Lecture 03 · Movement, Coordinates, and Evasion

坦克的大脑

用 Coordinate（坐标）、Angle（角度）与 Event（事件）理解战场，并写出更不容易被预测的移动策略。

Coordinate（坐标） Angle（角度） Loop（循环） Wall Collision（撞墙）

从“会开火”到“会生存”

前两课我们让坦克会动、会看、会开火；这一课开始训练策略判断：为什么被打中，为什么撞墙，下一步怎么改。

观察现象

被连续击中、经常撞墙、路线太固定，都是可分析的战场信号。

回到代码

把现象对应到移动距离、转向角度、循环与事件处理器。

小步实验

一次只改一个机制，测试后再判断是否真的改善。

今天的学习目标

理解战场

认识 Robocode Tank Royale 的坐标系统：左下角是 (0, 0)。

改善移动

使用 Loop（循环）与随机变化，让移动不再像固定路线一样容易预测。

处理事件

在受击或撞墙时触发反应，把危险变成策略调整机会。

2 小时课堂节奏

0:00 - 0:15

复习扫描与火力规则，观察上一版 Bot 的弱点。

0:15 - 0:40

讲解坐标、角度、边界与撞墙。

0:40 - 1:10

教师示范：受击反应、撞墙反应、随机走位。

1:10 - 2:00

学生实作、对战测试、Debug 与保存版本。

战场坐标怎么读？

  • Robocode Tank Royale 使用 Cartesian Coordinate System（笛卡尔坐标系）。
  • (0, 0) 在战场左下角。
  • x 越大越靠右，y 越大越靠上。
  • Bot 的位置以坦克中心点计算。

参考： Coordinates and Angles

战场坐标系示意图：左下角为 (0,0)，x 向右、y 向上

读取自己的位置

@Override
public void run() {
    while (isRunning()) {
        double myX = getX();
        double myY = getY();
        double myDirection = getDirection();

        forward(100);
        turnGunLeft(360);
    }
}

今天不要求大家做复杂数学；重点是知道代码可以读取当前位置，并用它辅助判断。

移动的物理规则

记住几条规则，就能解释坦克为什么“转不动”、为什么撞墙很痛：

  • 最高速度为 8 单位/回合；加速每回合 +1，刹车每回合 −2（刹车比加速快）。
  • 转身速率 = 10 − 0.75 × |速度|：开得越快，每回合能转的角度越小。
  • 撞墙伤害 = |速度| / 2 − 1：速度越高，撞墙越痛。

策略含义

想灵活转向躲避，就别一直全速直线冲；接近墙时先放慢，能少受伤，也更难被对手预测。

参考： Robocode Physics

为什么固定路线容易输？

如果坦克永远前进 100、后退 100、再转同样角度，对手很容易预测下一步位置。策略优化的第一步，是减少固定规律。

  • 改变移动距离。
  • 改变转向角度。
  • 在被击中后立刻换方向。

随机走位：让路线不那么固定

@Override
public void run() {
    while (isRunning()) {
        if (Math.random() < 0.5) {
            turnLeft(35);
        } else {
            turnRight(35);
        }

        forward(120);
        turnGunLeft(360);
    }
}

Math.random() 会产生 0 到 1 之间的小数，用来制造简单的不确定性。

受击事件：被打中后不要继续原路线

@Override
public void onHitByBullet(HitByBulletEvent e) {
    turnRight(90);
    forward(120);
}

策略含义

被打中代表当前路线可能被敌人瞄准。立刻转向并移动，能降低继续被命中的机会。

更聪明的躲避：垂直于子弹

与其随便转 90 度，不如转到与子弹来向垂直的方向，向侧面移动，让对手更难再次命中：

  • e.getBullet().getDirection()：打中我们的子弹的飞行方向。
  • calcBearing(方向)：把一个绝对方向换算成相对车身的角度（助手方法）。
  • 90 - bearing：转到与子弹垂直的方向。
@Override
public void onHitByBullet(HitByBulletEvent e) {
    double bearing = calcBearing(e.getBullet().getDirection());
    turnRight(90 - bearing);
    forward(100);
}

这正是模板里 MyFirstBot 被击中时使用的躲避方式。

撞墙事件：从错误现象回到代码

@Override
public void onHitWall(HitWallEvent e) {
    back(80);
    turnRight(90);
}
  • 撞墙不是“电脑坏了”，而是移动策略没有考虑边界。
  • 先退后转，比继续往同一个方向走更合理。
  • 观察撞墙频率，可以判断移动距离是否太长。

阻塞与非阻塞：让坦克边走边转

到目前为止我们用的都是阻塞 (blocking) 指令：

  • forward(100) 会一直等到走完，才执行下一行。
  • 好处是直观；代价是同一时间只能做一件事。

想同时移动并转向，可改用 set 系列 + go()： 

setForward(10000);
setTurnLeft(90);
go(); // 一起执行：边走边转

模板里的 SpinBot、Crazy 就是这样实现边走边转的。

教师示范：三层改进

  1. 先运行固定路线，记录最常发生的问题。
  2. 加入 onHitByBullet(...)，观察受击后是否更快离开原位置。
  3. 加入 onHitWall(...) 和随机转向，观察生存时间是否改善。

每次只加入一个机制，才能知道改善来自哪里。

学生练习：设计一个避弹节奏

基础任务

  • 加入一个随机转向规则。
  • 加入 onHitByBullet(...) 的受击反应。
  • 加入 onHitWall(...) 的撞墙反应。
  • 至少测试三场，并记录最常见失败原因。

进阶挑战

如果靠近战场边缘，就减少前进距离或增加转向角度。

进阶示例：靠近边缘时缩短前进

double margin = 100;
double moveDistance = 120;

// 离任何一道墙太近，就少走一点
if (getX() < margin || getY() < margin
        || getX() > getArenaWidth() - margin
        || getY() > getArenaHeight() - margin) {
    moveDistance = 60;
}
forward(moveDistance);

用 getArenaWidth()、getArenaHeight() 判断四面墙，比只看 (0, 0) 那个角更可靠。

常见错误

  • 忘记事件类型：HitByBulletEvent 与 HitWallEvent 都来自 events package（事件包）。
  • 受击后移动太少：转向了但没有离开原位置，仍可能继续被命中。
  • 随机过度：完全随机不等于好策略，仍需要观察结果。
  • 撞墙后继续撞：后退距离太短或转向角度太小。
  • 一次改太多：无法判断是哪一段代码造成新的行为。

Debugging（调试）记录表

可拍照或打印；实作时填写自己的一行记录。

现象 可能原因 小步修正
例：连续被击中 例：路线太固定 例：加入 onHitByBullet 转向

集体 Debug：故意写错的 Bot

模板仓库的 BrokenWallBot 在撞墙后没有正确后退（故意写错）。用 5 分钟集体读代码，找出 onHitWall(...) 的问题。

参考： 学生代码模板

课堂反思与课后延伸

  • 你的坦克最常输在攻击不足，还是生存不足？
  • 随机走位是否真的改善了结果？你如何判断？
  • 如果要让坦克更少撞墙，你会先改移动距离、转向角度，还是加入坐标判断？

建议 commit message：Add evasion and wall handling。课后延伸：把最有效的一项移动改进写进 commit message，让 Git 历史成为坦克进化记录。

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