たくのろじぃのメモ部屋

プログラミング(C#)の基礎やそれを応用した技術情報をメモしておくブログです。

【C#】Minecraft自動化 #6 迷路の生成

はじめに

イクラ自動化はもともとC#でどこまでできるかを検証するためにやってきましたが、どうやら本当に色々できるようです。

とりあえず座標移動(テレポート)と配置(ブロック配置)ができれば何でもできそうです。

今回は迷路を作ります。これは建設自動化のための準備みたいなものです。

1. 外壁をつくる

迷路を作るためには、まずは外壁を作る必要があります。

外壁ロジックは、最初と最後の座標だけ囲みます。座標を二次元配列として扱ったほうが分かりやすいので、二次元配列を使ってみました。GetLengthメソッドを用いると、その配列の要素数を得ることができます。

ロジックとしては、まずはX方向の座標から考えます。最初と最後のX方向は壁にするので、そのX座標が最初か最後かを判定させます。Z方向も同様です。これをぶん回せば迷路の壁が生成されます。

static void Wall()
{
    for (int i = 0; i < Maze.GetLength(0); i++)
    {
        if (i == 0 || i == (Maze.GetLength(0) - 1)) // X方向の始めと終り
        {
            for (int j = 0; j < Maze.GetLength(1); j++)
            {
                Maze[i, j] = 1;
                Console.Write(Maze[i, j]); //壁生成
            }
            Console.WriteLine();
        }
        else
        {
            for (int j = 0; j < Maze.GetLength(1); j++)
            {
                if (j == 0 || j == (Maze.GetLength(1) - 1)) // Z方向の始めと終り
                {
                    Maze[i, j] = 1;
                    Console.Write(Maze[i, j]); //壁生成
                }
                else
                {
                    Maze[i, j] = 0;
                    Console.Write(Maze[i, j]);
                }
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

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2 壁伸ばし法の実装

これは自分のアルゴリズムに対する理解力が十分でないため、不完全なところがあります。

壁伸ばし法は2通りあります。外壁から壁をランダムな方向に伸ばしていく方法と、ランダムな座標から外壁に向かって伸ばしていく方法です。私は後者を選択しました。

手順というかロジックはこんな感じですかね...。

  • ランダムに壁伸ばし開始座標を選ぶ
  • その座標からランダムな方向へ壁を伸ばす
  • 1マスずつ伸ばすと隣接した壁がくっつく可能性があるので、2マスずつ伸ばす
  • このとき、隣接した座標とその隣の座標が通路でないと伸ばせない
  • ただし、その座標の2つ先が外壁だったら1マス伸ばして開始座標を選びなおす
  • 座標が外壁に達したら、再びランダムな開始座標を選びなおす
  • 開始座標候補がすでに全て壁なら迷路完成

ただ、これだと不完全で伸ばしている最中の壁の座標を保持しておき、新しく伸ばそうとしている壁の座標が、すでに存在すればその方向には伸ばさないという手法も必要らしいです。が、今現在理解できていないので組み込んでいません。スタックに保持する必要があるみたいですが...。

一応ロジックの一部を載せますが、微妙です。

static void Generate()
{
    int PositionX; //開始座標
    int PositionY; //開始座標
    int count = 0;
    Random rnd = new Random();
ReGenerate:
    while (true)
    {
        PositionX = rnd.Next(2, (Maze.GetLength(0) - 2));
        PositionY = rnd.Next(2, (Maze.GetLength(1) - 2));
        count++;
        if (PositionX % 2 == 0 && PositionY % 2 == 0)
        {//偶数になるまで再抽選
            if (Maze[PositionX, PositionY] != "■") //その座標に壁が存在しないか
                break;
        }
    }
    int direction = Direction();

    while (PositionX != 0 || PositionY != 0 || PositionX != (Maze.GetLength(0) - 1) || PositionY != (Maze.GetLength(1))) //その座標が外壁でない限り繰り返す
    {
        direction = Direction();
        Maze[PositionX, PositionY] = "■";

