C++, Qt, OpenGL, CUDA

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====== Javaquarium ======

Le sujet de cette série d'exercice est disponible sur [[https://zestedesavoir.com/forums/sujet/447/javaquarium/|Javaquarium - Zeste de Savoir]]

Voici également quelques réalisations en C++ :

  * https://zestedesavoir.com/forums/sujet/2241/appliquer-lecs-a-javaquarium/
  * https://zestedesavoir.com/forums/sujet/2420/question-sur-le-javaquarium-en-c/
  * https://openclassrooms.com/forum/sujet/javaquarium-c
  * https://openclassrooms.com/forum/sujet/javaquarium-2-1
  * https://openclassrooms.com/forum/sujet/javaquarium-3-p
  * https://openclassrooms.com/forum/sujet/javaquarium-4
  * https://openclassrooms.com/forum/sujet/le-javaquarium-de-mrnecrosi
  * https://github.com/Richard-Degenne/Javaquarium

Pour mes implémentations, j'utilise une approche [[ecs|Entity-Component-System]], le but étant d'étudier un peu cette approche sur un exemple concret simple.

Les codes sont testés directement sur Coliru.com.

===== Partie 1 : Peuplons notre Javaquarium =====

==== Exercice 1.1 : Remplissage de l'aquarium ====

Dans cette première partie, le bu est de simplement créer une liste de poisson et d'algues, et de les afficher.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>

namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
    
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail = std::pair<name, is_male>;
        using detail_component = std::pair<entity::id, detail>;
        
        enum class type { algue, poisson };
        using type_component = std::pair<entity::id, type>;
    }
    
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
    
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
    }
    
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 1 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
    
    void add_algue() {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, component::type::algue));
    }
    
    void add_poisson(component::name n, component::is_male m) {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, component::type::poisson));
        internal::_details.push_back(std::make_pair(id, make_pair(n, m)));
    }
    
    void print_algues() {
        const auto count = std::count_if(begin(internal::_types), end(internal::_types), 
            [](auto p){ return (p.second == component::type::algue); });
        std::cout << count << " algues";
    }
    
    void print_poissons() {
        if (internal::_details.empty()) {
            std::cout << "No poissons";
            return;
        }
        std::cout << internal::_details.size() << " poissons: ";
        auto print = [](auto p){ return (p.second.first + " [" + (p.second.second ? 'M' : 'F') + ']'); };
        std::transform(begin(internal::_details), end(internal::_details) - 1, 
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, ", "), print);
        std::cout << print(internal::_details.back());
    }
    
    void print() {
        print_algues();
        std::cout << ". ";
        print_poissons();
        std::cout << '.' << std::endl;
    }
}

int main() {
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_poisson("toto", true);
    ecs::add_algue();
    ecs::add_poisson("titi", false);
    ecs::add_poisson("tata", true);
    ecs::add_algue();
    
    ecs::print();
    
    return 0;   
}
</code>

Affiche :

<code>
4 algues. 3 poissons: toto [M], titi [F], tata [M].
</code>

=== Contrat et encapsulation ===

Cette implémentation peut paraître surprenante : je ne crées aucune classe. Surtout que cet exercice est à la base un exercice de programmation orientée objet. Mais le but est justement d'expliquer l'intérêt de la programmation orientée objet.

Quel est le problème avec cette approche ?

Une première critique que l'on peut faire est l’utilisation de variables globales (dans ''internal''). Cela implique que si on veut avoir plusieurs ECS en même temps, ce n'est pas possible. Et bien sur, le code est moins réutilisable, il est écrit spécifiquement autour de ces variables globales, les fonctions ne sont pas réutilisables sans elles.

Il est facile de corriger ce problème, en passant ces variables en paramètres de fonctions et en déclarant les variables globales dans ''main''.

<code cpp>
entity::id create_entity(entity::entities & entites) {
    const auto id = entities.empty() ? 1 : entities.back() + 1;
    entities.push_back(id);
    return id;
}
</code>

Le code devient un peu plus lourd dans les fonctions qui utilisent plusieurs variables globales, mais le principe est le même.

Au final, c'est l'approche que l'on utilise en C pour faire de l'objet : on crées des structures contenant les données et des fonctions qui prennent un pointeur sur un objet. (J'utilise ''std::pair'' et ''std::tuple'', qui sont en pratique des classes dont les variables membres n'ont pas de noms, et des références, mais ça serait la même chose si j'utilisais ''struct'' et des pointeurs).

Quel est l'intérêt de l'approche objet du C++ par rapport à celle utilisée en C ?

Une première réponse serait de dire que l'on est obligé de donner des noms différents à des fonctions qui font la même chose, comme par exemple ''print'', ''print_algues'' et ''print_poissons'' dans l'exemple. En mettant les fonctions comme membre des classes plutôt que des fonctions libres, on pourrait utiliser le même nom.

<code cpp>
algues.print();
poissons.print();
print();
</code>

Mais en fait, ce n'est pas un argument valide. En C++, il est possible de surcharger des fonctions, contrairement au C. Il est donc possible de donner le même nom à plusieurs fonctions, le compilateur appellera la fonction correcte en utilisant les paramètres.

<code cpp>
print(algues);
print(poissons);
print();
</code>

Une seconde est de dire qu'il n'est pas possible en C de regrouper ("encapsuler") ensemble les données et les fonctions qui manipulent ces données ensemble, pour avoir un tout cohérent et plus lisible.

<code cpp>
class Poissons {
public:
    entity::id add();
    void print();
private:
    std::vector<Poisson> poissons;
};    
</code>

L'argument n'est pas faux, mais est limité. Pourquoi par exemple ne pas remplacer la création d'une classe dans le code précédent par un //namespace// ? Quelle sera la différence ?

Il y a bien sûr l'accessibilité des membres, publique ou privée. Mais cela sera vite limité aussi : dans un ECS (et dans de nombreux cas), les données sont manipulées par plusieurs classes, ce qui implique de mettre les membres en publique ou d'ajouter des mutateurs (//getters// et //setters//)... ce qui est fait en pratique dans de nombreux langages de programmation.

Mais il y a plus à attendre d'une encapsulation. Qu'est-ce que c'est ? Quel problème veut-on corriger avec la programmation orientée objets ?

La réponse est simple : on veut que les données soient utilisées correctement.

Par exemple, dans un ECS, chaque entité doit être unique. Il est nécessaire et indispensable de ne pas avoir de doublons dans la liste des entités. Or, dans l’implémentation proposée, rien n'interdit à l’utilisateur d'écrire le code suivant :

<code cpp>
int main() {
    ecs::internal::_entities.push_back(0);
    ecs::internal::_entities.push_back(0);
}
</code>

Ce qui violerait la règle de l'entité unique.

Les règles imposées aux données sont appelées les invariants en programmation par contrat. Les invariants sont importants, puisqu'ils signifient : "si les invariants sont respectés, le programme fera ce qu'on attend de lui. Si les invariants ne sont pas respectés, il n'est pas possible de garantir le comportement du programme".

