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Java GUI实战：Swing 实现可视化马尔可夫迭代（一）

问题

有一个Agent走迷宫。它在每个格子有四种选择：向上，向下，向左，向右。向上移动，有60%的概率移动到正上方的格子里，20%的概率移动到左上方的格子里，20%的概率移动到

右上方的格子里。其余方向同理。Agent需要找到一条从起点到终点的路。通过这个问题可视化演示马尔可夫迭代过程。

核心算法

马尔可夫迭代算法。细节见下一篇。

目标

设计一个5*5的迷宫，迷宫包括陷阱，障碍，起点，终点，以及干扰点，不同节点用不同的颜色标明。Agent从起点出发，找到一条到达终点的路径。

Agent走到终点，则找到一条路径；走到陷阱，则返回起点；走到干扰点，会获得一个较小的回报值（也就是干扰）；走到障碍或边界，会返回之前所在的节点。 陷阱的回报值设置为-1，终点的回报值设置为1，干扰节点的回报值设为0.25，障碍的回报值设置为2（仅仅是为了之后在算法中识别障碍）。初始状态，所有节点状态值均为0. GUI界面将包括一张地图，实时显示每次迭代的状态值。一个按钮next，点击即可进行一次马尔可夫迭代，旁边应能显示迭代的次数。一个按钮apply，旁边有输入框可以输入横坐标， 纵坐标，节点属性三元组，用以绘制地图。一个按钮play，用来锁定地图状态，并激活next按钮。一个按钮replay，用于将所有状态清零。一个按钮show route，用来显示在 某一状态下的寻路情况。同一迭代状态下，可以多次点击该按钮，以显示由于不确定性导致的寻路的多种可能。

实现效果

如图一，默认地图

如图二，迭代十次后状态 如图三，迭代十次后寻路 如图四，继续迭代至二十次寻路 如图五，迭代二十次再次寻路

Java Swing实现GUI

JFrame mainWindow = new JFrame("Markov Show");mainWindow.setSize(500,700);//窗口大小，单位为像素mainWindow.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);mainWindow.setLocationRelativeTo(null);GridLayout layout = new GridLayout(8,5);//采用网格模式JPanel panel = new JPanel(layout);ArrayList
   
     grids = new ArrayList<>();for(int i=0;i<25;i++){
       JLabel label = new JLabel(i+"",SwingConstants.CENTER);    label.setBorder(BorderFactory.createLineBorder(Color.BLACK));    label.setBackground(Color.white);    label.setOpaque(true);    grids.add(label);}int[] startIndex = {
   0};grids.get(0).setBackground(Color.BLUE);//startgrids.get(8).setBackground(Color.YELLOW);//Trump!grids.get(15).setBackground(Color.GRAY);grids.get(17).setBackground(Color.GRAY);grids.get(22).setBackground(Color.GRAY);grids.get(24).setBackground(Color.RED);//endfor(int i=0;i<25;i++){
       panel.add(grids.get(i));}JButton next = new JButton("NEXT");//NEXT按钮JLabel blank = new JLabel("");JLabel nnn = new JLabel("N");JLabel equals = new JLabel("=");next.setEnabled(false);//没有点击PLAY时，NEXT不激活//countersint[] count={
   0};JLabel showN = new JLabel(count[0]+"");panel.add(next);panel.add(blank);panel.add(nnn);panel.add(equals);panel.add(showN);int[] stepCount = {
   0};//显示迭代次数//gammadouble[] gammaa = {
   0.25};//马尔可夫算法中的伽马值//maze editorJButton edit = new JButton("APPLY");JLabel blank1 = new JLabel("");JTextField editX = new JTextField("enter x");JTextField editY = new JTextField("enter y");JTextField editAttr = new JTextField("enter attribute");//自定义地图JButton start = new JButton("PLAY");JButton restart = new JButton("REPLAY");JButton showRoute = new JButton("SHOW ROUTE");//寻路JLabel totalStep = new JLabel("Total steps:");//从起点到终点多少步JLabel stepCountShow  =new JLabel(stepCount[0]+"");panel.add(edit);panel.add(blank1);panel.add(editX);panel.add(editY);panel.add(editAttr);panel.add(start);panel.add(restart);panel.add(showRoute);panel.add(totalStep);panel.add(stepCountShow);double[] values = new double[25];double[] rewards = new double[25];//奖励值for(int i=0;i<25;i++)    values[i] = 0;rewards[8]=0.25;//goldrewards[15]=-1;rewards[17]=-1;rewards[22]=-1;rewards[24]=1;//endfor(int i=0;i<25;i++){
   //可视化各节点状态值    if(rewards[i]==1||rewards[i]==-1){
           grids.get(i).setText(rewards[i]+"");    }else {
           grids.get(i).setText(values[i] + "");    }}
   

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