        switch (direction)
        {
            case 0://上
                if ((Maze[PositionX - 1, PositionY] == " ") && (Maze[PositionX - 2, PositionY] == " "))
                { //隣接が通路かつその隣も通路
                    Maze[PositionX - 1, PositionY] = "■";
                    Maze[PositionX - 2, PositionY] = "■";
                    PositionX -= 2;
                }
                else if (PositionX - 2 == 0) //もし現在の座標の2マス上が壁だったら、1マス上を壁にする
                {//壁に隣接した部分を壁にしたので作り直し
                    Maze[PositionX - 1, PositionY] = "■";
                    break;
                }
                else if ((Maze[PositionX - 2, PositionY] == "■") && (Maze[PositionX + 2, PositionY] == "■") && (Maze[PositionX, PositionY - 2] == "■") && (Maze[PositionX, PositionY + 2] == "■"))
                { //うずまき対策
                    goto ReGenerate;
                }
                else
                {
                    break;
                }
                break;
        //下、左、右の方向ロジックも書く。
        }
        Console.Clear();
        Console.WriteLine($"X:{PositionX} Y:{PositionY} 方向:{direction}");
        ShowMaze();
    }
}

迷路の途中経過を表示する関数と方向を決める関数

static void ShowMaze()
{
    for (int x = 0; x < Maze.GetLength(0); x++)
    {
        for (int y = 0; y < Maze.GetLength(1); y++)
        {
            Console.Write(Maze[x, y]);
        }
        Console.WriteLine();
    }
}

static int Direction() //方向を決める
{
    Random rnd = new Random();
    int direction = rnd.Next(0, 4);
    return direction;
}

実行してみるとこんな感じですね。

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ちょっと不完全ですが、このまま続けます。いつか必ずリベンジを...。

3 Minecraft で実行してみる

あとは Console.WriteLineの部分を RCON 送信メソッドに置き換えるなりすれば迷路が生成できます。

あと、いままで遅延を発生するために

Thread.Sleep(10);

と書いていましたが、正しくは

await Task.Delay(10);

でした。どうやら非同期処理中に非同期でない遅延メソッドを使うとそこで止まってしまうようです。なぜかはわかりませんが...。

動かしてみるとこんな感じになります。

www.youtube.com

おわりに

今回は迷路(?)を作りました。まだアルゴリズムが未熟な部分があるのでいつか修正したいと思います。

次は建築やってみたいですね。エクセルシートの設計図をもとに自動建築を行いたいと考えています。

今回作ったコード

少し汚いコードですが、参考にどうぞ。

github.com

参考

壁伸ばし法で参考になりました。ありがとうございます。

www5d.biglobe.ne.jp

algoful.com

こちらは非同期遅延メソッドで参考にしました。ありがとうございます。

qiita.com

【C#】JSONファイルを読み込む

JSONファイル読み込みを行うことになったのでやり方をメモ。

1. JSONファイルの読み込み

まずはjsonファイルのパスを指定して内容を読み込みます。jsonldファイルもいけます。

string FilePath = @"hoge/huga.json"; //ファイルパス
var json = File.ReadAllText(FilePath); // ファイル内容をjson変数に格納

jsonを読み込むにはメモリストリームが必要です。メモリストリームはデータの読み込みをバイト単位で行えます。 エンコードはUTF8で行います。

var ms = new MemoryStream(Encoding.UTF8.GetBytes((json)));

2. jsonデータの格納

また、jsonにはKeyとValueといった具合にデータが記述されていますので、これを取り出してValueを変数に格納したいところです。 jsonのKeyを取得するにはデータコントラクト属性を用います。

データコントラクト属性はもともとXmlファイルのデータをシリアル化するものでしたが、jsonにも対応しています。シリアライズ(書き込み)とデシリアライズ(読み込み)ができます。

例えば、jsonファイルの "id" 属性を取得したい場合はデータコントラクト属性のクラスを作成し、データメンバ属性でメンバ変数を宣言します。データメンバの Name に取得したいjsonのKeyを入れると、その値が取得できます。ただし、Key名が正しくないと取得できないので注意が必要です。Valueも型を合わせます。