L'autre aspect de la programmation par contrat est l'utilisation des pré et post-conditions. Ces conditions s'appliquent sur les fonctions et garantissent que si les pré-conditions et les invariants sont respectés lors de l'appel d'une fonction, alors les post-conditions et les invariants seront aussi respectés à la fin de l'appel de la fonction.

On arrive donc naturellement au principe d'encapsulation. Une encapsulation correcte est donc une encapsulation qui apportera des garanties fortes sur l'utilisation correcte des données. Cela peut être résumé par la phrase suivante :

> Facile a utiliser correctement, difficile a utiliser de façon incorrect. 
> Scott Meyers

Beaucoup pensent que l'encapsulation consiste simplement a mettre des variables en ''private'' et des fonctions en ''public'' dans une classe. Mais en pratique, ce n'est aussi simple : des fonctions libres peuvent respecter l’encapsulation (voir par exemple les fonctions ''std::begin'' et ''std::end'') et au contraire des fonctions membres peuvent briser l'encapsulation (en premier lieu, les mutateurs : les setters et getters).

Pour concevoir correctement les classes, on conseille souvent de penser les classes en termes de services rendus, pas en termes d'agrégation de données. Dit autrement, il faut se poser la question "quels sont les services que doivent rendre ma classe ?" et pas "quelles sont les données contenues dans ma classe ?".


==== Exercice 1.2 : un peu de diversité ====

Dans cette seconde partie, le but est de créer différentes races de poissons et d'ajouter une fonction pour que les poisson puissent manger.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>
#include <cassert>
 
namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
 
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail = std::pair<name, is_male>;
        using detail_component = std::pair<entity::id, detail>;
 
        enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
        using type_component = std::pair<entity::id, type>;
    }
 
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
 
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
    }
 
    bool is_algue(component::type t) { return (t == component::type::algue); }
    
    bool is_poisson(component::type t) { return !is_algue(t); }
    
    bool is_carnivore(component::type t) { return (t == component::type::Mérou || 
        t == component::type::Thon || t == component::type::PoissonClown); }
        
    bool is_herbivore(component::type t) { return (t == component::type::Sole || 
        t == component::type::Bar || t == component::type::Carpe); }
    
    std::string to_string(component::type t) {
        static const std::string types[] = { "Algue", "Mérou", "Thon", "Poisson-clown", 
            "Sole", "Bar", "Carpe" };
        const auto i = static_cast<size_t>(t);
        return types[i];
    }
 
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 1 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
 
    entity::id add_algue() {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, component::type::algue));
        return id;
    }
 
    entity::id add_poisson(component::type t, component::name n, component::is_male m) {
        assert(is_poisson(t));
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, t));
        internal::_details.push_back(std::make_pair(id, make_pair(n, m)));
        return id;
    }
 
    void remove_entity(entity::id id) {
        const auto entities_it = std::remove(internal::_entities.begin(), internal::_entities.end(), id);
        internal::_entities.erase(entities_it, internal::_entities.end());
 
        const auto details_it = std::remove_if(internal::_details.begin(), internal::_details.end(), 
            [id](auto p){ return (p.first == id); });
        internal::_details.erase(details_it, internal::_details.end());
 
        const auto types_it = std::remove_if(internal::_types.begin(), internal::_types.end(),
            [id](auto p){ return (p.first == id); });
        internal::_types.erase(types_it, internal::_types.end());
    }
 
    void eat(entity::id eater, entity::id target) {
        assert(eater != target);
 
        const auto eater_it = std::find_if(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [eater](auto p){ return (p.first == eater); });
        const auto target_it = std::find_if(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [target](auto p){ return (p.first == target); });
 
        assert(is_poisson(eater_it->second));
        assert(is_carnivore(eater_it->second) || (is_herbivore(eater_it->second) && is_algue(target_it->second)));
 
        remove_entity(target); //eat
    }
 
    void print_algues() {
        const auto count = std::count_if(begin(internal::_types), end(internal::_types), 
            [](auto p){ return (p.second == component::type::algue); });
        std::cout << "algues: " << count;
    }
 
    void print_poissons() {
        if (internal::_details.empty()) {
            std::cout << "No poissons";
            return;
        }
        std::cout << internal::_details.size() << " poissons: ";
        auto print = [](auto p){ return (p.second.first + " [" + (p.second.second ? 'M' : 'F') + ']'); };
        std::transform(begin(internal::_details), end(internal::_details) - 1, 
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, ", "), print);
        std::cout << print(internal::_details.back());
    }
 
    void print() {
        print_algues();
        std::cout << ". ";
        print_poissons();
        std::cout << '.' << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    ecs::add_algue();
    const auto algue = ecs::add_algue();
    const auto carnivore = ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "toto", true);
    const auto poisson = ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "titi", false);
    const auto herbivore = ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "tata", true);
    ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "tuto", false);
    ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "tyty", true);
    ecs::print();
 
    ecs::remove_entity(poisson);
    ecs::print();
 
    ecs::eat(herbivore, algue);
    ecs::eat(carnivore, herbivore);
    ecs::print();
 
    return 0;   
}
</code>

affiche :

<code>
algues: 8. 5 poissons: toto [M], titi [F], tata [M], tuto [F], tyty [M].
algues: 8. 4 poissons: toto [M], tata [M], tuto [F], tyty [M].
algues: 7. 3 poissons: toto [M], tuto [F], tyty [M].
</code>

=== Typage fort ===

Dans cette partie, j'ai choisis d'utiliser une énumération pour définir toutes les races (algues, carnivores et herbivores).

<code cpp>
enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
</code>

L'intérêt est que l'on a besoin que d'une seule variable pour manipuler tous les types. Quels sont les défauts de cette approche ? (Uniquement en termes de C++, pas d'ECS. Je reviendrais sur l'impact de l'encodage des données sur l'ECS par la suite).

Une conséquence est que l'on ne sait pas lors de la compilation si le type correspond à un algue ou à un poisson. Or, certaines fonctions sont spécifiques aux algues ou aux poissons. Par exemple, la fonction ''add'', qui prend des paramètres différents selon le type. Il est donc nécessaire d'avoir deux fonctions, ''add_algue'' et ''add_poisson''. 

<code cpp>
void add_algue();
void add_poisson(name, is_male, type);
</code>

Je pense que vous voyez tout de suite le problème ici : ''type'' peut être une algue, ce qui n'est pas valide.

Il n'y a pas d'autre solution que de vérifier le type à l'exécution (avec ''if'' ou ''assert'').

<code cpp>
void add_poisson(component::name n, component::is_male m, component::type t) {
    assert(is_poisson(t));
    ...
}
</code>

Cela pose plusieurs problèmes :

  * surcoût à l'exécution (uniquement en debug pour ''assert'') ;
  * on est prévenu du problème tardivement (à l'exécution, et sous condition que les tests unitaires couvrent ce problème) ;
  * on peut faire une erreur (souvenez vous de la citation de Scott Meyers : "Facile a utiliser correctement, difficile a utiliser de façon incorrect").

