Python 用遗传算法对目标进行投球

我想用Pymunk生成一个遗传算法，其目标是向目标投掷一个球

我知道如何做大多数遗传算法的东西，但Pymunk对我来说是新的。这个想法是，球将从一个固定的位置开始，比如离地1.5米，水平距离篮圈20米。假设这个球重1公斤。然后，球将以一定的力以一定的角度发射。健身将是它在飞行中距离目标中心最近的一次

因此，例如，群体中的个体可能看起来像

[10.0,5.0]

，其中10.0表示水平施加10N，5.0表示垂直施加5N

我不想让它在我能看到的窗口中运行每一个模拟，但我希望能够打开它，以便在经过一定数量的世代或达到一定的适应水平后，为最适合的个体运行它。这是我的意思的视觉表现

我已经尽力使用pymunk文档来解决这个问题，但是我没有发现它有多大的帮助，所以我被卡住了

我所知道的是我需要启动一个空间

space = pymunk.Space()
space.gravity = (0.0, -900.0)  # not sure what this means?

然后在该空间中创建一个球

def add_ball(space):
    mass = 1
    radius = 14
    moment = pymunk.moment_for_circle(mass, 0, radius)
    body = pymunk.Body(mass, moment)
    body.position = 100, 150
    shape = pymunk.Circle(body, radius)
    space.add(body, shape)
    return shape

虽然这个球会开始下落，但不知道如何使它静止地开始

然后，要生成目标，我应该执行以下操作

def add_target(space):
    body = pymunk.Body(body_type = pymunk.Body.STATIC)
    body.position = (500, 300)
    target = pymunk.Segment(body, (-150, 0), (-150, 50), 5)
    space.add(target)
    return target

我真的很感激能有人帮我把它拼凑在一起，这样我就可以在我的遗传算法中运行模拟，但也可以将它们切换到在窗口中运行

谢谢

编辑：

我已经解决了如何把地板，这里是我所有的代码到目前为止

import sys, random
import pygame
from pygame.locals import *
import pymunk
import pymunk.pygame_util


def add_ball(space):
    mass = 1
    radius = 14
    moment = pymunk.moment_for_circle(mass, 0, radius)
    body = pymunk.Body(mass, moment)
    body.position = (50, 150)
    shape = pymunk.Circle(body, radius)
    space.add(body, shape)
    return shape


def add_floor(space):
    body = pymunk.Body(body_type = pymunk.Body.STATIC)
    body.position = (0, 0)
    target = pymunk.Segment(body, (0, 5), (600, 5), 5)
    space.add(target)
    return target


def add_target(space):
    body = pymunk.Body(body_type = pymunk.Body.STATIC)
    body.position = (700, 300)
    target = pymunk.Segment(body, (-150, 0), (-150, 50), 5)
    space.add(target)
    return target


def main():
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((600, 600))
    clock = pygame.time.Clock()

    space = pymunk.Space()
    space.gravity = (0.0, -900.0)

    target = add_target(space)
    floor = add_floor(space)
    balls = []
    draw_options = pymunk.pygame_util.DrawOptions(screen)

    ball_count = 0
    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit(0)
            elif event.type == KEYDOWN and event.key == K_ESCAPE:
                sys.exit(0)

        if ball_count < 1:
            ball_shape = add_ball(space)
            balls.append(ball_shape)
            ball_count += 1

        space.step(1/50.0)

        screen.fill((255,255,255))
        space.debug_draw(draw_options)

        pygame.display.flip()
        clock.tick(50)

if __name__ == '__main__':
    main()

导入系统，随机
导入pygame
从pygame.locals导入*
进口皮芒克
导入pymunk.pygame_util
def添加球（空格）：
质量=1
半径=14
力矩=pymunk。圆的力矩（质量，0，半径）
主体=pymunk.主体（质量、力矩）
body.position=（50150）
形状=pymunk.圆（主体，半径）
添加（主体、形状）
返回形状
def添加_楼层（空间）：
body=pymunk.body（body_type=pymunk.body.STATIC）
body.position=（0,0）
目标=pymunk.段（主体，（0,5），（600,5），5）
space.add（目标）
返回目标
def添加_目标（空格）：
body=pymunk.body（body_type=pymunk.body.STATIC）
body.position=（700300）
目标=pymunk.段（体，（-150,0），（-150,50），5）
space.add（目标）
返回目标
def main（）：
pygame.init（）
screen=pygame.display.set_模式（（600600））
clock=pygame.time.clock（）
space=pymunk.space（）
空间重力=（0.0，-900.0）
目标=添加_目标（空格）
楼层=添加楼层（空间）
球=[]
draw\u options=pymunk.pygame\u util.DrawOptions（屏幕）
球数=0
尽管如此：
对于pygame.event.get（）中的事件：
如果event.type==退出：
系统出口（0）
elif event.type==KEYDOWN和event.key==K_转义：
系统出口（0）
如果球数<1：
球形=添加球形（空间）
balls.append（ball\u形状）
球数+=1
空间步长（1/50.0）
屏幕填充（（255255））
space.debug\u draw（draw\u选项）
pygame.display.flip（）
时钟滴答（50）
如果uuuu name uuuuuu='\uuuuuuu main\uuuuuuu'：
main（）