[DataContract] //データコントラクト属性
public partial class JsonData
{
    [DataMember(Name = "id")] //データメンバ属性
    public int Value { get; set; }
}

このようにしてjsonから取得したいデータをデータコントラクトになげて、そのデータをメンバ変数で管理します。

3. JSONファイルのデータ格納

jsonファイルの読み込みは先頭ビットから読み込みたいので、ストリームの位置を先頭にします。読み込み次第、そのデータを変数に格納したいので、as演算子で変数を宣言したクラスに変換します。

ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin); // ストリームの先頭
var data = serializer.ReadObject(ms) as JsonData; //データをJsonDataクラスに変換

あとはデータが正しく入力されているかを確認するだけです。

Console.WriteLine($"ID : {data.Value}");

4. 試した結果

私が読み込みたいのはちょっと複雑なjsonでしたので、いくつかクラスを作って試してみました。 読み込むjsonファイルはこちらです。人狼ゲームのデータです。

github.com

ちなみに、このjsonファイル、配列の中に構造体が入っているような複雑なファイルです。なので、クラスの中にクラスをいれることで配列の中に構造体を格納するようなデータ構造にします。

例えば、morning.jsonldファイルの67行目からcharacter配列の中には"@id"や"@context"などが入っていますが、72行目"name"が構造体になっています。なので、クラス1つだけではデータを正しく受け取れません。このままプログラムを実行すると例外 (item要素が~的な例外) が発生します。

そこで、characterクラスの中にnameクラスを作成すれば解決です。jsonのname構造体にはjaとenのKeyが含まれているので、これらを宣言します。

[DataContract]
public partial class Character
{
    [DataMember(Name = "name")]
    public Name Name { get; set; } //Nameクラスを参照
}

[DataContract]
public partial class Name //Nameクラス
{
    [DataMember(Name = "en")]
    public string En { get; set; }

    [DataMember(Name = "ja")]
    public string Ja { get; set; }
}

これで配列の中にある構造体データを格納できます。これに合わせれば、配列の中に配列や構造体の中に構造体といった、複雑なデータ構造を扱えます。名付けて ”クラスの中にクラス大作戦” とかですかね...。

これを用いて、実際にやってみました。

string FilePath = @"C:\werewolfworld-gh-pages\village\example\0.3\server2client\morning.jsonld";
var serializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(JsonData));
var json = File.ReadAllText(FilePath);
var ms = new MemoryStream(Encoding.UTF8.GetBytes((json)));
ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
var data = serializer.ReadObject(ms) as JsonData;

for (int i = 0; i < data.Context.GetLength(0); i++)
Console.WriteLine($"context{i} : {data.Context[i].ToString()}");

Console.WriteLine($"Token : {data.Token}");
Console.WriteLine($"Phase : {data.Phase}");
Console.WriteLine($"Date : {data.Date}");
Console.WriteLine($"PhaseTimeLimit : {data.PhaseTimeLimit}");
Console.WriteLine($"ServerTimestamp : {data.ServerTimestamp}");
Console.WriteLine($"ClientTimestamp : {data.ClientTimestamp}");

for(int i = 0; i<data.Character.GetLength(0); i++) //キャラクター情報の表示
{
    Console.Write($"参加者ID {data.Character[i].CharacterId} : "); //プレイヤーID
    Console.Write($"{data.Character[i].Name.Ja} ({data.Character[i].Name.En})"); // プレイヤー名
    Status = data.Character[i].Status;
    if(Status == "alive")
    {
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
        Console.WriteLine($" {data.Character[i].Status}");
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
    }
    else if(Status == "dead")
    {
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
    }
                
}

JsonDataクラスはこんな感じです

[DataContract]
public class JsonData
{
    [DataMember(Name = "@context")]
    public string[] Context { get; set; }