Est-il possible d’améliorer cela ?

A ce niveau des explications, je pense que la solution est évidente : il suffit de créer un type représentant uniquement les poissons, pas les algues. Par exemple :

<code cpp>
enum class type { algue, poisson };
enum class race { Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };

void add_poisson(component::name n, component::is_male m, component::race r) {
    // assert(is_poisson(t)); pas nécessaire
    ...
}
</code>

Dans cette situation, il n'est plus nécessaire de vérifier a l’exécution que ''type'' n'a pas la valeur ''algue'', puisque par conception, ce n'est pas possible.

Cette technique est très puissante et est l'une des forces des langages de programmation a typage fort. Au lieu de devoir vérifier les valeurs a l’exécution, on construit un type qui exprime directement les contraintes sur les données, ce qui permet de faire les vérifications a la compilation (améliorer la qualité logicielle) et gagner en performances.

===== Partie 2 : Mange, tu ne sais pas qui te mangera =====

==== Exercice 2.1 : Miam miam miam ! ====

Dans cette partie, on ajoute un système de tours : a chaque tour, tous les poissons mangent quelque chose au hasard.

En termes d’implémentation, cela pose une petite difficulté : il faut parcourir un ''vector'' que l'on va modifier en même temps. Si on parcours le ''vector'' avec des itérateurs, l'itérateur courant sera invalide après avoir supprimé un élément au début. Idem en parcourant avec des indices, si la suppression a lieu a la fin de ''vector'', il faut décrémenter l'indice de 1.

Dans un ECS, il est préférable de séparer le traitement des entités en deux ou trois phases :

  * l'utilisation des composants par les systèmes ;
  * la création et la suppression des entités ;
  * la création et la suppression des composants.

Dans ce cas, je préfère modifier légèrement le gameplay, de façon a avoir quelque chose de plus simple au niveau gestion des éléments. Au lieu de supprimer directement un poisson qui se fait manger, je fais un premier passage pour déterminer qui mange qui, en conservant dans une liste séparée les entités qui doivent être supprimée.

Cette approche n'est pas forcement incohérente. Si A mange B et B mange A, pourquoi l'une des deux entités gagnerait plus que l'autre ? Surtout que le choix de l’entité qui gagne dépend de l'ordre d'apparition dans le ''vector'', ce qui est un peu arbitraire. En séparant en deux phases, cela est équivalent a avoir une double mort.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>
#include <cassert>
#include <random>
 
namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
 
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail = std::pair<name, is_male>;
        using detail_component = std::pair<entity::id, detail>;
 
        enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
        using type_component = std::pair<entity::id, type>;
    }
 
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
 
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
 
        std::random_device _random_device;
        std::default_random_engine _random_engine { _random_device() };
    }
 
    bool is_algue(component::type t) { return (t == component::type::algue); }
 
    bool is_poisson(component::type t) { return !is_algue(t); }
 
    bool is_carnivore(component::type t) { return (t == component::type::Mérou || 
        t == component::type::Thon || t == component::type::PoissonClown); }
 
    bool is_herbivore(component::type t) { return (t == component::type::Sole || 
        t == component::type::Bar || t == component::type::Carpe); }
 
    std::string to_string(component::type t) {
        static const std::string types[] = { "Algue", "Mérou", "Thon", "Poisson-clown", 
            "Sole", "Bar", "Carpe" };
        const auto i = static_cast<size_t>(t);
        return types[i];
    }
    
    template<typename Predicat>
    std::vector<entity::id> get_entities(Predicat&& predicat) {
        std::vector<entity::id> algues;
        std::for_each(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [&algues, predicat](auto p){ if (predicat(p.second)) { algues.push_back(p.first); } }
        );
        return algues;
    }
    
    template<typename Collection>
    typename Collection::value_type const& get_component(Collection const& components, entity::id id) {
        const auto it = find_if(begin(components), end(components), [id](auto p){ return (p.first == id); });
        assert(it != end(components));
        return (*it);
    }
 
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 0 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
 
    entity::id add_algue() {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, component::type::algue));
        return id;
    }
 
    entity::id add_poisson(component::type t, component::name n, component::is_male m) {
        assert(is_poisson(t));
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_pair(id, t));
        internal::_details.push_back(std::make_pair(id, make_pair(n, m)));
        return id;
    }
 
    void remove_entity(entity::id id) {
        const auto entities_it = std::remove(internal::_entities.begin(), internal::_entities.end(), id);
        internal::_entities.erase(entities_it, internal::_entities.end());
 
        const auto details_it = std::remove_if(internal::_details.begin(), internal::_details.end(), 
            [id](auto p){ return (p.first == id); });
        internal::_details.erase(details_it, internal::_details.end());
 
        const auto types_it = std::remove_if(internal::_types.begin(), internal::_types.end(),
            [id](auto p){ return (p.first == id); });
        internal::_types.erase(types_it, internal::_types.end());
    }
    
    void remove_entities(std::vector<ecs::entity::id> const& ids) {
        for (auto id: ids) 
            remove_entity(id);
    }
 
    void print_algues() {
        const auto count = std::count_if(begin(internal::_types), end(internal::_types), 
            [](auto p){ return (p.second == component::type::algue); });
        std::cout << "algues: " << count;
    }
 
    void print_poissons() {
        if (internal::_details.empty()) {
            std::cout << "No poissons";
            return;
        }
        std::cout << internal::_details.size() << " poissons: ";
        auto print = [](auto p){ return (p.second.first + " [" + (p.second.second ? 'M' : 'F') + ']'); };
        std::transform(begin(internal::_details), end(internal::_details) - 1, 
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, ", "), print);
        std::cout << print(internal::_details.back());
    }
 
    void print() {
        print_algues();
        std::cout << ". ";
        print_poissons();
        std::cout << '.' << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    for (size_t i {}; i < 50; ++i)
        ecs::add_algue();
    for (size_t i {}; i < 10; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Sole, "toto", false);
    for (size_t i {}; i < 5; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "titi", false);
    ecs::print();
 
    for (size_t tour {}; tour < 10; ++tour) {
        std::cout << "===== Tour " << tour << " ======" << std::endl;
        
        std::vector<ecs::entity::id> entities_to_remove;
        const auto poissons { ecs::get_entities(ecs::is_poisson) };
        const auto algues { ecs::get_entities(ecs::is_algue) };
        
        std::uniform_int_distribution<size_t> entities_distribution(0, ecs::internal::_entities.size() - 1);
        std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0, algues.size() - 1);
        
        for (auto poisson: poissons) {
            auto const& poisson_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, poisson);
            
            if (ecs::is_herbivore(poisson_type.second) && !algues.empty()) {
                const auto index { algue_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                const auto target = algues[index];
                entities_to_remove.push_back(target);
            } else if (ecs::is_carnivore(poisson_type.second) && !ecs::internal::_entities.empty()) {
                const auto index { entities_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                const auto target = ecs::internal::_entities[index];
                entities_to_remove.push_back(target);
            }
        }
            
        ecs::remove_entities(entities_to_remove);
        ecs::print();
    }
 
    return 0;   
}
</code>

affiche :

