多目标随机行走说明书.doc

摘要随机行走也叫无规则行走，是物理上的布朗运动。该软件通过使用win32的窗口程序模式，实现随机行走路径图形生成程序的设计与开发；给出了随机数发生器的参数控制接口，允许用户在控制范围内自由选择参数；支持四方向和八方向的绝对方向模式和相对方向模式；提供无轨迹模式，拖尾型轨迹模式，单点轨迹模式生成模式。该软件设计通过使用masmpluswin32的窗口程序模式来实现。关键词： 随机数发生器 ; 二维随机行走;越界检查1目录摘要11.问题描述22.系统设计32.1.功能模块32.2工作流程图43.系统实现54.系统测试84.1测试的目的84.2 测试方案84.3测试结果84.3.1.拖尾型轨迹四方向绝对测试：84.3.2.拖尾型轨迹四方向相对测试：94.3.3.拖尾型轨迹八方向绝对测试：94.3.4.拖尾型轨迹八方向向对测试：104.3.5.无轨迹绝对四方向测试：104.3.6.单点轨迹绝对四方向测试：114.4 可行性分析11总结12参考文献13源代码141.问题描述 随机行走也叫无规则行走，是物理上的布朗运动。从最初的无规则分子热运动、微观粒子的运动形成模型的研究，已广泛应用到了物理学、化学、结晶学、天文学、生物学、气象学、流体力学、经济学、交通等许多领域，并且发挥着重要作用。目前已有许多随机行走模型,如简单随机行走、对称随机行走、带有吸收壁的随机行走、格点上的随机行走等等。无规则行走在任意尺度上都具有相似结构。而扩散以一个初始分布释放大量的无规则行走，观察他们的密度就会得到分布函数，这就是多目标随机行走问题研究的重点。本设计开发一个基于多目标的二维随机行走计算机模拟系统，可以实现对随机模式与目标模式的控制，以便直观的查看多目标随机行走的分布规律及行为模式。并从数学的角度做适当的探讨及给出相应的算法。2.系统设计2.1.功能模块 该程序主要是通过对随机行走的各种可能性进行探讨，确定了随机行走的随机数控制、随机方向控制和生成过程的随机行走模式组合。支持四方向和八方向的绝对方向模式和相对方向模式；提供无轨迹模式，拖尾型轨迹模式，单点轨迹模式的生成模式，且种子生成方式分为集中和分散两种。 图2.1 功能图可以通过运用重要指令对随机行走的随机数的设置，来选择相应的随机行走的方向和随机行走的模式及种子模式。其中随机行走的方向有四方向和八方向；随机行走的模式有绝对模式和相对模式，种子模式有分散模式和集中模式。2.2工作流程图 图2.2 工作流程图 图2.2为随机行走程序的工作流程图，该程序通过使用win 32窗口程序模式，给出随机数发生器的参数控制接口。通过对随机行走程序的随机参数的设置，选择相应的随机行走方向（如：四方形方向，八方形方向）和相应的随机行走模式（如：绝对模式和相对模式）；之后形成随机行走的模式组合：四方形的绝对模式、八方形的绝对模式、四方形的相对模式、八方形的相对模式。3.系统实现；随机数发生器（产生0-3或0-7的随机数） mdproc moveax, ramovedx, tnimuleax, edx; eax = a*raddeax, rb; eax = a*r+bmovecx, rsmovtn, eax; rn = a*r+bshreax, cl; eax = (a*r+b)/(2s).if mf&2; 相对方向模式，从当前方向算起addeax, edx.endifandeax, ma; eax = (a*r+b)/(2s)%m为返回值retrndendp; 绘制直线drawlineprocuses ebx esi edi, _x:sword, _y:sword, _xx:sword, _yy:sword, _color:dwordlocal incx:sdword, incy:sdwordmoveax, bitmaptemp.bmheightmovzxecx, _ysubeax, ecxdeceaximuleax, bitmaptemp.bmwidthbytesmovzxedx, _xshledx, 2addeax, edxmovedi, mtempaddedi, eax; 计算两个方向的画线距离movzxeax, _xxmovzxedx, _xsubeax, edx; dx = xx - xmovzxedx, _ymovzxecx, _yysubedx, ecx; dy = yy - y; 单步(n个像素距离内的)随机行走stepprocuses ebx, hdct:hdc, _n:dwordlocal_k:dword.if view = 3movebx, offset atsmovedx, offset attmovecx, seed.while ecxmoveax, ebxmovedx, eaxaddebx, 8addedx, 4dececx.endw.endifmovecx, 0.while ecx _npushecxmovebx, offset atsmoveax, seedmov_k, eax.while _kcallrnd; rnd()为：产生0,1,2,3的随机数发生器andeax, 3.if eax = 0incebx.atomst.x; 向右行走一个像素的距离.elseif eax = 1decebx.atomst.y; 向上行走一个像素的距离.elseif eax = 2decebx.atomst.x; 向左行走一个像素的距离.elseif eax = 3incebx.atomst.y; 向下行走一个像素的距离.elseif eax = 4incebx.atomst.xdecebx.atomst.y.elseif eax = 5decebx.atomst.xdecebx.atomst.y.elseif eax = 6decebx.atomst.xincebx.atomst.y.elseincebx.atomst.xincebx.atomst.y.endif 4.