Perf: spatial grid for animal neighbour queries (drops O(animals^2) AI scans)

Generalized the plant grid into SpatialGrid<T> (PlantGrid.cs -> SpatialGrid.cs)
and added an animal grid. AnimalDecisionSystem rebuilds both once per frame; the
animal grid entry precomputes the fields the AI needs (species, body size, eats-meat,
sex, adult) so queries do not refetch components. Threat / prey / mate / herd scans
now gather only neighbours from cells overlapping the vision radius instead of
iterating every animal per decision. IsThreatTo/IsPreyFor take precomputed values;
dead MateNeedIndex removed. Mate stays species-agnostic (unchanged behaviour).
Added id tie-breaks to threat/mate selection so results are order-invariant ->
fully deterministic regardless of grid iteration order. Build + check clean.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>

src/LittleSim/Sim/AnimalSystems.cs

@@ -264,11 +264,14 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
     private readonly ArchetypeQuery<Transform2D, PlantGrowth, PlantOrganism> _plants;
     private readonly ArchetypeQuery<Transform2D, Corpse> _corpses;
 
-    // Пространственный индекс растений (перестраивается раз в кадр) + переиспользуемый буфер запроса —
+    // Пространственные индексы (перестраиваются раз в кадр) + переиспользуемые буферы запросов: поиск
-    // поиск корма берёт только ближние растения вместо прохода по всем (O(растений) на каждое решение).
+    // корма/угрозы/добычи/партнёра/стада берёт только ближние сущности вместо прохода по всем (было
-    private const int PlantGridCells = 10; // размер ячейки сетки в клетках мира (~радиус восприятия)
+    // O(растений)+O(животных) на каждое решение). В ячейке — предпосчитанные признаки (без дорефетча).
-    private readonly PlantGrid _plantGrid;
+    private const int GridCells = 10; // размер ячейки сетки в клетках мира (~радиус восприятия)
-    private readonly List<PlantGrid.Entry> _plantBuf = [];
+    private readonly SpatialGrid<ForageEntry> _plantGrid;
+    private readonly List<ForageEntry> _plantBuf = [];
+    private readonly SpatialGrid<NeighborEntry> _animalGrid;
+    private readonly List<NeighborEntry> _animalBuf = [];
 
     public AnimalDecisionSystem(
         EntityStore store,
@@ -287,7 +290,8 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
         _cellSize = cellSize;
         _shore = shore;
         _rng = new Random(seed);
-        _plantGrid = new PlantGrid(cellSize * PlantGridCells);
+        _plantGrid = new SpatialGrid<ForageEntry>(cellSize * GridCells);
+        _animalGrid = new SpatialGrid<NeighborEntry>(cellSize * GridCells);
         _animals = store.Query<
             AnimalNeeds,
             AnimalBrain,
@@ -330,7 +334,7 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
     protected override void OnUpdateGroup()
     {
         var delta = _clock.DeltaTime;
-        RebuildPlantGrid();
+        RebuildGrids();
         foreach (
             var (needsChunk, brains, organisms, growths, transforms, entities) in _animals.Chunks
         )
@@ -521,22 +525,18 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
         var sum = Vector2.Zero;
         count = 0;
         var radiusSq = radius * radius;
-        foreach (var (_, _, organisms, _, transforms, entities) in _animals.Chunks)
+        _animalGrid.Collect(from, radius, _animalBuf);
+        foreach (var e in _animalBuf)
         {
-            var oo = organisms.Span;
+            if (e.Species != species || e.Id == selfId)
-            var tt = transforms.Span;
-            for (var i = 0; i < tt.Length; i++)
             {
-                if (oo[i].Species != species || entities.EntityAt(i).Id == selfId)
+                continue;
-                {
+            }
-                    continue;
-                }
 
-                if (Vector2.DistanceSquared(from, tt[i].Position) <= radiusSq)
+            if (Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos) <= radiusSq)
-                {
+            {
-                    sum += tt[i].Position;
+                sum += e.Pos;
-                    count++;
+                count++;
-                }
             }
         }
 
