RAPPORT DE CONCEPTION «Les Shadoks font le grand nettoyage!» - Transport Optimal sur la planète Shadokienne- Projet d informatique & physique -

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1 Nidavary Somsanith François Barety Sophia Lazraq Claire Marion* EURINSA Année RAPPORT DE CONCEPTION «Les Shadoks font le grand nettoyage!» - Transport Optimal sur la planète Shadokienne- Projet d informatique & physique - Nous avons décidé de coupler notre projet avec la physique dans le but de réaliser une applet, ce qui invoquera nos compétences en informatique. L'applet sera intégrée dans un site Internet sur la vie et l'œuvre de Cédric VILLANI, médaillé Fields Celle-ci aidera le joueur à mieux comprendre la notion de «Transport Optimal», sur laquelle M. Villani a effectué des recherches, d où la présence de physique. Notre projet JAVA propose un complément informationnel vulgarisé sur la formule du «chemin optimal» par l intermédiaire d un bouton «Le saviez-vous?» et surtout, un jeu en permettant une application directe de manière ludique, amusante et très simplifiée, à travers l univers amusant des Shadoks. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 1

2 I. Cahier des charges Problème posé Les Shadoks ont besoin de nettoyer leur planète! Aide-les à ramasser tous les déchets et à les mettre dans la fusée dans les temps pour que celle-ci puisse décoller. Attention, ceci n'est pas une promenade de santé : les Shadoks sont de faibles constitutions et pauvres! Futur petit ingénieur, sauras-tu leur donner un coup de pouce et leur indiquer le chemin optimal et à moindre coût? Solution proposée Sous forme de jeu, les Shadoks doivent transporter leurs déchets avec un chemin optimal et à moindre coût. En premier lieu, l'utilisateur lance la démo : le niveau est très simple, il y a peu d'obstacles. Les consignes (comment se déplacer, sauter, creuser...) s'affichent au fur et à mesure que le Shadok rencontre les obstacles sous forme de pop-ups. Ensuite, le joueur, à travers trois niveaux (facile- moyen difficile), génère un univers aléatoire en appuyant sur le bouton «Charger». Il doit faire face aux contraintes géographiques (murs, déchets enterrés, embuscades) et aux infortunes qu'il risque de rencontrer (le temps, le coût, l'énergie, les terroristes, le moyen de transport). Une fois le jeu chargé, le joueur peut déplacer son personnage Shadokien par l'intermédiaire des boutons. Le temps sera modélisé par un chronomètre décroissant. Le coût (évoluant en fonction du carburant consommé) et l'énergie seront matérialisés par un compteur décroissant de dépenses et de Joules. Quand le Shadok arrive avec les déchets à la fin, il doit creuser pour alimenter la fusée, mais cela nécessite d'avoir gardé un minimum d'énergie, un des paramètres implicites à prendre en compte au début. Si ceux-ci ne sont pas respectés, le game-over sera matérialisé par le décollage de la fusée... et son crash car il n'y aura pas assez de déchets. Enfin, afin que le joueur comprenne mieux comment réaliser un transport optimal, nous montrerons à la fin de chaque partie réalisée la «solution», c'est à dire le trajet à la fois le plus rapide et qui consommait également peu en énergie et joules. Prérequis du joueur : Faire des choix de chemins et des sacrifices, avoir une vue d'ensemble sur les paramètres à gérer et les exigences à prendre un compte pour remplir la mission, proposer une solution. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 2

3 II. Diagramme des cas d utilisation L'utilisateur a le choix entre 3 options sur l'écran d'accueil : «Démo» (1.a), «Jouer» (1.c) et «Le saviez-vous?» (1.d). L'option éditeur (facultative) qui permet de créer son propre terrain sera réalisée si le temps le permet. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 3

4 La phase de didacticiel permet au joueur de se familiariser avec les commandes en suivant les instructions données par le programme, sous forme de pop-ups. Ces pop-ups peuvent être des instructions (comment se déplacer, comment creuser...), des conseils («Evitez les terroristes»), des informations («Attention vous avez marché sur un chewing-gum, vous ne pouvez pas vous déplacer pendant trois secondes» ou bien «Attention vous venez de perdre de l'énergie en tombant dans ce trou»). D'autre part, si le joueur tente de faire une commande inconnue, un message d'erreur l'en informera. Une fois la dernière action effectuée, un message annonce au joueur qu'il peut maintenant démarrer une vraie partie! Les Shadoks font le grand nettoyage!page 4

5 Ce diagramme représente la partie facultative de notre projet, qui permet au joueur lui-même de générer son univers, et d'y placer lui même les obstacles et les déchets. Cette fonctionnalité peut se révéler utile pour une personne qui cherche une solution de transport optimal à une situation réelle. Cependant, si nous ne réalisons pas cette fonctionnalité, le jeu se présentera sous forme des trois niveaux disponibles uniquement. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 5

6 Pour la phase de jeu, à chaque déplacement, le programme calcule vérifie les possibilités, recalcule les paramètres variables et envoie les informations et solutions à l'utilisateur, en fonction de la phase d'arrivée actuelle. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 6

7 III. Interface homme-machine Voici la première fenêtre que découvre le joueur, avec ses trois options : «Démo», «Jouer» et le bouton «Le Saviez-vous?». Ces trois boutons mènent à d'autres fenêtres qui sont décrites peu après. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 7

8 S'il clique sur le bouton «Le Saviez-vous», il est redirigé sur la fenêtre suivante. Elle permet au joueur d accéder à une définition simple du «Transport Optimal», ce qui peut l aider à mieux comprendre comment gérer au mieux ses paramètres au cours du jeu. En outre, il a possibilité d avoir des informations plus détaillées en cliquant sur le bouton «en savoir plus» qui le redirigera vers le site web hôte de notre applet, plus précis sur le sujet. Le «retour à l accueil» ramène à la précédente interface. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 8