    [DataMember(Name = "@id")]
    public string Id { get; set; }

    [DataMember(Name = "token")]
    public string Token { get; set; }

    [DataMember(Name = "phase")]
    public string Phase { get; set; }

    [DataMember(Name = "date")]
    public int Date { get; set; }

    [DataMember(Name = "phaseTimeLimit")]
    public int PhaseTimeLimit { get; set; }

    [DataMember(Name = "serverTimestamp")]
    public string ServerTimestamp { get; set; }

    [DataMember(Name = "clientTimestamp")]
    public string ClientTimestamp { get; set; }

    [DataMember(Name = "character")]
    public Character[] Character { get; set; }
}

[DataContract]
public partial class Character
{
    [DataMember(Name = "@context")]
    public Uri Context { get; set; }

    [DataMember(Name = "@id")]
    public Uri Id { get; set; }

    [DataMember(Name = "isMine")]
    public bool IsMine { get; set; }

    [DataMember(Name = "name")]
    public Name Name { get; set; }

    [DataMember(Name = "image")]
    public Uri Image { get; set; }

    [DataMember(Name = "id")]
    public int CharacterId { get; set; }

    [DataMember(Name = "status")]
    public string Status { get; set; }

    [DataMember(Name = "update")]
    public Update Update { get; set; }

    [DataMember(Name = "isAChoice")]
    public bool IsAChoice { get; set; }
}

[DataContract]
public partial class Name
{
    [DataMember(Name = "en")]
    public string En { get; set; }

    [DataMember(Name = "ja")]
    public string Ja { get; set; }
}

[DataContract]
public partial class Update
{
    [DataMember(Name = "@id")]
    public Uri Id { get; set; }

    [DataMember(Name = "phase")]
    public string Phase { get; set; }

    [DataMember(Name = "date")]
    public long Date { get; set; }
}

これで動かしてみます。

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構造体の中身が表示されています。

今回作成したコード

参考にどうぞ。

github.com

参考サイト

参考にしたサイトです。ありがとうございます。

シリアライズ

blog.okazuki.jp

データコントラクト

docs.microsoft.com

量子化学計算シミュレーション #1 GAMESSの導入

量子化学計算シミュレータを使う事になったので、メモメモ。 本にはダウンロード方法が書いてあるのですが、少しわかりにくかった部分があったので図を多めにします。

1 公式サイトからのダウンロード

まずはダウンロードサイトへ行きましょう。

https://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/download.html

here のところをクリックするとメールソフトが立ち上がるので、空メールのまま送信します。

f:id:takunology:20191108121109j:plain

しばらくするとメールが届きます。Googleグループに招待されるので、参加します。いくつかあるアナウンスのどれかにあるリンク先をクリックすると、こんな画面が表示されるので、Agreeをクリックして進みます。

f:id:takunology:20191108115919p:plain

ここで、先程登録したメールアドレスを選び、Windows版を使用する人はGAMESS version June 30, 2019 R1 Patch 1 for Microsoft Windowsにチェックを入れます。2019年11月8日現在はこれが最新版のようです。

選択したらSubmit requestボタンをクリックします。

f:id:takunology:20191108114645p:plain

再び、メールが届きます。そこにはリンク先とユーザ名とパスワードが書かれています。パスワードは週毎に変わるので早めに使用しましょう。リンク先をクリックするとダウンロードサイトへつながるので、そこからダウンロードします。特にこだわりがなければ太字で大丈夫です。

リンク先をクリックするとそのメール

f:id:takunology:20191108120257p:plain

2 インストールとセットアップ

インストーラがダウンロードされるので、それに従ってインストールを進めていきます。

f:id:takunology:20191108120808p:plain

私はインストール先を C:/gamess-64/ にしました。

インストール完了後はチェックボックスがあるので、つけたまま閉じます。すると、マニュアルのPDFが表示されるので、これに従ってセットアップします。

f:id:takunology:20191108141550p:plain

ちなみにGAMESSのファイルは C:/Users/Public/gamess-64 に配置されています。

今後の記事

今後、量子化学計算シミュレーションはメモ感覚で書いていきます。

今回は #1 となっていますが、いくつまで続くかはわかりません。気が向いたら書きます。