@@ -555,52 +555,46 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
     {
         var bestSq = radius * radius;
         threatPos = default;
-        var found = false;
+        var threatId = -1;
         var (_, selfEatsMeat) = AnimalFactory.Diet(selfTraits, _animalSet[selfSpecies].Def);
         var selfBody = selfTraits.BodySize;
-        foreach (var (_, _, organisms, _, transforms, _) in _animals.Chunks)
+        _animalGrid.Collect(from, radius, _animalBuf);
+        foreach (var e in _animalBuf)
         {
-            var oo = organisms.Span;
+            if (
-            var tt = transforms.Span;
+                e.Species == selfSpecies
-            for (var i = 0; i < tt.Length; i++)
+                || !IsThreatTo(selfEatsMeat, selfBody, e.EatsMeat, e.BodySize)
+            )
             {
-                if (
+                continue;
-                    oo[i].Species == selfSpecies
+            }
-                    || !IsThreatTo(selfEatsMeat, selfBody, oo[i].Species, oo[i].Traits)
-                )
-                {
-                    continue;
-                }
 
-                var sq = Vector2.DistanceSquared(from, tt[i].Position);
+            var sq = Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos);
-                if (sq < bestSq)
+            if (sq < bestSq || (sq == bestSq && e.Id < threatId))
-                {
+            {
-                    bestSq = sq;
+                bestSq = sq;
-                    threatPos = tt[i].Position;
+                threatPos = e.Pos;
-                    found = true;
+                threatId = e.Id;
-                }
             }
         }
 
-        return found;
+        return threatId >= 0;
     }
 
     // Является ли вид-кандидат угрозой особи: он ест мясо и не мельче её. Чистая жертва (не мясоед)
     // бежит от любого хищника не мельче себя; сам хищник — лишь от заметно более крупного мясоеда.
-    private bool IsThreatTo(
+    private static bool IsThreatTo(
         bool selfEatsMeat,
         float selfBody,
-        int otherSpecies,
+        bool otherEatsMeat,
-        in AnimalPhenotype otherTraits
+        float otherBody
     )
     {
-        var (_, otherEatsMeat) = AnimalFactory.Diet(otherTraits, _animalSet[otherSpecies].Def);
         if (!otherEatsMeat)
         {
             return false;
         }
 
-        var otherBody = otherTraits.BodySize;
         return selfEatsMeat ? otherBody > selfBody * 1.1f : otherBody >= selfBody * 0.9f;
     }
 
@@ -647,35 +641,25 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
             }
         }
 
-        // 2) Живая добыча.
+        // 2) Живая добыча (из сетки животных).
         var bestPreySq = radius * radius;
         var preyId = -1;
         var preyPos = default(Vector2);
         var selfBody = selfTraits.BodySize;
-        foreach (var (_, _, organisms, _, transforms, entities) in _animals.Chunks)
+        _animalGrid.Collect(from, radius, _animalBuf);
+        foreach (var e in _animalBuf)
         {
-            var oo = organisms.Span;
+            if (e.Species == selfSpecies || e.Id == selfId || !IsPreyFor(selfBody, e.BodySize))
-            var tt = transforms.Span;
-            for (var i = 0; i < tt.Length; i++)
             {
-                var id = entities.EntityAt(i).Id;
+                continue;
-                if (oo[i].Species == selfSpecies || id == selfId)
+            }
-                {
-                    continue;
-                }
 
-                if (!IsPreyFor(selfBody, oo[i].Traits))
+            var sq = Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos);
-                {
+            if (sq < bestPreySq || (sq == bestPreySq && e.Id < preyId))
-                    continue;
+            {
-                }
+                bestPreySq = sq;
-
+                preyId = e.Id;
-                var sq = Vector2.DistanceSquared(from, tt[i].Position);
+                preyPos = e.Pos;
-                if (sq < bestPreySq || (sq == bestPreySq && id < preyId))
-                {
-                    bestPreySq = sq;
-                    preyId = id;
-                    preyPos = tt[i].Position;
-                }
             }
         }
 