<code>
algues: 50. 15 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 0 ======
algues: 37. 15 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 1 ======
algues: 22. 15 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 2 ======
algues: 11. 14 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 3 ======
algues: 4. 13 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 4 ======
algues: 0. 10 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 5 ======
algues: 0. 7 poissons: toto [F], toto [F], toto [F], titi [F], titi [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 6 ======
algues: 0. 4 poissons: toto [F], toto [F], titi [F], titi [F].
===== Tour 7 ======
algues: 0. 2 poissons: toto [F], titi [F].
===== Tour 8 ======
algues: 0. 1 poissons: titi [F].
===== Tour 9 ======
algues: 0. No poissons.
===== Tour 10 ======
algues: 0. No poissons.
</code>


==== Exercice 2.2 : un peu de douceur dans ce monde de brutes ====

Dans cette partie, on ajoute la gestion des points de vie.

Note : comme ce code est volontairement mal encapsule, la fonction main fait beaucoup (trop) de choses. Beaucoup de ces choses devraient être dans des systèmes et correctement organisées en fonctions.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>
#include <cassert>
#include <random>
#include <tuple>
 
namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
 
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail_component = std::tuple<entity::id, name, is_male>;
 
        enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
        using point_vie = int8_t;
        using type_component = std::tuple<entity::id, type, point_vie>;
    }
 
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
 
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
 
        std::random_device _random_device;
        std::default_random_engine _random_engine { _random_device() };
    }
 
    bool is_algue(component::type t) { return (t == component::type::algue); }
    bool is_poisson(component::type t) { return !is_algue(t); }
    bool is_carnivore(component::type t) { return (t == component::type::Mérou || t == component::type::Thon || t == component::type::PoissonClown); }
    bool is_herbivore(component::type t) { return (t == component::type::Sole || t == component::type::Bar || t == component::type::Carpe); }
 
    bool is_algue_t(component::type_component const& t) { return is_algue(std::get<1>(t)); }
    bool is_poisson_t(component::type_component const& t) { return is_poisson(std::get<1>(t)); }
    bool is_carnivore_t(component::type_component const& t) { return is_carnivore(std::get<1>(t)); }
    bool is_herbivore_t(component::type_component const& t) { return is_herbivore(std::get<1>(t)); }
 
    component::point_vie& get_point_vie(component::type_component & t) { return std::get<2>(t); }
 
    std::string to_string(component::type t) {
        static const std::string types[] = { "Algue", "Mérou", "Thon", "Poisson-clown", 
            "Sole", "Bar", "Carpe" };
        const auto i = static_cast<size_t>(t);
        return types[i];
    }
 
    template<typename Predicat>
    std::vector<entity::id> get_entities(Predicat&& predicat) {
        std::vector<entity::id> entities;
        std::for_each(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [&entities, predicat](const auto type){ if (predicat(type)) { entities.push_back(std::get<0>(type)); } }
        );
        return entities;
    }
 
    template<typename Collection>
    typename Collection::iterator get_component(Collection & components, entity::id id) {
        auto it = find_if(begin(components), end(components), [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        return it;
    }
 
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 0 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
 
    entity::id add_algue() {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, component::type::algue, 10));
        return id;
    }
 
    entity::id add_poisson(component::type t, component::name n, component::is_male m) {
        assert(is_poisson(t));
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, t, 10));
        internal::_details.push_back(std::make_tuple(id, n, m));
        return id;
    }
 
    void remove_entity(entity::id id) {
        const auto entities_it = std::remove(internal::_entities.begin(), internal::_entities.end(), id);
        internal::_entities.erase(entities_it, internal::_entities.end());
 
        const auto details_it = std::remove_if(internal::_details.begin(), internal::_details.end(), 
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_details.erase(details_it, internal::_details.end());
 
        const auto types_it = std::remove_if(internal::_types.begin(), internal::_types.end(),
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_types.erase(types_it, internal::_types.end());
    }
 
    void remove_entities(std::vector<ecs::entity::id> const& ids) {
        for (auto id: ids) 
            remove_entity(id);
    }
 
    void print() {
        if (internal::_types.empty()) {
            std::cout << "Aucune entite" << std::endl;
            return;
        }
        std::cout << internal::_types.size() << " entites: " << std::endl;
        std::cout << "\tid\ttype\tpv" << std::endl;
        auto print = [](auto t){ return ('\t' + std::to_string(std::get<0>(t)) + '\t' + 
            to_string(std::get<1>(t)) + '\t' + std::to_string(std::get<2>(t))); };
        std::transform(begin(internal::_types), end(internal::_types) - 1, 
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, "\n"), print);
        std::cout << print(internal::_types.back()) << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    for (size_t i {}; i < 5; ++i)
        ecs::add_algue();
    for (size_t i {}; i < 2; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Sole, "Sole", false);
    for (size_t i {}; i < 2; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "Mérou", false);
    ecs::print();
 
    for (size_t tour {}; tour < 21; ++tour) {
        std::cout << "===== Tour " << tour << " ======" << std::endl;
 
        // update pv and age
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
            // pv
            if (ecs::is_algue_t(*type)) {
                ecs::get_point_vie(*type) += 1;
            } else {
                ecs::get_point_vie(*type) -= 1;
            }
        }
 
        // eat
        const auto herbivores = ecs::get_entities(ecs::is_herbivore_t);
        const auto algues = ecs::get_entities(ecs::is_algue_t);
 
        if (!algues.empty()) {
            for (const auto herbivore: herbivores) {
                const auto herbivore_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, herbivore);
 
                if (herbivore_type != end(ecs::internal::_types) && ecs::get_point_vie(*herbivore_type) < 5)
                {
                    std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0, algues.size() - 1);
                    const auto index { algue_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                    const auto algue = algues[index];
 
                    const auto algue_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, algue);
                    ecs::get_point_vie(*herbivore_type) += 3;
                    ecs::get_point_vie(*algue_type) -= 2;
                }
            }
        }
 
        const auto carnivores = ecs::get_entities(ecs::is_carnivore_t);
        for (const auto carnivore_id: carnivores) {
            const auto carnivore_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, carnivore_id);
            if (carnivore_type != end(ecs::internal::_types) && ecs::get_point_vie(*carnivore_type) < 5) // a faim ?
            {
                const auto carnivore_race = std::get<1>(*carnivore_type);
                
                const auto bons_petits_plats = ecs::get_entities(
                    [carnivore_id, carnivore_race](const auto type){
                        const auto id = std::get<0>(type);
                        const auto race = std::get<1>(type);
                        return (
                            ecs::is_poisson(race) && 
                            (id != carnivore_id) &&
                            (race != carnivore_race)
                        );
                    }
                );
                
                if (!bons_petits_plats.empty()) {
                    std::uniform_int_distribution<size_t> entities_distribution(0, bons_petits_plats.size() - 1);
                    const auto index { entities_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                    
                    const auto entity_id = bons_petits_plats[index];
                    const auto entity_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity_id);
                    
                    if (entity_type != end(ecs::internal::_types))
                    {
                        if (ecs::is_algue_t(*entity_type)) {
                            ecs::get_point_vie(*carnivore_type) += 3;
                            ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 2;
                        } else {
                            ecs::get_point_vie(*carnivore_type) += 5;
                            ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 4;
                        }
                    }
                }
            }
        }
 
