六边形溯源追踪算法编程思想与代码

六边形算法简介

基于浓度梯度的六边形化学源追踪算法是Russell在2003年提出了。该追踪算法的主要思路如下：

    While(循环停止条件){

      If(

       Then 在n点处逆时针旋转60°，前进固定步长m；

     Else

         在n点处顺时针旋转60°，前进固定步长m；

     End if

}

其中，为在第n个点处所测化学物质的浓度，m是算法设定的步长。

如下图5.1所示，当，即B点浓度高于A点，且在n-1处是顺时针旋转时，那么在第n点(C点)处，将逆时针旋转60°，即在C点处的方向为垂直向上，偏向了浓度高的区域，符合期望；当，即A点浓度高于B点，且在n-1处是逆时针旋转时，那么在第n点(D点)处，将逆时针旋转60°，即从D点到E点，路径为：A-B-D-E，偏向了浓度高的区域，符合期望。

图5.1  六边形追踪算法

六边形算法流程图

将基于浓度梯度的六边形溯源追踪算法的实现主要包括两大部分：测量值传回电脑、下一点方向及相对位移的确定。算法流程图如下：

图5.2  六边形溯源算法流程图

 5.3 第n点处的方向及相对位移

在第n个点处测量好电导率并传回电脑的监控软件后，根据第n-2点与n-1点处的浓度大小和第n-1点处的旋转方向，确定第n+1个点的位置。

在编程时，需要知道n-1点和n点的坐标，计算出这两个点所构成线段的斜率，再根据方向策略确定n点和n+1点所构成线段的斜率，由固定步长计算得到在第n点处的相对位移。根据斜率可分为特殊情况和一般情况。

5.3.1 特殊情况

确定第n点方向及相对位移，特殊情况包括斜率为无穷大和斜率为0这两大类，又进一步分为下图中的四种情况：

对应的n+1点分别如下：

5.3.2 一般情况

当第n-1和n点构成的线段斜率存在且不为0时，为一般情况。根据第n-1点和第n点的相对位置，可分为下图中的四种情况：

 

变量设置如下表：