从具有连接要求的预定义元素生成有向无环图

Generating a directed acyclic graph from predefined elements with connection requirements

我正在研究一个系统,当给定一组不同类型的元素时,将创建一个连接部分或所有元素的有向无环图。每个元素都有一些输入 A 和输出 B。在构建图形时,系统需要确保前一个节点的输出与当前节点的输入相匹配。

节点的输入和输出是为了确保只连接某些类型的元素

元素看起来像这样

ElementName : Input -> Output

可能有多个 inputs/output,或者没有输出(见下文)。

One : X -> Y
Two : Y -> Z,F
Three : Y, Z -> W
Four : Z -> F
Five : F -> NULL

注:

我们正在谈论很多不同的元素,现在大约有 30 个,但计划随着时间的推移添加更多。

这是程序生成叙事项目的一部分。节点是个人任务。输入是您开始任务所需要的。输出是如何影响故事状态的。

问题:

我见过几种不同的生成随机 DAG 的方法,而不是根据一些预设连接要求(具有连接它们的规则)制作 DAG 的方法。 我还想要一些限制图形复杂性的方法。即限制他们可以拥有的分支数量。

我想要的想法:

你的垃圾箱里有一堆不同类型的乐高积木,比如 30 个。你有连接乐高积木的规则。

Blue -> Red
Blue -> White
Red -> Yellow
Yellow -> Green/Brown
Brown -> Blue

众所周知,每个乐高除了一个颜色外还有一个shape.So 2个蓝色乐高可能不是同一种乐高。所以我们的目标是建立一个符合我们规则的大型结构。即使有我们的规则,我们仍然可以将乐高积木连接成一堆不同的结构。

P.S. 我希望这不是一个笼统的问题。如果是,请记下,我会尽量使其更具体。

听起来 L-system(又名 Lindenmayer 系统)方法可行:

  • 您的 collection 乐高积木类似于符号字母表
  • 您的连接规则对应于 collection 产生式规则,将每个符号扩展为更大的符号串
  • 您的起始乐高代表开始构建的初始 "axiom" 字符串
  • 生成的几何结构就是您的 DAG

最简单的方法类似于:给定一个乐高积木,随机 select 一个有效的连接规则并将一个新的乐高积木添加到 DAG。从那里您可以根据需要添加更多的复杂性。如果您需要调整随机 selection 以支持某些规则,您实际上是在构建 stochastic grammar. If the selection of a rule depends on previously generated parts of the DAG it's a type of context sensitive grammar.

Graph rewriting,通过算法从基础图创建一个新图,可能是一个更直白的解决方案,但我个人发现 L-systems 更容易内化并且研究它们会产生并非如此的结果过于自然 academic/theoretical。

L-systems本身就是formal grammars的一个类别。可能值得研究其中的一些相关想法,但很容易(至少对我而言)以牺牲核心开发为代价而被理论内容所牵制。[​​=14=]