# Sim（F# 模拟核心）

源码：`src/LivingVillage.Kernel/Sim.fs`（`module Sim`，命名空间 `LivingVillage.Kernel`）。

## 职责

纯确定性模拟核心：维护 `World` 状态、按固定 `tick` 推进（`Sim.step`）、做对话/交易/谣言/需求决策。
不负责渲染、输入采集、存档文本（后者在 `WorldSave.fs`）、职业档案（后者在 `Occupation.fs`）。

## 对外 API 概览

- 时间与量纲：`ticksPerSecond = 60L`、`secondsPerDay = 86400L`、`ticksPerDay = 5_184_000L`、
  `dtSeconds = 1/60`、`dtSecondsF`。
- 世界尺寸：`mapWidthTiles` / `mapHeightTiles`（默认 64×48）、`configureBounds width height`、
  `tilePixels = 32`、`avatarSpeed = 160.0f`、`npcSpeed = 80.0f`、`arriveEpsilon = 2.0f`。
- 构造：`initialWorld seed`、`initialWorldN seed count`（NPC 网格 6 列、间距 64px）。
- 主推进：`step (ts: TimeStep) (world: World) : World`；`TimeStep = { Input: Input }`，
  `Input = { MoveX; MoveY }`（分量建议在 `[-1, 1]`）。
- 对话：`openDialogueMenu world`、`responseFor intent personality`、
  `chooseDialogueWith respond target intent world`、`chooseDialogue target intent world`
  （后者 = `chooseDialogueWith responseFor`，历史入口）。
- 聊天/谣言：`chat { Narrator; Receiver } world`、`rumorStrengthAt now rumor`、
  `trimRumors now rumors`、`rumorWorkingSetStats rumors`、`rumorPath world target`、
  `rumorTraceText world`、`findChatPartner self pos npcs`、`chatableForChat npc`。
- 交易/定价：`quotePrice request world`、`trade request world`。
- 观察/年鉴：`observeVisible bounds world`、`annalText world`、`appendAnnal entry world`、
  `needsPanel world`、`relationMatrix world`、`relationCounts matrix`。
- 常量：`dialogueOptions = [SmallTalk; AskHelp; OfferTrade; Joke; Apologize; Provoke]`、
  `chatRangePx = 96.0f`、`chatTicks = 300L`、`rumorCapacity = 16384`、`rumorRetentionDays = 3L`、
  `rumorFreshnessTicks = 3 * ticksPerDay`、`rumorMinimumStrength = 0.125f`、
  `relationHalfLifeTicks = ticksPerDay`、`playerId = NpcId -1`、`maxAnnalEntries = 128`。

## 单位与量纲

- `Tick: int64`（模拟 tick，从 0 起单调 +1）；`Time: float`（= `tick * dtSeconds` 秒）。
- `Vec2`：像素坐标，左上原点 `(0,0)`，右下 `(mapWidthTiles*32 - 32, mapHeightTiles*32 - 32)`。
- `Needs`：四维均为 `float32`，语义取值域经 `needsClamp` 限制在 `[0, 100]`（Money 亦为 0..100 的口径）。
- `Personality`：五维 `float32`，由 `personalityOfSeed` 生成，域 `[0, 1]`。
- 价格 `unitPrice: float32`，货币单位与 `Needs.Money` 同尺度；`quotePrice` 结果被 clamp 到 `[0.01, 1000]`。
- 谣言 `Strength: float32`（初始 1.0）、`Depth: int`（0 起）、`DayIndex = tick / ticksPerDay`。