我认为这个问题有几个部分。我的第一条建议是从尽可能小的事情开始，然后从那里扩展。当有几个部分令人困惑或者你不知道如何解决时，这种方法非常适用于各种各样的问题

以下是一些要点：

您需要准确了解您想要如何衡量健康状况。一些示例：

测量一段时间后球到目标的距离。这应该很容易实现，因为您只需要在模拟结束时测量一次距离。然而，可能很难决定应该是什么时间

在一次“投掷”中测量球到目标的最小距离。我想这比1强，但这取决于你想训练什么。在这种情况下，您可以在每次调用步长函数时测量距离，并跟踪其最小值。我想我会从这种测量健康的方法开始，因为它相当简单，但感觉还不错

您可能希望将模拟与其显示分开。因此您应该尝试编写执行一轮/“抛出”的函数，并将其模拟到底

例如，这里有一个简单的例子，我用do_one_throw方法做了一个简单的例子，该方法将投掷脉冲作为输入，并用1000个模拟步骤返回到目标的最小距离：

def add_ball(space):
    mass = 1
    radius = 14
    moment = pymunk.moment_for_circle(mass, 0, radius)
    body = pymunk.Body(mass, moment)
    body.position = (50, 150)
    shape = pymunk.Circle(body, radius)
    space.add(body, shape)
    return shape


def add_floor(space):
    body = pymunk.Body(body_type = pymunk.Body.STATIC)
    body.position = (0, 0)
    target = pymunk.Segment(body, (0, 5), (600, 5), 5)
    space.add(target)
    return target


def add_target(space):
    body = pymunk.Body(body_type = pymunk.Body.STATIC)
    body.position = (700, 300)
    target = pymunk.Segment(body, (-150, 0), (-150, 50), 5)
    space.add(target)
    return target

def do_one_throw(impulse):
    space = pymunk.Space()
    space.gravity = (0.0, -900.0)

    ball_shape = add_ball(space)
    add_floor(space)
    target_shape = add_target(space)

    ball_shape.body.apply_impulse_at_local_point(impulse)

    min_distance_to_target = 1000000
    steps = 1000
    for _ in range(steps):
        space.step(1/50.0)
        distance_to_target = target_shape.body.position.get_distance(ball_shape.body.position)
        if distance_to_target < min_distance_to_target:
            min_distance_to_target = distance_to_target
    return min_distance_to_target

def添加球（空格）：
质量=1
半径=14
力矩=pymunk。圆的力矩（质量，0，半径）
主体=pymunk.主体（质量、力矩）
body.position=（50150）
形状=pymunk.圆（主体，半径）
添加（主体、形状）
返回形状
def添加_楼层（空间）：
body=pymunk.body（body_type=pymunk.body.STATIC）
body.position=（0,0）
目标=pymunk.段（主体，（0,5），（600,5），5）
space.add（目标）
返回目标
def添加_目标（空格）：
body=pymunk.body（body_type=pymunk.body.STATIC）
body.position=（700300）
目标=pymunk.段（体，（-150,0），（-150,50），5）
space.add（目标）
返回目标
def do_单掷（脉冲）：
space=pymunk.space（）
空间重力=（0.0，-900.0）
球形=添加球形（空间）
添加楼层（空间）
目标形状=添加目标（空间）
球形。主体。在局部点（脉冲）施加脉冲
到目标的最小距离=1000000
步数=1000
对于范围内的uu（步）：
空间步长（1/50.0）
距离目标=目标形状。身体。位置。获取距离（球形状。身体。位置）
如果到目标的距离小于到目标的最小距离：
到目标的最小距离=到目标的距离