9 S il clique sur le bouton «Démo», il accède à la fenêtre suivante. Elle ressemble à la fenêtre habituelle du jeu, mais en plus, des conseils apparaitront sur forme de pop-ups au fur et à mesure du jeu. Par exemple, si le Shadok tombe dans un trou, un pop-up lui annonce de les éviter dans le futur car il vient de perdre de l énergie. De même, des instructions telles que «Evite le terroriste!», «Ramasse le déchet en appuyant sur X» Les Shadoks font le grand nettoyage!page 9

10 Et enfin, la fenêtre du jeu ressemblera à l image suivante. Le fond vert symbolise le décor qui sera chargé. Ce décor sera la planète Shadok vu de dessus, et à certaines coordonnées seront positionnés les déchets et les embuscades. Chaque obstacle aura une fonction particulière sur le Shadok, qui sera définie dans leur propre classe sous forme de méthode. Les compteurs à droite évolueront au cours du jeu. Le chronomètre évoluera indépendamment, tandis que l énergie et le carburant varient en fonction du choix de parcours du joueur, des obstacles rencontrés Ainsi le joueur peut estimer le nombre de déchets qu il peut encore ramasser. Par ailleurs, nous voulons agrémenter le jeu de citations shadokiennes, qui défileront en bas de l'écran de façon aléatoire. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 10

11 IV. Diagramme des classes Notre ébauche de diagramme des classes se trouve dans un fichier à part, afin de pouvoir zoomer sur chaque classe et ainsi y lire les méthodes. V. Diagramme de Gantt Nous avons créé ce diagramme approximatif afin de nous rendre compte premièrement du travail à fournir et, enfin, même s il peut arriver que nous ne le suivions pas à la lettre, il nous aidera à nous organiser. De plus, nous devrons également nous occuper de la création de la page Web sur laquelle sera hébergée notre applet. Celle ci sera réalisée par un autre groupe ayant pour projet le travail de Cédric Villani, mais nous les aiderons, car nous écrirons une partie sur la notion de Transport Optimal. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 11

12 VI. Schéma explicatif de l'algorithme de Dijkstra Le principe de notre jeu repose sur l'algorithme de Dijkstra. Pour montrer à la fin de la partie réalisée le chemin qui était effectivement le plus judicieux, nous devrons l'appliquer. Sur le schéma page suivante, on illustre de manière très simplifiée (sans prendre en compte le gain en déchets) cet algorithme. Les images (nos obstacles) représentent nos nœuds et nos différentes arrêtes seront affectées d'un poids qui représentera en fait la distance entre les deux nœuds liés par l'arrête. Chaque nœud doit avoir au minimum une liaison. Le but est alors de trouver le chemin ayant le poids le plus faible, sachant que le poids d'un chemin est la somme des poids des arrêtes qui le composent. Toutefois, il nous faudra prendre en compte les obstacles et donc le poids final dépendra aussi des pénalités dues a ces derniers. Prenons par exemple le cas du chewing-gum : celui-ci bloque le Shadok pendant un certain temps au cours duquel il aurait pu parcourir une distance donnée. Tous ces paramètres devront être considérés pour trouver la solution la plus adaptée et qui se rapproche le plus de la théorie du transport optimal. Les pénalités seront calculées et ajoutées au fur et à mesure que le Shadok avance (ou recule). Nous créerons 2 tableaux. Le premier comporte 3 colonnes ( le numéro attribué au nœud, le poids affecté à chaque nœud et un boolean qui servira à savoir si l'on est déjà passé par ce nœud). Le second, à une dimension, que l'on nommera "tableau des prédécesseurs" contenant ce que nous allons appeler les prédécesseurs de chaque nœud, c'est-àdire le "noeud-père" qui précède le nœud dans le chemin que l'on prend pour y aller. Concernant le tableau des poids, on va mettre tous les poids à -1, montrant par là qu'aucun poids n'a encore été affecté à un nœud, et on va mettre toutes les variables oui ou non à non, car on n'est passé par aucun nœud (ce qui est logique vu que l'algorithme n'a pas encore commencé son travail). Ensuite, on met le poids du point de départ à 0. Puis on met à 0 le tableau des antécédents. La première étape consiste à rechercher le nœud non parcouru ayant le poids le plus faible et on indique alors qu on l a parcouru. La deuxième étape est la plus compliquée car il faut trouver ce que l on appelle les nœuds-fils où l on se trouve et on effectue alors une condition sur chaque nœud-fils trouvé! Si on a déjà parcouru le nœud-fils, c est que la distance point de départ/nœud-fils est inférieure à la distance point de départ/nœud-père et donc que ce nœud-fils ne nous intéresse plus. A chaque boucle, on retiendra la solution telle que la distance pour aller du départ au nœud-fils, en passant par le nœud-père où l on se trouve, soit plus petite que la distance pour aller du départ au nœud-fils que l on avait trouvé en passant par un autre chemin. Un fois la solution retenue, on change la valeur du poids du nœud-fils et on indique sur le tableau des antécédents le nouveau nœud-père. On réitère alors l opération jusqu à l arrivée. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 12

13 Sur ce schéma, nous ne voyons que trois différents types d'obstacles, qui représentent les nœuds. Cependant, nous représenteront probablement nos déchets par des nœuds également. En fonction de l'avancement de notre projet, nous prendrons plus ou moins de paramètres à prendre en compte dans notre algorithme. Les Shadoks font le grand nettoyage!page 13