## 不变量

1. **数组快照**：`World.Npcs` 在每个动作中要么原样引用、要么 `Array.copy` 后写新数组；
   `stepNpc` 读取 `oldNpcs` 同时写 `newNpcs`，保证同一 tick 内每个 NPC 看到一致快照。
2. **确定性**：`step` 每 tick 只推进一步 `Rng.nextUInt64`（`rngOut` 当前被 `ignore`，
   仅推进状态）；所有派生（性格、谣言、动画）都是 `seed`/`tick` 的纯函数。
3. **谣言行序**：工作集 `World.Rumors` 约定**最新在前**、`Tick` 非递增、头节点 `Id` 最大；
   `nextRumorId` 依赖该头不变量做 O(1) 取号；裁剪只丢尾部旧条目。
4. **派生镜像**：`RumorCount` / `RumorOldestDay` 是列表的派生量，不参与存档序列化，读档由列表重建。
5. **年鉴上限**：`Annals` 经 `appendAnnal` 裁剪到 `maxAnnalEntries = 128`。
6. **记忆双配额**：`recordMemory` 容量 64，且交互类记忆（`Chatted`/`Dialogue`）优先保留。
7. **边界 clamp**：Avatar 位置在 `step` 中 clamp 到地图内；`Needs` 经 `needsClamp`。

## 失败分支

- **对话**：`chooseDialogueWith` 返回 `DialogueResult`——
  `DialogueRejected(DialogueTargetNotFound, world)`（目标不在 `Npcs`）、
  `DialogueRejected(DialogueTargetOutOfRange, world)`（距离平方 > `chatRangeSq`）、
  `DialogueRejected(DialogueTargetUnavailable, world)`（目标在 `Sleep`/`Chat`）；
  成功为 `DialogueSucceeded(outcome, world)`。
- **聊天**：`chat` 返回 `ChatResult`——`ChatRejected(NarratorNotFound | ReceiverNotFound, world)`、
  `ChatRejected(ChatSameParticipant, world)`、`ChatRejected(ParticipantNotChatable, world)`；
  重复谣言（同 narrator/receiver/parent 且新鲜可用）返回 `ChatSucceeded(None, world)`（只写记忆，不新增谣言）。
- **交易**：`trade` 返回 `TradeResult`——`TradeRejected(BuyerNotFound | SellerNotFound | SameParticipant |
  InvalidQuantity | OutOfStock | InsufficientFunds, world)`；`quotePrice` 对非法参与者/同人返回 `None`。
- **异常**：`configureBounds` 本身不校验；调用方不得在推进世界期间改边界（边界每 tick 读取）。
  非法数值不会抛出，而是被 clamp。`WorldSave` 的解析错误在 `WorldSave` 侧处理。

## 算法与性能取舍

- NPC 决策：`scoreAction` 线性加权（需求缺口 × 性格因子），`decideAction` 取 `maxBy`；
  夜间 `Sleep` 乘 `nightSleepMultiplier = 3.0`。
- 移动：`moveToward` 向量归一化 + `arriveEpsilon` 到达容差；无寻路，直线目标点。
- 谣言扫描去装箱：`NpcId`/`RumorId` 是 `[<Struct>]` 单例 DU，直接用 `=` 会比较时装箱；
  热路径改用 `npcIdValue`/`rumorIdValue` 解构比较（语义等价、去掉逐条分配）。
- 谣言裁剪：`appendRumor` 用派生镜像把「每次追加全表扫描」降为 O(1) 判定，
  仅在超容量/超保留窗口时 `trimRumors`（`takeWhile + truncate`）。
- 实测（`docs/evidence/p70-kernel-baseline.txt`，seed=42 / npc=4 / warmup=120 / measure=6000 ×3）：
  `ticks_per_second` mean ≈ 466,679（min 278,557 / max 646,089）；`allocated_bytes` ≈ 3,032,184；
  GC `gen0/gen1/gen2 = 0/0/0`；`final_digest = 953775FAEB2FDDE97289491AA260BD8D390C571E48A7A13AD2CB6FB7124F7F6C`、`performance_determinism = PASS`。
- 复跑：`bash scripts/bench-p70.sh`；护栏：Kernel.Tests `P70PerformanceBaselineTests` 钉住 digest。