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我正在研究机器人问题。情况是这样的:
r
的所有其他机器人。t
后的位置。简单地说,我可以在 deltat
时间后找到每个机器人的位置。t
。我需要为每个 deltat
显示每个机器人的位置。问题其实很简单。算法将是这样的:
del_t = ;its given
initialPositions = ;its given
num_robots = ;its given
以下代码针对每个 del_t
robots = range(1,no_robots)
for R in robots:
for r in robots:
if distanceBetween(r,R) <= radius and r is not R:
acceleration_along_X[R] += xAcceleration( position(r), position(R) )
acceleration_along_Y[R] += yAcceleration( position(r), position(R) )
currVelocity_along_X[R] = prevVelocity_along_X[R] + acceleration_along_X[R] * del_t
currVelocity_along_Y[R] = prevVelocity_along_Y[R] + acceleration_along_Y[R] * del_t
curr_X_coordinate[R] = prev_X_coordinate[R] + currVelocity_along_X[R] * del_t
curr_Y_coordinate[R] = prev_Y_coordinate[R] + currVelocity_along_Y[R] * del_t
print 'Position of robot ' + str(R) + ' is (' + curr_X_coordinate[R] + ', ' + curr_Y_coordinate[R] +' ) \n'
prev_X_coordinate[R] = curr_X_coordinate[R]
prev_Y_coordinate[R] = curr_Y_coordinate[R]
prevVelocity_along_X[R] = currVelocity_along_X[R]
prevVelocity_along_Y[R] = currVelocity_along_Y[R]
现在我需要并行化算法并设置 MPI 进程的笛卡尔网格。
现在问题变得有趣了。其实,事情并没有我想的那么简单。看完Unode's answer .我继续通过使用多处理进行并行化来应用他的方法二。
这是代码。 printPositionOfRobot
是我的串行算法。基本上,它应该打印机器人的位置(id robot_id)t=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10。 (此处 del_t 取为 1。num_iterations = 10。每个机器人打印如下消息:Robot8 : Position at t = 9 is (21.1051065245, - 53.8757356694 )
此代码中存在错误。机器人的 t=0 位置由 position()
给出,用于确定 xAcceleration 和 yAcceleration。我们需要使用所有其他粒子先前迭代的位置。
from multiprocessing import Pool
import math
def printPositionOfRobot(robot_id):
radius = 3
del_t = 1
num_iterations = 10
no_robots = 10
prevVelocity_along_X = 0
prevVelocity_along_Y = 0
acceleration_along_X = 0
acceleration_along_Y = 0
(prev_X_coordinate,prev_Y_coordinate) = position(robot_id)#!!it should call initialPosition()
for i in range(1,num_iterations+1):
for r in range(no_robots):
if distanceBetween(r,robot_id) <= radius and r is not robot_id:
acceleration_along_X += xAcceleration( position(r), position(robot_id) ) #!! Problem !!
acceleration_along_Y += yAcceleration( position(r), position(robot_id) )#!! Problem !!
currVelocity_along_X = prevVelocity_along_X + acceleration_along_X * del_t
currVelocity_along_Y = prevVelocity_along_Y + acceleration_along_Y * del_t
curr_X_coordinate = prev_X_coordinate + currVelocity_along_X * del_t
curr_Y_coordinate = prev_Y_coordinate + currVelocity_along_Y * del_t
print 'Robot' + str(robot_id) + ' : Position at t = '+ str(i*del_t) +' is (' + str(curr_X_coordinate) + ', ' + str(curr_Y_coordinate) +' ) \n'
prev_X_coordinate = curr_X_coordinate
prev_Y_coordinate = curr_Y_coordinate
prevVelocity_along_X = currVelocity_along_X
prevVelocity_along_Y = currVelocity_along_Y
def xAcceleration((x1,y1),(x2,y2)):
s = distance((x1,y1),(x2,y2))
return 12*(x2-x1)*( pow(s,-15) - pow(s,-7) + 0.00548*s )
def yAcceleration((x1,y1),(x2,y2)):
s = distance((x1,y1),(x2,y2))
return 12*(y2-y1)*( pow(s,-15) - pow(s,-7) + 0.00548*s )
def distanceBetween(r,robot_id):
return distance(position(r), position(robot_id))
def distance((x1,y1),(x2,y2)):
return math.sqrt( (x2-x1)**2 + (y2-y1)**2 )
def Position(r): #!!name of this function should be initialPosition
k = [(-8.750000,6.495191) , (-7.500000,8.660254) , (-10.000000,0.000000) , (-8.750000,2.165064) , (-7.500000,4.330127) , (-6.250000,6.495191) , (-5.000000,8.660254) , (-10.000000,-4.330127) , (-8.750000,-2.165064) , (-7.500000,0.000000) ]
return k[r]
if __name__ == "__main__":
no_robots = 10 # Number of robots you need
p = Pool(no_robots) # Spawn a pool of processes (one per robot in this case)
p.map(printPositionOfRobot, range(no_robots))
acceleration_along_X
和acceleration_along_Y
中的position
函数应该返回机器人的最新位置。最新的意思是最后的位置之前的迭代。因此,每个进程都必须通知其他进程其最新位置。直到机器人的最新位置知道该过程必须等待。
其他方式可以是所有进程都编辑一个全局位置。(我想知道这是否可能,因为每个进程都有自己的虚拟地址空间)。如果一个进程尚未达到该迭代,则所有其他进程必须等待。
关于如何着手的任何想法?我想这就是问题中建议使用 MPI 的原因。
最佳答案
注意:Python 的线程
仍然在同一个处理器上运行。如果您想使用机器的所有处理器,您应该使用 multiprocessing
(python2.6+)。
只有在计算分布在多台计算机上时,使用 MPI 才会为您带来明显的好处。
有两种方法可以解决您的问题。由于您拥有完全独立的进程,因此您可以根据需要多次启动算法(为每个机器人传递一个唯一标识符)并让操作系统处理并发。
1 - 一个简短的 Linux shell 脚本(或 Windows BATCH 语言中的等效脚本):
#!/bin/sh
for i in {0..99}; do
echo "Running $i"
python launch.py $i &
done
注意:launch.py 之后的 &
确保您实际上以连续的方式启动所有进程,而不是等待一个完成然后启动下一个一个。
2 - 如果您想在 python 中完成所有操作,您可以使用以下简单的并行化方法:
from multiprocessing import Pool
def your_algorithm(robot_id):
print(robot_id)
if __name__ == "__main__":
robots = 100 # Number of robots you need
p = Pool(robots) # Spawn a pool of processes (one per robot in this case)
p.map(your_algorithm, range(robots))
map 函数负责为每个机器人调度一个独立的操作。
如果您确实需要使用 MPI,我建议 mpi4py .
关于 Cartesian grid
代表什么的信息,请尝试 this
关于python - 如何将这种情况与机器人并行化,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/3875036/
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