系统测试 4.1测试的目的测试的目标是发现软件中的错误，但发现错误并不是最终目的，通过测试发现的错误之后必须诊断并改正错误，使系统的性能更好，满足用户的需求。4.2 测试方案 由于该系统是一个小系统，可以把整个系统作为一个单独的实体来测试，在此次测试中，软件测试过程基本上由系统测试来完成。 4.3测试结果4.3.1.拖尾型轨迹四方向绝对测试：图4.1 四方向绝对284.3.2.拖尾型轨迹四方向相对测试：图4.2四方向相对4.3.3.拖尾型轨迹八方向绝对测试：图4.3 八方向绝对4.3.4.拖尾型轨迹八方向向对测试：图4.4 八方向相对4.3.5.无轨迹绝对四方向测试：图4.5 无轨迹绝对四方向4.3.6.单点轨迹绝对四方向测试：图4.6 单点轨迹四方向4.4 可行性分析4.4.1.项目背景分析本项目名称为“多目标随机行走”。随机行走问题一直广受众多研究者的关注，并已广泛应用于物理学、化学、生物学、经济学等许多领域。4.4.2.技术条件可行性分析本系统是一个采用汇编语言，c语言的应用程序，现有的开发技术已经成熟。利用现有的技术可以达到功能目标。4.4.3.经济可行性分析该系统为小型系统，花费小，开发时间短，开发人数少，既经济又适用。4.4.4.操作方面的可行性本系统的研制和开发充分考虑用户工作流程、计算机操作水平等，尽可能提供更人性化、直观的界面，满足用户要求。系统的操作方式在用户组织内可行。4.4.5.可行性的结论经上述可行性分析，系统的研制和开发可以立即开始进行。总结 随机行走问题一直广受众多研究者的关注，并已广泛应用于物理学、化学、生物学、经济学等许多领域。由于实际的需要，各种受限的随机行走模型得到了深入研究，如对称随机行走、带有吸收壁的随机行走、带有反射壁的随机行走等。本设计是一个基于多目标的二维随机行走计算机模拟系统，可以实现对随机模式与目标模式的控制，以便直观的查看多目标随机行走的分布规律及行为模式。并从数学的角度做适当的探讨及给出相应的算法。通过该题目的设计过程，培养了我的结构化程序设计的思想，加深了汇编语言基本语言要素和流程结构的理解。可以初步应用软件系统的开发原理和开发方法，全面培养软件开发过程中的分析、设计、编码、测试及文档规范书写的能力，得到软件工程的训练，提高解决实际问题的能力。以及针对汇编语言中的重点和难点内容进行训练，独立完成具有一定工作量的程序设计任务，同时强调好的程序设计风格。在设计过程中虽然遇到了很多问题，但经过思考和检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过动手实践，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就退缩，只有这样，才能成功的做想做的事。我完成了这次课程设计，不过这只是我学习路上的驿站。我相信我在未来的学习中会记住从本次课程设计中所学到的东西，并将它用到未来的学习工作中去。参考文献1.张国春. 平面上的一种随机行走模型及其计算机模拟d. 河北大学硕士学位论文，2010.6，/view/7bc1c21fc281e53a5802ff96.html2.许延霆. 随机行走模型在交通中的应用d. 北京交通大学硕士学位论文，2009.12，/p-2068735087896.html3.李筠. 量子随机行走搜索算法研究d. 华东师范大学硕士学位论文，2006.5，/p-946596494389.html4.詹其秦. 醉汉随机行走问题的统计学模型d.上海交通大学，2013.6， /p-4903938187669.html5.焦潍苹, 李宏亮. 随机行走的扩散方程j. 浙江教育学院学报，2011.16.高显. brown运动与随机行走./view/a1b6e707e87101f69e3195f6.html7.毕秋香. 半直线上随机环境中的随机游动的若干性质 j. 应用概率统计, 1997, 13(2):120-124.8.盛骤, 谢式千, 潘承毅. 概率论与数理统计 m. 北京: 高等教育出版社, 2003. 源代码.code; 初始化种子initseedprocusesebx, _n:dwordlocalx0:sdword,y0:sdword, ttmovecx, seedmovebx, offset atsmoveax, tn.if !smode; 分散的种子。