{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Модель процесса поездок нескольких машин такси\n",
    "\n",
    "Структурно модель состоит из двух логических блоков: контроллера-генератора инициаторов и процессора, обрабатывающего инициаторы в цикле.\n",
    "\n",
    "В первой ячейке объявлены константы модели.\n",
    "\n",
    "В этой ячейке объявлен код функции taxi_process, в ней используется класс Event — именованный кортеж для удобного представления событий.\n",
    "\n",
    "В экземпляре event атрибут \"время\" - модельное время события, \"ID\" - идентификатор процесса такси, \"состояние\" — строка описания деятельности такси."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# -*- coding: utf-8 -*-\n",
    "import random, collections, queue\n",
    "\n",
    "DEFAULT_NUMBER_OF_TAXIS = 7\n",
    "DEFAULT_END_TIME = 300\n",
    "SEARCH_DURATION = 5\n",
    "TRIP_DURATION = 20\n",
    "DEPARTURE_INTERVAL = 5\n",
    "\n",
    "Event = collections.namedtuple('событие', 'время ID состояние')\n",
    "eventslog = []\n",
    "\n",
    "# начало функции TAXI_PROCESS\n",
    "def taxi_process(ident, trips, start_time=0):  # <1>\n",
    "    # выдать текущее состояние объекта-такси планировщику модели\n",
    "    time = yield Event(start_time, ident, 'выехал из гаража')  # <2>\n",
    "    for i in range(trips):  # <3>\n",
    "        time = yield Event(time, ident, 'посадил пассажира')  # <4>\n",
    "        time = yield Event(time, ident, 'высадил пассажира')  # <5>\n",
    "\n",
    "    yield Event(time, ident, 'уехал в гараж')  # <6>\n",
    "# конец TAXI_PROCESS # <7>\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# Для примера - Создаем объект (функция-генератор), представляющий такси id=13,\n",
    "# которое начнет работать в момент t=0 и сделает две поездки\n",
    "taxi = taxi_process(13,2,0)\n",
    "# Инициализируем сопрограмму, она отдаст начальное событие\n",
    "evnt = next(taxi)\n",
    "print(evnt)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# например прибавим 7 к текущему времени, т.е. такси потратит на поиск первого пассажира 7 минут\n",
    "taxi.send(evnt.время + 7)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# Вызов с аргументом +23 означает, что поездка с первым пассажиром закончится за 23 минуты\n",
    "taxi.send(evnt.время+23)\n",
    "#  далее можно попробовать другие вызовы функции\n",
    "#taxi.send(evnt.time+48)\n",
    "#taxi.send(evnt.time+2)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Для модели важны две функции: taxi_process _(корутина,со-программа,функция-генератор)_ и метод **Simulator.run**, выполняющий главный цикл моделирования. \n",
    "\n",
    "При моделировании все сопрограммы, представляющие такси, управляются главным циклом в методе Simulator.run.\n",
    "\n",
    "Часы модельного времени хранятся в переменной sim_time и обновляются временем каждого отданного события."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# начало класса TAXI_SIMULATOR\n",
    "class Simulator:\n",
    "    global eventslog\n",
    "    def __init__(self, procs_map):\n",
    "        self.events = queue.PriorityQueue()\n",
    "        self.procs = dict(procs_map)\n",
    "        self.msglist = []  # список сообщений вместо вывода на консоль\n",
    "\n",
    "    def run(self, end_time):  # <1>\n",
    "        # планировать и показывать события до конца модельного периода\n",
    "        # запланировать первое событие для такси\n",
    "        for _, proc in sorted(self.procs.items()):  # <2>\n",
    "            first_event = next(proc)  # <3>\n",
    "            self.events.put(first_event)  # <4>\n",
    "            eventslog.append(first_event) # сохраняем журнал событий\n",
    "\n",
    "        # основной цикл модели\n",
    "        sim_time = 0  # <5>\n",
    "        while sim_time < end_time:  # <6>\n",
    "            if self.events.empty():  # <7>\n",
    "                self.msg2list('***события закончились! время='+str(sim_time))\n",
    "                break\n",
    "\n",
    "            current_event = self.events.get()  # <8>\n",
    "            sim_time, proc_id, previous_action = current_event  # <9>\n",
    "            self.msg2list(str(proc_id)+': {:>3d}'.format(sim_time)+' >>'+previous_action) # <10>\n",
