squad-proto/src/ai/firing_solver.cpp

#include "ai/firing_solver.h"

namespace
{

constexpr float BIG_F = 1e18f;

// Дуло: muzzleOffset юнита от точки from в сторону цели.
inline Vec2 MuzzleAt(const Agent& shooter, Vec2 from, Vec2 targetPos)
{
    return from + Normalized(targetPos - from) * shooter.gun.def.muzzleOffset;
}

// Полураствор конуса выстрела, выраженный как тангенс: боковое отклонение
// пули на расстоянии L от дула равно tan * L.
inline float SpreadTan(const Agent& shooter)
{
    return std::tan(std::min(shooter.SpreadRad(), 1.2f));
}

// Свободен ли конус «дуло -> цель» от своих.
//
// Раньше проверялся отрезок: пуля летела ровно по нему, и этого хватало.
// Теперь у выстрела есть разброс, и проверять надо ровно ту область, куда
// пуля может уйти, — конус. Ослабления правила 6.3 тут нет, наоборот: зона
// проверки стала шире отрезка ровно настолько, насколько шире стал выстрел.
// Расширение растёт вдоль линии (у дула конус нулевой), поэтому союзник,
// стоящий вплотную к стрелку сбоку, лишнего запрета не создаёт.
bool ConeClearOfAllies(const Agent& shooter, Vec2 muzzle, int shooterIndex, Vec2 targetPos,
                       const SolverContext& ctx)
{
    const float half = shooter.gun.def.laneHalfWidth + g_tune.safetyMargin;
    const float segLen = Distance(muzzle, targetPos);
    const float k = SpreadTan(shooter) * segLen;

    for (int i = 0; i < ctx.agentCount; ++i)
    {
        if (i == shooterIndex) continue;
        const Agent& ally = ctx.agents[i];
        if (!ally.alive) continue;   // упавший больше не перекрывает линию
        float t = 0.0f;
        const float d = DistancePointToSegment(ally.pos, muzzle, targetPos, &t);
        if (d < ally.bodyRadius + half + k * t) return false;
    }
    return true;
}

// Почему линии нет: свой или стена (для F2-оверлея).
void ClassifyBlock(Vec2 from, int shooterIndex, Vec2 targetPos, const SolverContext& ctx,
                   bool& byAlly, bool& byWall)
{
    const Agent& shooter = ctx.agents[shooterIndex];
    const Vec2 muzzle = MuzzleAt(shooter, from, targetPos);

    byAlly = !ConeClearOfAllies(shooter, muzzle, shooterIndex, targetPos, ctx);
    byWall = ctx.map->RaycastBlocked(muzzle, targetPos);
}

// Куда союзник МОЖЕТ уехать за время t. Обычно это линейная экстраполяция
// скорости, но боец ближнего боя на замахе стоит почти неподвижно и через
// мгновение выстреливает рывком по УЖЕ ИЗВЕСТНОЙ оси удара — скорость об этом
// ещё ничего не говорит. Поэтому для него проверяются обе точки: где он есть
// и куда он прыгнет. Иначе выстрел «мимо стоящего» находит его в полёте.
int PredictAllyPositions(const Agent& ally, float t, Vec2 out[2])
{
    out[0] = ally.pos + ally.vel * t;
    if (!ally.IsMelee() || !ally.melee.Committed()) return 1;

    out[1] = ally.pos + FromAngle(ally.melee.dir) * (g_tune.meleeLungeSpeed * t);
    return 2;
}

}   // namespace

// -----------------------------------------------------------------------------
// Приоритет цели: обстановка идёт последней
// -----------------------------------------------------------------------------
bool EnemyNearby(Vec2 from, const SolverContext& ctx)
{
    const float r = g_tune.propYieldRadius;
    for (const Target& t : *ctx.targets)
    {
        if (!t.alive || t.IsProp()) continue;
        if (Distance(from, t.pos) <= r) return true;
    }
    return false;
}