随机产生n个初始点和颜色.whileecxmulra; eax = a*raddeax, rb; eax = a*r+bcdqmovtn, eaxidivxclientmovebx.atomst.x, dxmoveax, tnmulraaddeax, rbcdqmovtn, eaxidivyclientmovebx.atomst.y, dxmoveax, tnmulraaddeax, rbmovtn, eaxmovedx, eaxshredx, 8andedx, 7f7f7fh; 限制随机颜色的亮度movebx.atomst.color, edxaddebx, sizeof atomstdececx.endw.else ; 集中的种子。使用当前窗口的中心点作为所有种子的初始位置movedx, xclientshredx, 1movx0, edxmovedx, yclientshredx, 1movy0, edx.whileecxmovedx, x0movebx.atomst.x, dxmovedx, y0movebx.atomst.y, dxmulraaddeax, rbmovtn, eaxmovedx, eaxshredx, 8andedx, 7f7f7fhmovebx.atomst.color, edxaddebx, sizeof atomstdececx.endw.endifretinitseedendp; 随机数发生器（产生0-3或0-7的随机数）rndprocmoveax, ramovedx, tnimuleax, edx; eax = a*raddeax, rb; eax = a*r+bmovecx, rsmovtn, eax; rn = a*r+bshreax, cl; eax = (a*r+b)/(2s).if mf&2; 相对方向模式，从当前方向算起addeax, edx.endifandeax, ma; eax = (a*r+b)/(2s)%m为返回值retrndendp; 绘制直线drawlineprocuses ebx esi edi, _x:sword, _y:sword, _xx:sword, _yy:sword, _color:dwordlocal incx:sdword, incy:sdwordmoveax, bitmaptemp.bmheightmovzxecx, _ysubeax, ecxdeceaximuleax, bitmaptemp.bmwidthbytesmovzxedx, _xshledx, 2addeax, edxmovedi, mtempaddedi, eax; 计算两个方向的画线距离movzxeax, _xxmovzxedx, _xsubeax, edx; dx = xx - xmovzxedx, _ymovzxecx, _yysubedx, ecx; dy = yy - y; 计算两个方向的步长movebx, 4.if (eax sdword ptr 0)negebxnegeax.elseif !eaxmovebx, eax.endifmovincx, ebxmovecx, bitmaptemp.bmwidthbytes.if (edx = edx)shledx, 1movesi, edxmovecx, eaxsubesi, eaxshleax, 1; 绘制整条直线.while ecxmovedi, ebxaddesi, edxaddedi, incx.if esi = sdword ptr 0addedi, bitmaptemp.bmwidthbytessubesi, eax.endifdececx.endw.elseshleax, 1movesi, eaxmovecx, edxsubesi, edxshledx, 1; 绘制整条直线.while ecxmovedi, ebxaddesi, eaxaddedi, incy.if esi = sdword ptr 0addedi, incxsubesi, edx.endifdececx.endw.endifretdrawlineendp; 单步(n个像素距离内的)随机行走stepprocuses ebx, hdct:hdc, _n:dwordlocal_k:dword.if view = 3movebx, offset atsmovedx, offset attmovecx, seed.while ecxmoveax, ebxmovedx, eaxaddebx, 8addedx, 4dececx.endw.endifmovecx, 0.while ecx _npushecxmovebx, offset atsmoveax, seedmov_k, eax.while _kcallrnd; rnd()为：产生0,1,2,3的随机数发生器andeax, 3.if eax = 0incebx.atomst.x; 向右行走一个像素的距离.elseif eax = 1decebx.atomst.y; 向上行走一个像素的距离.elseif eax = 2decebx.atomst.x; 向左行走一个像素的距离.elseif eax = 3incebx.atomst.y; 向下行走一个像素的距离.elseif eax = 4incebx.atomst.xdecebx.atomst.y.elseif eax = 5decebx.atomst.xdecebx.atomst.y.elseif eax = 6decebx.atomst.xincebx.atomst.y.elseincebx.atomst.xincebx.atomst.y.endif; 