请使用 set。

Answer 4

像视频游戏一样使用四叉树。然后搜索 pos 速度很快，移除也很快。（此外，您还可以跨子节点并行化）。