// -----------------------------------------------------------------------------
// 6.3 LaneClear
// -----------------------------------------------------------------------------
bool LaneClearFrom(Vec2 from, int shooterIndex, Vec2 targetPos, const SolverContext& ctx)
{
    const Agent& shooter = ctx.agents[shooterIndex];
    const Vec2 muzzle = MuzzleAt(shooter, from, targetPos);

    // 1. свои — по конусу разброса, а не по осевому отрезку
    if (!ConeClearOfAllies(shooter, muzzle, shooterIndex, targetPos, ctx)) return false;

    // 2. геометрия
    if (ctx.map->RaycastBlocked(muzzle, targetPos)) return false;

    // 3. дистанция — своя у каждого ствола
    if (Distance(muzzle, targetPos) > shooter.gun.def.range) return false;

    return true;
}

bool AllyInterceptsShot(Vec2 muzzle, Vec2 targetPos, int shooterIndex, const SolverContext& ctx)
{
    const Agent& shooter = ctx.agents[shooterIndex];
    const Vec2  dir = Normalized(targetPos - muzzle);
    const float speed = std::max(0.001f, shooter.gun.def.bulletSpeed);
    const float tImpact = Distance(muzzle, targetPos) / speed;
    // Пуля летит внутри конуса, поэтому её «толщина» растёт с пройденным путём.
    const float spreadK = SpreadTan(shooter);

    // Идём по времени полёта: где будет пуля и где будет союзник.
    // Радиус безопасности растёт со временем — союзник может и повернуть,
    // а линейная экстраполяция скорости это не ловит.
    constexpr int SAMPLES = 6;
    for (int k = 0; k <= SAMPLES; ++k)
    {
        const float t = tImpact * (float(k) / float(SAMPLES));
        const Vec2 bulletPos = muzzle + dir * (speed * t);

        for (int i = 0; i < ctx.agentCount; ++i)
        {
            if (i == shooterIndex) continue;
            const Agent& ally = ctx.agents[i];
            if (!ally.alive) continue;
            const float r = ally.bodyRadius + shooter.gun.def.bulletRadius + g_tune.safetyMargin +
                            g_tune.shotPredictSlack * MaxAgentSpeed() * t +
                            spreadK * speed * t;

            Vec2 predicted[2];
            const int n = PredictAllyPositions(ally, t, predicted);
            for (int q = 0; q < n; ++q)
                if (DistanceSq(bulletPos, predicted[q]) < r * r) return true;
        }
    }
    return false;
}

int NearestAliveTarget(Vec2 from, const SolverContext& ctx, float searchRadius)
{
    const std::vector<Target>& targets = *ctx.targets;
    int best = -1;
    float bestD = searchRadius;

    for (int i = 0; i < int(targets.size()); ++i)
    {
        if (!targets[i].alive) continue;
        if (targets[i].IsProp()) continue;   // хлам ближайшей целью не бывает
        const float d = Distance(from, targets[i].pos);
        if (d < bestD)
        {
            bestD = d;
            best = i;
        }
    }
    return best;
}

// -----------------------------------------------------------------------------
// Выбор цели: 6.4 (ближайшая с чистой линией) + 6.8 (приоритет назначенной).
// -----------------------------------------------------------------------------
void EvaluateAgentLane(Agent& a, int index, const SolverContext& ctx)
{
    const std::vector<Target>& targets = *ctx.targets;

    a.hasLane = false;
    a.priorityLane = false;
    a.laneIntent = false;
    a.currentTargetId = -1;
    a.targetBlockedByAlly = false;
    a.targetBlockedByWall = false;