@@ -701,8 +685,8 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
 
     // Подходит ли особь в добычу охотнику данного размера: важно лишь, что она не крупнее охотника
     // (на превосходящих не нападаем). Вид/мясоедство добычи не важны — хищник ест и травоядных, и прочих.
-    private static bool IsPreyFor(float hunterBody, in AnimalPhenotype otherTraits) =>
+    private static bool IsPreyFor(float hunterBody, float otherBody) =>
-        otherTraits.BodySize <= hunterBody * 1.25f;
+        otherBody <= hunterBody * 1.25f;
 
     // Ближайшее растение в радиусе (квадрат расстояния); ничьи — по меньшему id (детерминизм).
     // Порог интеллекта, с которого травоядное РАЗБИРАЕТ корм (избегает ядовитого/невкусного). Ниже —
@@ -728,8 +712,9 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
             ? TryFindBestPlant(from, radius, toxinTolerance, out plantId, out position)
             : TryFindPlant(from, radius, out plantId, out position);
 
-    // Перестраивает пространственный индекс растений из их текущих позиций (раз в кадр, линейно).
+    // Перестраивает пространственные индексы растений и животных из текущих позиций (раз в кадр, линейно).
-    private void RebuildPlantGrid()
+    // Для животных СРАЗУ считает признаки, нужные ИИ (мясоед/взрослость), чтобы запросы их не пересчитывали.
+    private void RebuildGrids()
     {
         _plantGrid.Clear();
         foreach (var (transforms, _, organisms, entities) in _plants.Chunks)
@@ -740,10 +725,36 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
             {
                 ref readonly var tr = ref o[i].Traits;
                 _plantGrid.Add(
-                    entities.EntityAt(i).Id,
+                    new ForageEntry(
-                    t[i].Position,
+                        entities.EntityAt(i).Id,
-                    tr.Toxicity,
+                        t[i].Position,
-                    tr.Palatability
+                        tr.Toxicity,
+                        tr.Palatability
+                    )
+                );
+            }
+        }
+
+        _animalGrid.Clear();
+        foreach (var (_, _, organisms, growths, transforms, entities) in _animals.Chunks)
+        {
+            var o = organisms.Span;
+            var g = growths.Span;
+            var t = transforms.Span;
+            for (var i = 0; i < t.Length; i++)
+            {
+                var sp = _animalSet[o[i].Species];
+                var (_, eatsMeat) = AnimalFactory.Diet(o[i].Traits, sp.Def);
+                _animalGrid.Add(
+                    new NeighborEntry(
+                        entities.EntityAt(i).Id,
+                        t[i].Position,
+                        o[i].Species,
+                        o[i].Traits.BodySize,
+                        eatsMeat,
+                        o[i].IsMale,
+                        AnimalFactory.IsAdult(sp, g[i].Stage)
+                    )
                 );
             }
         }
@@ -847,44 +858,27 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
         var bestSq = radius * radius;
         mateId = -1;
         position = default;
-        var mateNeed = -1;
+        _animalGrid.Collect(from, radius, _animalBuf);
-        foreach (var (needsChunk, _, organisms, growths, transforms, entities) in _animals.Chunks)
+        foreach (var e in _animalBuf)
         {
-            var nn = needsChunk.Span;
+            if (e.IsMale == selfMale || !e.IsAdult)
-            var oo = organisms.Span;
-            var gg = growths.Span;
-            var tt = transforms.Span;
-            for (var i = 0; i < tt.Length; i++)
             {
-                if (
+                continue; // тот же пол / не взрослый (self отсеивается по полу)
-                    oo[i].IsMale == selfMale
+            }
-                    || !AnimalFactory.IsAdult(_animalSet[oo[i].Species], gg[i].Stage)
-                )
-                {
-                    continue; // тот же пол / не взрослый (self отсеивается по полу)
-                }
 