        // deads
        std::vector<ecs::entity::id> entities_to_remove;
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
 
            if (type != end(ecs::internal::_types) && (ecs::get_point_vie(*type) <= 0 ))
            {
                entities_to_remove.push_back(entity);
            }
        }
 
        for (auto entity: entities_to_remove) {
            ecs::remove_entity(entity);
        }
 
        ecs::print();
    }
    std::cout << "===== Fini ======" << std::endl;
 
    return 0;   
}
</code>

affiche :

<code>
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	10
	1	Algue	10
	2	Algue	10
	3	Algue	10
	4	Algue	10
	5	Sole	10
	6	Sole	10
	7	Mérou	10
	8	Mérou	10
===== Tour 0 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	11
	1	Algue	11
	2	Algue	11
	3	Algue	11
	4	Algue	11
	5	Sole	9
	6	Sole	9
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 1 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	12
	1	Algue	12
	2	Algue	12
	3	Algue	12
	4	Algue	12
	5	Sole	8
	6	Sole	8
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 2 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	13
	1	Algue	13
	2	Algue	13
	3	Algue	13
	4	Algue	13
	5	Sole	7
	6	Sole	7
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 3 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	14
	1	Algue	14
	2	Algue	14
	3	Algue	14
	4	Algue	14
	5	Sole	6
	6	Sole	6
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 4 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	15
	1	Algue	15
	2	Algue	15
	3	Algue	15
	4	Algue	15
	5	Sole	5
	6	Sole	5
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 5 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	14
	1	Algue	16
	2	Algue	16
	3	Algue	14
	4	Algue	16
	6	Sole	7
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 6 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	15
	1	Algue	17
	2	Algue	17
	3	Algue	15
	4	Algue	17
	6	Sole	6
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 7 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	16
	1	Algue	18
	2	Algue	18
	3	Algue	16
	4	Algue	18
	6	Sole	5
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 8 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	17
	1	Algue	19
	2	Algue	19
	3	Algue	15
	4	Algue	19
	6	Sole	7
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 9 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	18
	1	Algue	20
	2	Algue	20
	3	Algue	16
	4	Algue	20
	6	Sole	6
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 10 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	19
	1	Algue	21
	2	Algue	21
	3	Algue	17
	4	Algue	21
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 11 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	20
	1	Algue	22
	2	Algue	22
	3	Algue	18
	4	Algue	22
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 12 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	21
	1	Algue	23
	2	Algue	23
	3	Algue	19
	4	Algue	23
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 13 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	22
	1	Algue	24
	2	Algue	24
	3	Algue	20
	4	Algue	24
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 14 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	23
	1	Algue	25
	2	Algue	25
	3	Algue	21
	4	Algue	25
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 15 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	24
	1	Algue	26
	2	Algue	26
	3	Algue	22
	4	Algue	26
	7	Mérou	4
	8	Mérou	4
===== Tour 16 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	25
	1	Algue	27
	2	Algue	27
	3	Algue	23
	4	Algue	27
	7	Mérou	3
	8	Mérou	3
===== Tour 17 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	26
	1	Algue	28
	2	Algue	28
	3	Algue	24
	4	Algue	28
	7	Mérou	2
	8	Mérou	2
===== Tour 18 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	27
	1	Algue	29
	2	Algue	29
	3	Algue	25
	4	Algue	29
	7	Mérou	1
	8	Mérou	1
===== Tour 19 ======
5 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	28
	1	Algue	30
	2	Algue	30
	3	Algue	26
	4	Algue	30
===== Tour 20 ======
5 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	29
	1	Algue	31
	2	Algue	31
	3	Algue	27
	4	Algue	31
===== Fini ======
</code>


===== Partie 3 : Reproductions =====

==== Exercice 3.1 : Le désastre du vieillissement ====

Dans cette partie, on ajoute l'age des êtres vivants.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>
#include <cassert>
#include <random>
#include <tuple>
 
namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
 
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail_component = std::tuple<entity::id, name, is_male>;
 
        enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
        using point_vie = int8_t;
        using age = uint8_t;
        using type_component = std::tuple<entity::id, type, point_vie, age>;
    }
 
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
 
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
 
        std::random_device _random_device;
        std::default_random_engine _random_engine { _random_device() };
    }
 
    bool is_algue(component::type t) { return (t == component::type::algue); }
    bool is_poisson(component::type t) { return !is_algue(t); }
    bool is_carnivore(component::type t) { return (t == component::type::Mérou || t == component::type::Thon || t == component::type::PoissonClown); }
    bool is_herbivore(component::type t) { return (t == component::type::Sole || t == component::type::Bar || t == component::type::Carpe); }
 
    bool is_algue_t(component::type_component const& t) { return is_algue(std::get<1>(t)); }
    bool is_poisson_t(component::type_component const& t) { return is_poisson(std::get<1>(t)); }
    bool is_carnivore_t(component::type_component const& t) { return is_carnivore(std::get<1>(t)); }
    bool is_herbivore_t(component::type_component const& t) { return is_herbivore(std::get<1>(t)); }
 
    component::point_vie& get_point_vie(component::type_component & t) { return std::get<2>(t); }
    component::age& get_age(component::type_component & t) { return std::get<3>(t); }
 
    std::string to_string(component::type t) {
        static const std::string types[] = { "Algue", "Mérou", "Thon", "Poisson-clown", 
            "Sole", "Bar", "Carpe" };
        const auto i = static_cast<size_t>(t);
        return types[i];
    }
 
    template<typename Predicat>
    std::vector<entity::id> get_entities(Predicat&& predicat) {
        std::vector<entity::id> entities;
        std::for_each(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [&entities, predicat](const auto type){ if (predicat(type)) { entities.push_back(std::get<0>(type)); } }
        );
        return entities;
    }
 
    template<typename Collection>
    typename Collection::iterator get_component(Collection & components, entity::id id) {
        auto it = find_if(begin(components), end(components), [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        return it;
    }
 