    // --- ручной режим: сначала назначенная цель ---
    if (ctx.assignedTargetId >= 0 && ctx.assignedTargetId < int(targets.size()) &&
        targets[ctx.assignedTargetId].alive)
    {
        const Vec2 tp = targets[ctx.assignedTargetId].pos;
        a.laneEnd = tp;

        if (LaneClearFrom(a.pos, index, tp, ctx))
        {
            a.currentTargetId = ctx.assignedTargetId;
            a.hasLane = true;
            a.priorityLane = true;
            return;
        }
        ClassifyBlock(a.pos, index, tp, ctx, a.targetBlockedByAlly, a.targetBlockedByWall);
        a.laneIntent = a.targetBlockedByAlly && !a.targetBlockedByWall &&
                       Distance(a.pos, tp) <= a.gun.def.range + a.gun.def.muzzleOffset;

        // Вторичные цели — только в движении и только при включённом флаге (6.8).
        if (!(a.state == AgentState::ADVANCING && g_tune.freeFireSecondary)) return;
    }

    // --- авто: ближайшая цель, до которой линия чиста ---
    // Два прохода, и порядок между ними — это и есть приоритет. Сначала твари;
    // обстановка рассматривается только когда противника в поле зрения нет
    // вообще, иначе боец бросал бы врага ради ящика за его спиной.
    auto nearestClear = [&](bool wantProps) {
        int best = -1;
        float bestD = BIG_F;
        for (int i = 0; i < int(targets.size()); ++i)
        {
            if (!targets[i].alive) continue;
            if (targets[i].IsProp() != wantProps) continue;
            const float d = Distance(a.pos, targets[i].pos);
            if (d >= bestD || d > a.gun.def.range + a.gun.def.muzzleOffset) continue;
            if (!LaneClearFrom(a.pos, index, targets[i].pos, ctx)) continue;
            best = i;
            bestD = d;
        }
        return best;
    };

    int best = nearestClear(false);
    const bool onProp = (best < 0 && !EnemyNearby(a.pos, ctx));
    if (onProp) best = nearestClear(true);

    if (best >= 0)
    {
        a.currentTargetId = best;
        a.hasLane = true;
        // Линия к хламу приоритетной не бывает: приоритет запрещает решателю
        // искать позицию получше, а ради ящика боец переступать обязан.
        a.priorityLane = (ctx.assignedTargetId < 0) && !onProp;
        a.laneEnd = targets[best].pos;
        return;
    }

    // Линии нет — для оверлея показываем ближайшую цель и причину.
    if (ctx.assignedTargetId < 0)
    {
        const int nearest = NearestAliveTarget(a.pos, ctx, a.gun.def.range);
        if (nearest >= 0)
        {
            a.laneEnd = targets[nearest].pos;
            ClassifyBlock(a.pos, index, targets[nearest].pos, ctx,
                          a.targetBlockedByAlly, a.targetBlockedByWall);
            // Линию перекрыл только свой -> намерение стрелять остаётся, и линия
            // всё равно резервируется (6.6), иначе перекрывшего ничто не сдвинет.
            a.laneIntent = a.targetBlockedByAlly && !a.targetBlockedByWall;
        }
    }
}

// -----------------------------------------------------------------------------
// 6.5 Оценка кандидата
// -----------------------------------------------------------------------------
float ScoreCandidate(Vec2 cand, const Agent& a, int index, const SolverContext& ctx,
                     int bestTargetId)
{
    const std::vector<Target>& targets = *ctx.targets;
    float score = 0.0f;

    if (bestTargetId >= 0 && targets[bestTargetId].alive &&
        LaneClearFrom(cand, index, targets[bestTargetId].pos, ctx))
        score += g_tune.sLaneClear;

    int shootable = 0;
    int total = 0;
    float nearestDist = BIG_F;
    for (int i = 0; i < int(targets.size()); ++i)
    {
        if (!targets[i].alive) continue;
        // Покрытие считается по ПРОТИВНИКАМ. Позиция, с которой видно три
        // ящика, огневой не является, а «слишком близко» к бочке — не штраф.
        if (targets[i].IsProp()) continue;
        ++total;
        nearestDist = std::min(nearestDist, Distance(cand, targets[i].pos));
        if (LaneClearFrom(cand, index, targets[i].pos, ctx)) ++shootable;
    }
    if (total > 0) score += g_tune.sCoverage * float(shootable) / float(total);