-                if (mateNeed < 0)
+            // Влечение партнёра не проверяется (учёт придёт с половым отбором); вид не фильтруется —
-                {
+            // межвидовые пары возможны, как и раньше. self отсекается совпадением пола и sq≈0.
-                    mateNeed = MateNeedIndex(nn[i].Values); // влечение — самый высокий drive-кандидат
+            var sq = Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos);
-                }
+            if (sq > 0.01f && (sq < bestSq || (sq == bestSq && e.Id < mateId)))
-
+            {
-                var sq = Vector2.DistanceSquared(from, tt[i].Position);
+                bestSq = sq;
-                if (sq > 0.01f && sq < bestSq)
+                mateId = e.Id;
-                {
+                position = e.Pos;
-                    bestSq = sq;
-                    mateId = entities.EntityAt(i).Id;
-                    position = tt[i].Position;
-                }
             }
         }
 
         return mateId >= 0;
     }
-
-    // Влечение партнёра отсекается в исполнении (контакт), а для выбора достаточно пола/взрослости —
-    // упрощённый поиск (полный учёт влечения партнёра придёт с половым отбором). Возвращает 0 (заглушка).
-    private static int MateNeedIndex(float[] _) => 0;
 }
 
 /// <summary>

src/LittleSim/Sim/PlantGrid.cs

@@ -1,73 +0,0 @@
-using System.Collections.Generic;
-using Microsoft.Xna.Framework;
-
-namespace LittleSim.Sim;
-
-/// <summary>
-/// Пространственный индекс растений (равномерная сетка ячеек) для радиус-запросов поиска корма: вместо
-/// прохода по ВСЕМ растениям на каждое решение травоядного (O(растений) на особь) — только растения в
-/// ближних ячейках. Перестраивается раз в кадр из позиций растений (O(растений) линейно). В ячейке лежит
-/// то, что нужно поиску — позиция, id, токсичность и вкусность — без дорефетча компонентов. Списки ячеек
-/// переиспользуются (пул), чтобы перестройка не аллоцировала. Порядок обхода детерминирован (вложенные
-/// циклы по ячейкам + порядок вставки), а выбор всё равно ломает ничьи по меньшему id — детерминизм цел.
-/// </summary>
-public sealed class PlantGrid
-{
-    /// <summary>Запись растения в ячейке: id, позиция и признаки, нужные поиску корма.</summary>
-    public readonly record struct Entry(int Id, Vector2 Pos, float Toxicity, float Palatability);
-
-    private readonly float _cell;
-    private readonly Dictionary<(int, int), List<Entry>> _cells = new();
-    private readonly Stack<List<Entry>> _pool = new();
-
-    public PlantGrid(float cellSize) => _cell = cellSize > 0f ? cellSize : 1f;
-
-    /// <summary>Очищает сетку (списки ячеек возвращаются в пул для переиспользования).</summary>
-    public void Clear()
-    {
-        foreach (var list in _cells.Values)
-        {
-            list.Clear();
-            _pool.Push(list);
-        }
-
-        _cells.Clear();
-    }
-
-    /// <summary>Добавляет растение в его ячейку.</summary>
-    public void Add(int id, Vector2 pos, float toxicity, float palatability)
-    {
-        var key = CellOf(pos);
-        if (!_cells.TryGetValue(key, out var list))
-        {
-            list = _pool.Count > 0 ? _pool.Pop() : new List<Entry>();
-            _cells[key] = list;
-        }
-
-        list.Add(new Entry(id, pos, toxicity, palatability));
-    }
-
-    /// <summary>Собирает в <paramref name="results"/> растения из ячеек, перекрывающих радиус (точную
-    /// дистанцию проверяет вызывающий). Буфер переиспользуется — без аллокаций на запрос.</summary>
-    public void Collect(Vector2 center, float radius, List<Entry> results)
-    {
-        results.Clear();
-        var minX = (int)MathF.Floor((center.X - radius) / _cell);
-        var maxX = (int)MathF.Floor((center.X + radius) / _cell);
-        var minY = (int)MathF.Floor((center.Y - radius) / _cell);
-        var maxY = (int)MathF.Floor((center.Y + radius) / _cell);
-        for (var cx = minX; cx <= maxX; cx++)
-        {
-            for (var cy = minY; cy <= maxY; cy++)
-            {
-                if (_cells.TryGetValue((cx, cy), out var list))
-                {
-                    results.AddRange(list);
-                }
-            }
-        }
-    }
-
-    private (int, int) CellOf(Vector2 p) =>
-        ((int)MathF.Floor(p.X / _cell), (int)MathF.Floor(p.Y / _cell));
-}