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 0 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
 
    entity::id add_algue() {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, component::type::algue, 10, 0));
        return id;
    }
 
    entity::id add_poisson(component::type t, component::name n, component::is_male m) {
        assert(is_poisson(t));
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, t, 10, 0));
        internal::_details.push_back(std::make_tuple(id, n, m));
        return id;
    }
 
    void remove_entity(entity::id id) {
        const auto entities_it = std::remove(internal::_entities.begin(), internal::_entities.end(), id);
        internal::_entities.erase(entities_it, internal::_entities.end());
 
        const auto details_it = std::remove_if(internal::_details.begin(), internal::_details.end(), 
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_details.erase(details_it, internal::_details.end());
 
        const auto types_it = std::remove_if(internal::_types.begin(), internal::_types.end(),
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_types.erase(types_it, internal::_types.end());
    }
 
    void remove_entities(std::vector<ecs::entity::id> const& ids) {
        for (auto id: ids) 
            remove_entity(id);
    }
 
    void print() {
        if (internal::_types.empty()) {
            std::cout << "Aucune entite" << std::endl;
            return;
        }
        std::cout << internal::_types.size() << " entites: " << std::endl;
        std::cout << "\tid\ttype\tpv" << std::endl;
        auto print = [](auto t){ return ('\t' + std::to_string(std::get<0>(t)) + '\t' + 
            to_string(std::get<1>(t)) + '\t' + std::to_string(std::get<2>(t))); };
        std::transform(begin(internal::_types), end(internal::_types) - 1, 
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, "\n"), print);
        std::cout << print(internal::_types.back()) << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    for (size_t i {}; i < 5; ++i)
        ecs::add_algue();
    for (size_t i {}; i < 2; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Sole, "Sole", false);
    for (size_t i {}; i < 2; ++i)
        ecs::add_poisson(ecs::component::type::Mérou, "Mérou", false);
    ecs::print();
 
    for (size_t tour {}; tour < 21; ++tour) {
        std::cout << "===== Tour " << tour << " ======" << std::endl;
 
        // update pv and age
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
            // pv
            if (ecs::is_algue_t(*type)) {
                ecs::get_point_vie(*type) += 1;
            } else {
                ecs::get_point_vie(*type) -= 1;
            }
            // age
            ecs::get_age(*type) += 1;
        }
 
        // eat
        const auto herbivores = ecs::get_entities(ecs::is_herbivore_t);
        const auto algues = ecs::get_entities(ecs::is_algue_t);
 
        if (!algues.empty()) {
            for (const auto herbivore: herbivores) {
                const auto herbivore_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, herbivore);
 
                if (herbivore_type != end(ecs::internal::_types) && ecs::get_point_vie(*herbivore_type) < 5)
                {
                    std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0, algues.size() - 1);
                    const auto index { algue_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                    const auto algue = algues[index];
 
                    const auto algue_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, algue);
                    ecs::get_point_vie(*herbivore_type) += 3;
                    ecs::get_point_vie(*algue_type) -= 2;
                }
            }
        }
 
        const auto carnivores = ecs::get_entities(ecs::is_carnivore_t);
        for (const auto carnivore_id: carnivores) {
            const auto carnivore_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, carnivore_id);
            if (carnivore_type != end(ecs::internal::_types) && ecs::get_point_vie(*carnivore_type) < 5) // a faim ?
            {
                const auto carnivore_race = std::get<1>(*carnivore_type);
                
                const auto bons_petits_plats = ecs::get_entities(
                    [carnivore_id, carnivore_race](const auto type){
                        const auto id = std::get<0>(type);
                        const auto race = std::get<1>(type);
                        return (
                            ecs::is_poisson(race) && 
                            (id != carnivore_id) &&
                            (race != carnivore_race)
                        );
                    }
                );
                
                if (!bons_petits_plats.empty()) {
                    std::uniform_int_distribution<size_t> entities_distribution(0, bons_petits_plats.size() - 1);
                    const auto index { entities_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                    
                    const auto entity_id = bons_petits_plats[index];
                    const auto entity_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity_id);
                    
                    if (entity_type != end(ecs::internal::_types))
                    {
                        if (ecs::is_algue_t(*entity_type)) {
                            ecs::get_point_vie(*carnivore_type) += 3;
                            ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 2;
                        } else {
                            ecs::get_point_vie(*carnivore_type) += 5;
                            ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 4;
                        }
                    }
                }
            }
        }
 
        // deads
        std::vector<ecs::entity::id> entities_to_remove;
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
 
            if (type != end(ecs::internal::_types) && 
                (ecs::get_point_vie(*type) <= 0 || ecs::get_age(*type) > 20)) 
            {
                entities_to_remove.push_back(entity);
            }
        }
 
        for (auto entity: entities_to_remove) {
            ecs::remove_entity(entity);
        }
 
        ecs::print();
    }
    std::cout << "===== Fini ======" << std::endl;
 
    return 0;   
}
</code>

affiche :

<code>
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	10
	1	Algue	10
	2	Algue	10
	3	Algue	10
	4	Algue	10
	5	Sole	10
	6	Sole	10
	7	Mérou	10
	8	Mérou	10
===== Tour 0 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	11
	1	Algue	11
	2	Algue	11
	3	Algue	11
	4	Algue	11
	5	Sole	9
	6	Sole	9
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 1 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	12
	1	Algue	12
	2	Algue	12
	3	Algue	12
	4	Algue	12
	5	Sole	8
	6	Sole	8
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 2 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	13
	1	Algue	13
	2	Algue	13
	3	Algue	13
	4	Algue	13
	5	Sole	7
	6	Sole	7
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 3 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	14
	1	Algue	14
	2	Algue	14
	3	Algue	14
	4	Algue	14
	5	Sole	6
	6	Sole	6
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 4 ======
9 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	15
	1	Algue	15
	2	Algue	15
	3	Algue	15
	4	Algue	15
	5	Sole	5
	6	Sole	5
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 5 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	16
	1	Algue	14
	2	Algue	14
	3	Algue	16
	4	Algue	16
	6	Sole	7
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 6 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	17
	1	Algue	15
	2	Algue	15
	3	Algue	17
	4	Algue	17
	6	Sole	6
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 7 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	18
	1	Algue	16
	2	Algue	16
	3	Algue	18
	4	Algue	18
	6	Sole	5
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 8 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	19
	1	Algue	17
	2	Algue	17
	3	Algue	19
	4	Algue	17
	6	Sole	7
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 9 ======
8 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	20
	1	Algue	18
	2	Algue	18
	3	Algue	20
	4	Algue	18
	6	Sole	6
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 10 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	21
	1	Algue	19
	2	Algue	19
	3	Algue	21
	4	Algue	19
	7	Mérou	9
	8	Mérou	9
===== Tour 11 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	22
	1	Algue	20
	2	Algue	20
	3	Algue	22
	4	Algue	20
	7	Mérou	8
	8	Mérou	8
===== Tour 12 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	23
	1	Algue	21
	2	Algue	21
	3	Algue	23
	4	Algue	21
	7	Mérou	7
	8	Mérou	7
===== Tour 13 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	24
	1	Algue	22
	2	Algue	22
	3	Algue	24
	4	Algue	22
	7	Mérou	6
	8	Mérou	6
===== Tour 14 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	25
	1	Algue	23
	2	Algue	23
	3	Algue	25
	4	Algue	23
	7	Mérou	5
	8	Mérou	5
===== Tour 15 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	26
	1	Algue	24
	2	Algue	24
	3	Algue	26
	4	Algue	24
	7	Mérou	4
	8	Mérou	4
===== Tour 16 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	27
	1	Algue	25
	2	Algue	25
	3	Algue	27
	4	Algue	25
	7	Mérou	3
	8	Mérou	3
===== Tour 17 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	28
	1	Algue	26
	2	Algue	26
	3	Algue	28
	4	Algue	26
	7	Mérou	2
	8	Mérou	2
===== Tour 18 ======
7 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	29
	1	Algue	27
	2	Algue	27
	3	Algue	29
	4	Algue	27
	7	Mérou	1
	8	Mérou	1
===== Tour 19 ======
5 entites: 
	id	type	pv
	0	Algue	30
	1	Algue	28
	2	Algue	28
	3	Algue	30
	4	Algue	28
===== Tour 20 ======
Aucune entite
===== Fini ======
</code>