    if (ctx.lanes)
        score -= g_tune.sBlockAlly * float(ctx.lanes->CountBlocked(index, cand, a.bodyRadius));

    score -= g_tune.sDistCost * Distance(cand, a.pos);
    score -= g_tune.sCohesionCost *
             std::max(0.0f, Distance(cand, ctx.anchor) - g_tune.cohesionRadius);

    if (nearestDist < g_tune.minEngageDist) score -= g_tune.sTooClose;

    return score;
}

// -----------------------------------------------------------------------------
// 6.5 Решатель: 3 кольца x 12 направлений + текущая позиция, коммит с гистерезисом
// -----------------------------------------------------------------------------
bool SolveFiringPosition(Agent& a, int index, const SolverContext& ctx, SolveResult& out)
{
    const std::vector<Target>& targets = *ctx.targets;

    out.count = 0;
    out.bestIndex = -1;
    out.committed = false;

    // Цель решателя: назначенная (ручной режим) либо ближайшая достижимая.
    int bestTargetId = -1;
    if (ctx.assignedTargetId >= 0 && ctx.assignedTargetId < int(targets.size()) &&
        targets[ctx.assignedTargetId].alive)
        bestTargetId = ctx.assignedTargetId;
    else
        bestTargetId = NearestAliveTarget(a.pos, ctx, a.gun.def.range + g_tune.ring3);

    out.bestTargetId = bestTargetId;
    if (bestTargetId < 0) return false;   // стрелять не по чему — стоим

    const float rings[SOLVER_RINGS] = {g_tune.ring1, g_tune.ring2, g_tune.ring3};

    auto push = [&](Vec2 p, bool forceValid) {
        if (out.count >= SOLVER_CANDIDATES) return;
        const int i = out.count++;
        out.candidates[i] = p;
        out.valid[i] = true;
        out.scores[i] = 0.0f;

        if (!forceValid)
        {
            // Отбраковка: вне карты / в стене / за поводком от диска /
            // слишком близко к другому агенту.
            if (p.x < 1.0f || p.y < 1.0f || p.x > float(MAP_W) - 1.0f || p.y > float(MAP_H) - 1.0f)
                out.valid[i] = false;
            else if (Distance(p, ctx.anchor) > g_tune.cohesionRadius + g_tune.postLeash)
                out.valid[i] = false;
            else if (ctx.map->CircleHitsWall(p, a.bodyRadius))
                out.valid[i] = false;
            else
            {
                for (int k = 0; k < ctx.agentCount; ++k)
                {
                    if (k == index) continue;
                    if (!ctx.agents[k].alive) continue;
                    if (Distance(p, ctx.agents[k].pos) < g_tune.candMinAlly)
                    {
                        out.valid[i] = false;
                        break;
                    }
                }
            }
        }
        if (out.valid[i]) out.scores[i] = ScoreCandidate(p, a, index, ctx, bestTargetId);
    };

    push(a.pos, true);   // индекс 0 — текущая позиция, для сравнения
    out.currentScore = out.scores[0];

    for (int r = 0; r < SOLVER_RINGS; ++r)
        for (int k = 0; k < SOLVER_DIRS; ++k)
            push(a.pos + FromAngle(float(k) * (TWO_PI_F / float(SOLVER_DIRS))) * rings[r], false);

    out.bestScore = out.currentScore;
    for (int i = 1; i < out.count; ++i)
    {
        if (!out.valid[i]) continue;
        if (out.scores[i] > out.bestScore)
        {
            out.bestScore = out.scores[i];
            out.bestIndex = i;
        }
    }

    // Коммит с гистерезисом — иначе агент дёргается между двумя точками.
    if (out.bestIndex > 0 && out.bestScore > out.currentScore + g_tune.hysteresis)
    {
        a.postPos = out.candidates[out.bestIndex];
        a.commitTimer = g_tune.commitTime;
        out.committed = true;
    }
    return true;
}