src/LittleSim/Sim/SpatialGrid.cs

@@ -0,0 +1,92 @@
+using System.Collections.Generic;
+using Microsoft.Xna.Framework;
+
+namespace LittleSim.Sim;
+
+/// <summary>Запись пространственного индекса: позиция (для раскладки по ячейкам) и id (для tie-break/исключения себя).</summary>
+public interface ISpatialEntry
+{
+    Vector2 Pos { get; }
+    int Id { get; }
+}
+
+/// <summary>Растение для поиска корма: позиция/id + признаки, нужные выбору (токсичность, вкусность).</summary>
+public readonly record struct ForageEntry(int Id, Vector2 Pos, float Toxicity, float Palatability)
+    : ISpatialEntry;
+
+/// <summary>Сосед-животное для ИИ: позиция/id + предпосчитанные признаки (вид, размер, мясоед, пол, взрослость),
+/// чтобы запросы угрозы/добычи/партнёра/стада не дорефетчили компоненты.</summary>
+public readonly record struct NeighborEntry(
+    int Id,
+    Vector2 Pos,
+    int Species,
+    float BodySize,
+    bool EatsMeat,
+    bool IsMale,
+    bool IsAdult
+) : ISpatialEntry;
+
+/// <summary>
+/// Пространственный индекс (равномерная сетка ячеек) для радиус-запросов: вместо прохода по ВСЕМ
+/// сущностям на каждый запрос — только из ближних ячеек. Перестраивается раз в кадр (O(n) линейно);
+/// списки ячеек берутся из пула, поэтому перестройка не аллоцирует. Обход детерминирован (вложенные
+/// циклы по ячейкам + порядок вставки); выбор всё равно ломает ничьи по меньшему id — детерминизм цел.
+/// </summary>
+public sealed class SpatialGrid<T>
+    where T : struct, ISpatialEntry
+{
+    private readonly float _cell;
+    private readonly Dictionary<(int, int), List<T>> _cells = new();
+    private readonly Stack<List<T>> _pool = new();
+
+    public SpatialGrid(float cellSize) => _cell = cellSize > 0f ? cellSize : 1f;
+
+    /// <summary>Очищает сетку (списки ячеек возвращаются в пул).</summary>
+    public void Clear()
+    {
+        foreach (var list in _cells.Values)
+        {
+            list.Clear();
+            _pool.Push(list);
+        }
+
+        _cells.Clear();
+    }
+
+    /// <summary>Добавляет элемент в его ячейку.</summary>
+    public void Add(T item)
+    {
+        var key = CellOf(item.Pos);
+        if (!_cells.TryGetValue(key, out var list))
+        {
+            list = _pool.Count > 0 ? _pool.Pop() : new List<T>();
+            _cells[key] = list;
+        }
+
+        list.Add(item);
+    }
+
+    /// <summary>Собирает в <paramref name="results"/> элементы из ячеек, перекрывающих радиус (точную
+    /// дистанцию проверяет вызывающий). Буфер переиспользуется — без аллокаций на запрос.</summary>
+    public void Collect(Vector2 center, float radius, List<T> results)
+    {
+        results.Clear();
+        var minX = (int)MathF.Floor((center.X - radius) / _cell);
+        var maxX = (int)MathF.Floor((center.X + radius) / _cell);
+        var minY = (int)MathF.Floor((center.Y - radius) / _cell);
+        var maxY = (int)MathF.Floor((center.Y + radius) / _cell);
+        for (var cx = minX; cx <= maxX; cx++)
+        {
+            for (var cy = minY; cy <= maxY; cy++)
+            {
+                if (_cells.TryGetValue((cx, cy), out var list))
+                {
+                    results.AddRange(list);
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    private (int, int) CellOf(Vector2 p) =>
+        ((int)MathF.Floor(p.X / _cell), (int)MathF.Floor(p.Y / _cell));
+}