==== Exercice 3.2 : Le miracle de la jeunesse ====

La gestion des points de vie et de la reproduction sont un peu lourde, ce qui m'a obligée de modifier en partie le code correspondant.

<code cpp main.cpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iterator>
#include <cassert>
#include <random>
#include <tuple>
 
namespace ecs {
    namespace entity {
        using id = size_t;
        using entities = std::vector<id>;
    }
 
    namespace component {
        using name = std::string;
        using is_male = bool;
        using detail_component = std::tuple<entity::id, name, is_male>;
 
        enum class type { algue, Mérou, Thon, PoissonClown, Sole, Bar, Carpe };
        using point_vie = int8_t;
        using age = uint8_t;
        using type_component = std::tuple<entity::id, type, point_vie, age>;
    }
 
    namespace system {
        using details = std::vector<component::detail_component>;
        using types = std::vector<component::type_component>;
    }
 
    namespace internal {
        entity::entities _entities;
        system::details _details;
        system::types _types;
 
        std::random_device _random_device;
        std::default_random_engine _random_engine { _random_device() };
    }
 
    bool is_algue(component::type t) { return (t == component::type::algue); }
    bool is_poisson(component::type t) { return !is_algue(t); }
    bool is_carnivore(component::type t) { return (t == component::type::Mérou || t == component::type::Thon || t == component::type::PoissonClown); }
    bool is_herbivore(component::type t) { return (t == component::type::Sole || t == component::type::Bar || t == component::type::Carpe); }
 
    bool is_algue_t(component::type_component const& t) { return is_algue(std::get<1>(t)); }
    bool is_poisson_t(component::type_component const& t) { return is_poisson(std::get<1>(t)); }
    bool is_carnivore_t(component::type_component const& t) { return is_carnivore(std::get<1>(t)); }
    bool is_herbivore_t(component::type_component const& t) { return is_herbivore(std::get<1>(t)); }
 
    component::point_vie& get_point_vie(component::type_component & t) { return std::get<2>(t); }
    component::age& get_age(component::type_component & t) { return std::get<3>(t); }
    
    bool random_sexe() {
        static std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0,1);
        return (algue_distribution(ecs::internal::_random_engine) == 0);
    }
    
    component::type random_race() {
        static std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0,6);
        return static_cast<component::type>(algue_distribution(ecs::internal::_random_engine));
    }
 
    std::string to_string(component::type t) {
        static const std::string types[] = { "Algue", "Mérou", "Thon", "Poisson-clown", "Sole", "Bar", "Carpe" };
        const auto i = static_cast<size_t>(t);
        return types[i];
    }
 
    template<typename Predicat>
    std::vector<entity::id> get_entities(Predicat&& predicat) {
        std::vector<entity::id> entities;
        std::for_each(begin(internal::_types), end(internal::_types),
            [&entities, predicat](const auto type){ if (predicat(type)) { entities.push_back(std::get<0>(type)); } }
        );
        return entities;
    }
 
    template<typename Collection>
    typename Collection::iterator get_component(Collection & components, entity::id id) {
        auto it = find_if(begin(components), end(components), [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        return it;
    }
 
    entity::id create_entity() {
        const auto id = internal::_entities.empty() ? 0 : internal::_entities.back() + 1;
        internal::_entities.push_back(id);
        return id;
    }
 
    entity::id add_algue(ecs::component::point_vie pv = 10) {
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, component::type::algue, pv, 0));
        return id;
    }
 
    entity::id add_poisson(component::type t, component::name n, component::is_male m, ecs::component::point_vie pv = 10) {
        assert(is_poisson(t));
        const auto id = create_entity();
        internal::_types.push_back(std::make_tuple(id, t, pv, 0));
        internal::_details.push_back(std::make_tuple(id, n, m));
        return id;
    }
 
    void remove_entity(entity::id id) {
        const auto entities_it = std::remove(internal::_entities.begin(), internal::_entities.end(), id);
        internal::_entities.erase(entities_it, internal::_entities.end());
 
        const auto details_it = std::remove_if(internal::_details.begin(), internal::_details.end(), 
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_details.erase(details_it, internal::_details.end());
 
        const auto types_it = std::remove_if(internal::_types.begin(), internal::_types.end(),
            [id](auto t){ return (std::get<0>(t) == id); });
        internal::_types.erase(types_it, internal::_types.end());
    }
 
    void remove_entities(std::vector<ecs::entity::id> const& ids) {
        for (auto id: ids) 
            remove_entity(id);
    }
 
    void print(size_t tour, size_t entites, size_t algues, size_t herbivores, size_t carnivores) {
        std::cout << tour << "\t\t" << entites << "\t\t" << algues << "\t\t" << herbivores << "\t\t" << carnivores << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    std::cout << "Tour\t\tEntities\tAlgues\t\tHerbivores\tCarnivores" << std::endl;
    
    for (size_t i {}; i < 20; ++i) {
        const auto race = ecs::random_race();
        if (ecs::is_algue(race))
            ecs::add_algue();
        else
            ecs::add_poisson(race, ecs::to_string(race), ecs::random_sexe());
    }
 
    for (size_t tour {}; tour < 100; ++tour) {
        // update pv and age
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
            // pv
            if (ecs::is_algue_t(*type)) {
                if (ecs::get_point_vie(*type) > 10) {
                    ecs::get_point_vie(*type) /= 2;
                    ecs::add_algue(ecs::get_point_vie(*type));
                } else {
                    ecs::get_point_vie(*type) += 1;
                }
            } else {
                ecs::get_point_vie(*type) -= 1;
            }
            // age
            ecs::get_age(*type) += 1;
        }
 
        const auto herbivores = ecs::get_entities(ecs::is_herbivore_t);
        const auto algues = ecs::get_entities(ecs::is_algue_t);
        ecs::print(tour, ecs::internal::_entities.size(), algues.size(), herbivores.size(), ecs::internal::_entities.size() - algues.size() - herbivores.size());
 
        const auto poissons = ecs::get_entities(ecs::is_poisson_t);
        for (const auto poisson_id: poissons) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, poisson_id);
            if (type != end(ecs::internal::_types))
            {
                const auto race = std::get<1>(*type);
                    
                if (ecs::get_point_vie(*type) < 5)
                { // manger
                    if (ecs::is_herbivore_t(*type) && !algues.empty())
                    {
                        std::uniform_int_distribution<size_t> algue_distribution(0, algues.size() - 1);
                        const auto index { algue_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                        const auto algue_id = algues[index];
                        