水平方向上的越界检查（越界时进行回绕处理）movsxeax, ebx.atomst.x.if eax = xclientmoveax, 0movebx.atomst.x, ax.endif; 垂直方向上的越界检查（也做回绕处理）movsxedx, ebx.atomst.y.if edx = yclientmovedx, 0movebx.atomst.y, dx.endif; 绘制当前状态（向hdc设备绘制一点）movzxeax, ebx.atomst.xmovzxedx, ebx.atomst.y.if view != 3invokesetpixel,hdct,eax,edx,ebx.atomst.color.endifaddebx, sizeof atomstdec_k.endwpopecxincecx.endw.if view = 3pushesipushedimovesi, offset atsmovedi, offset attmovebx, seed.while ebxinvoke drawline,edi.atomst.x,edi.atomst.y,esi.atomst.x,esi.atomst.y,esi.atomst.coloraddesi, 8addedi, 4decebx.endwpopedipopesi.endifretstependp 随机数发生器控制数值设置对话框过程randprocprochdlg:dword, umsg:dword, wparam:dword, lparam:dword.if umsg = wm_initdialoginvokesetips, hdlg, idc_edit01, rainvokesetips, hdlg, idc_edit03, rbinvokesetips, hdlg, idc_edit02, rninvokesetips, hdlg, idc_edit04, rsjmpitret0.elseif umsg = wm_command.if wparam = idokinvokegetips, hdlg, idc_edit01or eax, 1movra, eaxinvokegetips, hdlg, idc_edit03movrb, eaxinvokegetips, hdlg, idc_edit02movrn, eaxinvokegetips, hdlg, idc_edit04; 限制移位的范围.if eax 28moveax, 28.endifmovrs, eaxinvokeenddialog, hdlg, wparammoveax, truejmpitret.elseif wparam = idcancelinvokeenddialog, hdlg, wparammoveax, truejmpitret.endif.endifitret0:xoreax, eaxitret:retrandprocendp; 窗口过程_procwinmainprocuses ebx edi esi,hwnd,umsg,wparam,lparamlocalstps:paintstructlocalhdc:hdc, _speed:dword.ifumsg = wm_paint; paint消息完成客户区的更新或失效区域的绘制invokebeginpaint,hwnd,addr stpsmovhdc,eax; 在此添加绘制代码invoke stretchblt, hdc, 0, 0, xclient, yclient, hdctemp, 0, 0, xclient, yclient, srccopyinvokeendpaint,hwnd,addr stps.elseifumsg = wm_sizeinvokedeletedc, hdctempinvokedeleteobject, hbitmaptemp; 当窗口尺寸变化时，计算客户区尺寸和中心坐标moveax, lparammovedx, lparamandeax, 0ffffhshredx, 16.if eax 16moveax, 16.endifmovxclient, eax; 客户区窗口宽度.if edx 16movedx, 16.endifmovyclient, edx; 客户区窗口高度; 恢复随机数种子moveax, rnmovtn, eaxinvokeinitseed, seed; 重新初始化种子moveax, xclientmovbminfo.biwidth, eaxmoveax, yclientmovbminfo.biheight, eaxinvoke createcompatibledc, 0; 创建后备缓冲区设备描述表（hdc）movhdctemp, eaxinvoke createdibsection, hdctemp, addr bminfo, dib_rgb_colors, addr mtemp, 0, 0movhbitmaptemp, eaxinvoke selectobject, hdctemp, eaxinvoke getobject, hbitmaptemp, sizeof bitmap, addr bitmaptempinvokebksetcolor, mtemp, bkcolor; 重画内存设备绘图区背景.elseifumsg = wm_timer; 获取设备描述表invokegetdc,hwndmovhdc,eax; 绘制当前状态（向hdc设备绘制一点）.if view = 0invokebksetcolor, mtemp, bkcolor.elseif view = 1invokebkgrey, mtemp, bkcolor.endifinvoke step,hdctemp,astepinvoke stretchblt, hdc, 0, 0, xclient, yclient, hdctemp, 0, 0, xclient, yclient, srccopy; 删除设备描述表invokereleasedc,hwnd,hdc.elseifumsg = wm_commandmovzxeax, word ptr wparam.if eax = idm_restart; 重新开始moveax, rnmovtn, eaxinvokeinitseed, seedinvokebksetcolor, mtemp, bkcolor.if !ftimemovftime, 100invoke settimer,hwnd,ftime,speed,null.endif.elseif eax = idm_delay; 暂停 / 继续.if ftimeinvokekilltimer,hwnd,ftimemovftime, 0.elsemovftime, 100invokesettimer,hwnd,ftime,speed,null.endif.elseif eax = idm_saveimg; 保存图像invokesavebmdlg, offset pathname, offset filename.if eaxinvokewritedib, offset pathname.endif.elseif eax = idm_exit; 退出invokedestroywindow, hwnd.elseif eax = idm_sysparam; 系统参数设置moveax, speedmov_speed, eaxinvokedialogboxparam, hinstance, idd_sysparam, hwnd, addr syspproc, 0.if eax = idok.if seedxchmoveax, rnmovtn, eaxinvokeinitseed, seedinvokebksetcolor, mtemp, bkcolor.endifmoveax, speed.if eax != _speed; 生成速度改变时重新设置定时器.if ftimeinvoke killtimer,hwnd,ftimeinvoke settimer,hwnd,ftime,speed,null.endif.endifinvokeinvalidaterect, hwnd, null, true.endif.elseif eax = idm_rndparam; 随机数发生器参数设置invokedialogboxparam, hinstance, idd_rndparam, hwnd, addr randproc, 0.if eax = idokmoveax, rnmovtn, eaxinvokeinvalidaterect, hwnd, null, true.endif.elseif eax = idm_bkcolor; 选取背景颜色invokeselectcolor, offset bkcolor.if eaxinvokeinvalidaterect, hwnd, null, true.endif.elseif eax = idm_about; 关于invokedialogboxparam, hinstance, idd_aboutbox, hwnd, addr about, 0.elseinvokedefwindowproc, hwnd, umsg, wparam, lparamret.endif.elseifumsg = wm_createinvoke fileinitialize, hwndinvoke createcompatibledc, 0; 创建后备缓冲区设备描述表（hdc）movhdctemp, eaxinvoke createdibsection, hdctemp, addr bminfo, dib_rgb_colors, addr mtemp, 0, 0movhbitmaptemp, eaxinvoke selectobject, hdctemp, eaxinvoke getobject, hbitmaptemp, sizeof bitmap, addr bitmaptempinvoke bksetcolor, mtemp, bkcolor; 创建窗口时设定一个定时器.if !ftimemovftime, 100invoke settimer,hwnd,ftime,speed,null.endif.elseifumsg = wm_destroyinvoke deletedc, hdctempinvoke deleteobject, hbitmaptemp; 窗口关闭时删除定时器.if ftimeinvoke killtimer,hwnd,ftimemovftime,