    "            active_proc = self.procs[proc_id]  # <11>\n",
    "            next_time = sim_time + compute_duration(previous_action)  # <12>\n",
    "            try:\n",
    "                next_event = active_proc.send(next_time)  # <13>\n",
    "            except StopIteration:\n",
    "                del self.procs[proc_id]  # <14>\n",
    "            else:\n",
    "                self.events.put(next_event)  # <15>\n",
    "                eventslog.append(next_event) # сохраняем журнал событий\n",
    "\n",
    "        else:  # <16>\n",
    "            msg = '*** время закончилось: {} события остались ***'\n",
    "            self.msg2list(msg.format(self.events.qsize()))\n",
    "\n",
    "    def msg2list(self, msgstring):\n",
    "        # добавление сообщений\n",
    "        self.msglist.append(msgstring)\n",
    "\n",
    "# конец класса TAXI_SIMULATOR\n",
    "\n",
    "# вспомогательная функция для вычисления интервала времени\n",
    "def compute_duration(previous_action):\n",
    "    # вычислить вид состояния и длительность интервала\n",
    "    if previous_action in ['выехал из гаража', 'высадил пассажира']:\n",
    "        # новое состояние - \"поиск\"\n",
    "        interval = SEARCH_DURATION\n",
    "    elif previous_action == 'посадил пассажира':\n",
    "        # новое состояние - \"поездка\"\n",
    "        interval = TRIP_DURATION\n",
    "    elif previous_action == 'уехал в гараж':\n",
    "        # новое состояние - \"в парк\"\n",
    "        interval = 4\n",
    "    else:\n",
    "        raise ValueError('Неизвестное действие: '+ str(previous_action))\n",
    "    return int(random.uniform(interval-4,interval+4))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Функция _main_ организует(генерирует) объекты обработки, а именно строит словарь taxis из функций taxi_process.\n",
    "\n",
    "Количество поездок во втором параметре задается распределением в интервале 9 .. 15. \n",
    "\n",
    "Значениями в словаре taxis будут объекты-генераторы с разными параметрами.\n",
    "\n",
    "Затем _main_ создает экземпляр класса *Simulator* и передает ему словарь процессов (инициаторов)."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "def main(end_time=DEFAULT_END_TIME, num_taxis=DEFAULT_NUMBER_OF_TAXIS, seed=None):\n",
    "    global eventslog\n",
    "    # инициализация датчика случайных чисел\n",
    "    if seed is not None:  random.seed(seed)\n",
    "    # создание множества такси в виде словаря\n",
    "    taxis = {i: taxi_process( i,\n",
    "                    int(random.uniform(9,15)),\n",
    "                    i*DEPARTURE_INTERVAL)\n",
    "             for i in range(num_taxis)}\n",
    "    # создание главного цикла моделирования\n",
    "    sim = Simulator(taxis)\n",
    "    eventslog=[] # очистка журнала событий\n",
    "    # запуск моделирования с ограничением модельного времени\n",
    "    sim.run(end_time)\n",
    "    # вывод на консоль списка событий\n",
    "    sim.msglist.sort()  # отсортируем по ID\n",
    "    for m in sim.msglist:\n",
    "        print(m)\n",
    "\n",
    "# запустим модель\n",
    "main()\n",
    "# запустим модель с другими начальными параметрами\n",
    "#main(444, 8, 199)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Для визуализации событий построим график событий из списка _eventslog_"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "import matplotlib.pyplot as plt\n",
    "\n",
    "xy=[(m[0],(m[1]+1)) for m in eventslog]\n",
    "e_v=[(m[0],(m[1]+1)) for m in filter(lambda e: e[2]=='высадил пассажира', eventslog)]\n",
    "e_s=[(m[0],(m[1]+1)) for m in filter(lambda e: e[2]=='посадил пассажира', eventslog)]\n",
    "\n",
    "plt.figure()\n",
    "#plt.scatter([p[0] for p in xy],[p[1] for p in xy], c='g', marker='v', s=9)\n",
    "plt.scatter([p[0] for p in e_s],[p[1] for p in e_s], c='g', marker='v', s=11)\n",
    "plt.scatter([p[0] for p in e_v],[p[1] for p in e_v], c='r', marker='^', s=11)\n",
    "plt.xlabel(\"время\"); plt.ylabel(\"Такси\")\n",
    "plt.show()\n"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.12.7"
  },
  "orig_nbformat": 4
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}