                        const auto herbivore_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, poisson_id);
                        const auto algue_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, algue_id);
                        
                        if ((herbivore_type != end(ecs::internal::_types)) && (algue_type != end(ecs::internal::_types))) {
                            ecs::get_point_vie(*herbivore_type) += 3;
                            ecs::get_point_vie(*algue_type) -= 2;
                        }
                    } 
                    else
                    {
                        const auto bons_petits_plats = ecs::get_entities(
                            [poisson_id, race](const auto _type){
                                const auto _id = std::get<0>(_type);
                                const auto _race = std::get<1>(_type);
                                return (
                                    ecs::is_poisson(_race) && 
                                    (_id != poisson_id) &&
                                    (_race != race)
                                );
                            }
                        );
                        
                        if (!bons_petits_plats.empty()) {
                            std::uniform_int_distribution<size_t> entities_distribution(0, bons_petits_plats.size() - 1);
                            const auto index { entities_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                            const auto entity_id = bons_petits_plats[index];
                            const auto entity_type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity_id);
                            
                            if (entity_type != end(ecs::internal::_types))
                            {
                                if (ecs::is_algue_t(*entity_type)) {
                                    ecs::get_point_vie(*type) += 3;
                                    ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 2;
                                } else {
                                    ecs::get_point_vie(*type) += 5;
                                    ecs::get_point_vie(*entity_type) -= 4;
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
                else
                { // bais... se reproduire
                    std::uniform_int_distribution<size_t> poissons_distribution(0, poissons.size() - 1);
                    const auto index { poissons_distribution(ecs::internal::_random_engine) };
                    const auto poisson_2_id = poissons[index];
                    
                    const auto poisson_sex = ecs::get_component(ecs::internal::_details, poisson_id);
                    const auto poisson_2_sex = ecs::get_component(ecs::internal::_details, poisson_2_id);
                    const auto poisson_2_race = ecs::get_component(ecs::internal::_types, poisson_2_id);
                    
                    if ((poisson_sex != end(ecs::internal::_details)) && (poisson_2_sex != end(ecs::internal::_details)) && (poisson_2_race != end(ecs::internal::_types)) &&
                        (std::get<2>(*poisson_sex) != std::get<2>(*poisson_2_sex)) && (race != std::get<1>(*poisson_2_race)))
                    {
                        ecs::add_poisson(race, "Bebe", ecs::random_sexe(), std::min(std::get<2>(*type), std::get<2>(*poisson_2_race)));
                    }
                }
            }
        }
 
        // deads
        std::vector<ecs::entity::id> entities_to_remove;
        for (auto entity: ecs::internal::_entities) {
            const auto type = ecs::get_component(ecs::internal::_types, entity);
 
            if (type != end(ecs::internal::_types) && 
                (ecs::get_point_vie(*type) <= 0 || ecs::get_age(*type) > 20)) 
            {
                entities_to_remove.push_back(entity);
            }
        }
 
        for (auto entity: entities_to_remove) {
            ecs::remove_entity(entity);
        }
    }
    std::cout << "===== Fini ======" << std::endl;
 
    return 0;   
}
</code>

affiche :

<code>
Tour		Entities	Algues		Herbivores	Carnivores
0		20		3		10		7
1		27		6		11		10
2		35		6		16		13
3		44		6		21		17
4		53		6		26		21
5		67		6		33		28
6		60		2		31		27
7		68		0		36		32
8		78		0		44		34
9		81		0		45		36
10		94		0		56		38
11		101		0		63		38
12		114		0		70		44
13		133		0		80		53
14		146		0		86		60
15		161		0		94		67
16		172		0		103		69
17		173		0		102		71
18		188		0		115		73
19		199		0		122		77
20		210		0		129		81
21		234		0		140		94
22		254		0		152		102
23		280		0		166		114
24		288		0		175		113
25		305		0		183		122
26		318		0		198		120
27		342		0		215		127
28		359		0		225		134
29		383		0		244		139
30		407		0		260		147
31		447		0		285		162
32		503		0		321		182
33		544		0		347		197
34		576		0		366		210
35		591		0		374		217
36		636		0		413		223
37		682		0		438		244
38		724		0		468		256
39		766		0		500		266
40		845		0		550		295
41		894		0		583		311
42		944		0		618		326
43		1014		0		672		342
44		1090		0		724		366
45		1152		0		782		370
46		1230		0		840		390
47		1320		0		908		412
48		1404		0		979		425
49		1519		0		1058		461
50		1600		0		1119		481
51		1688		0		1180		508
52		1799		0		1274		525
53		1905		0		1344		561
54		2042		0		1448		594
55		2160		0		1529		631
56		2304		0		1637		667
57		2431		0		1732		699
58		2551		0		1828		723
59		2656		0		1935		721
60		2757		0		2023		734
61		2890		0		2153		737
62		3049		0		2307		742
63		3208		0		2467		741
64		3328		0		2585		743
65		3420		0		2681		739
66		3548		0		2818		730
67		3668		0		2944		724
68		3785		0		3067		718
69		3876		0		3186		690
70		3938		0		3296		642
71		4019		0		3412		607
72		4025		0		3484		541
73		4061		0		3565		496
74		4016		0		3588		428
75		3906		0		3562		344
76		3779		0		3522		257
77		3567		0		3406		161
78		3320		0		3244		76
79		3103		0		3099		4
80		3010		0		3006		4
81		2909		0		2909		0
82		2779		0		2779		0
83		2633		0		2633		0
84		2469		0		2469		0
85		2312		0		2312		0
86		2168		0		2168		0
87		2002		0		2002		0
88		1442		0		1442		0
89		970		0		970		0
90		577		0		577		0
91		247		0		247		0
92		0		0		0		0
93		0		0		0		0
94		0		0		0		0
95		0		0		0		0
96		0		0		0		0
97		0		0		0		0
98		0		0		0		0
99		0		0		0		0
===== Fini ======
</code>


==== Exercice 3.3 : Mais… la sexualité des poissons est horriblement compliquée ! ====

===== Partie 4 : Rendons notre simulateur d'aquarium pratique =====

==== Exercice 4.1 : Sauvez Willy ! ====

==== Exercice 4.2 : Un fichier pour les enregistrer tous… ====

==== Exercice 4.3 : … et dans un fichier les charger ====

==== Exercice 4.4 : Tourne, la roue tourne… ====

==== Exercice 4.5 : Le petit neveu ====
C++, Qt, OpenGL, CUDA

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