FASE 2: Spatial Hash Grid - Optimización O(n²) → O(n) para boids

Implementado sistema genérico de particionamiento espacial reutilizable
que reduce drásticamente la complejidad del algoritmo de boids.

**MEJORA DE RENDIMIENTO ESPERADA:**
- Sin grid: 1000 boids = 1M comparaciones (1000²)
- Con grid: 1000 boids ≈ 9K comparaciones (~9 vecinos/celda)
- **Speedup teórico: ~100x en casos típicos**

**COMPONENTES IMPLEMENTADOS:**

1. **SpatialGrid genérico (spatial_grid.h/.cpp):**
   - Divide espacio 2D en celdas de 100x100px
   - Hash map para O(1) lookup de celdas
   - queryRadius(): Busca solo en celdas adyacentes (máx 9 celdas)
   - Reutilizable para colisiones ball-to-ball en física (futuro)

2. **Integración en BoidManager:**
   - Grid poblado al inicio de cada frame (O(n))
   - 3 reglas de Reynolds ahora usan queryRadius() en lugar de iterar TODOS
   - Separación/Alineación/Cohesión: O(n) total en lugar de O(n²)

3. **Configuración (defines.h):**
   - BOID_GRID_CELL_SIZE = 100.0f (≥ BOID_COHESION_RADIUS)

**CAMBIOS TÉCNICOS:**
- boid_manager.h: Añadido miembro spatial_grid_
- boid_manager.cpp: update() poblа grid, 3 reglas usan queryRadius()
- spatial_grid.cpp: 89 líneas de implementación genérica
- spatial_grid.h: 74 líneas con documentación exhaustiva

**PRÓXIMOS PASOS:**
- Medir rendimiento real con 1K, 5K, 10K boids
- Comparar FPS antes/después
- Validar que comportamiento es idéntico

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)

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

source/boids_mgr/boid_manager.cpp

@@ -16,7 +16,8 @@ BoidManager::BoidManager()
     , state_mgr_(nullptr)
     , screen_width_(0)
     , screen_height_(0)
-    , boids_active_(false) {
+    , boids_active_(false)
+    , spatial_grid_(800, 600, BOID_GRID_CELL_SIZE) {  // Tamaño por defecto, se actualiza en initialize()
 }
 
 BoidManager::~BoidManager() {
@@ -30,11 +31,17 @@ void BoidManager::initialize(Engine* engine, SceneManager* scene_mgr, UIManager*
     state_mgr_ = state_mgr;
     screen_width_ = screen_width;
     screen_height_ = screen_height;
+
+    // Actualizar dimensiones del spatial grid
+    spatial_grid_.updateWorldSize(screen_width, screen_height);
 }
 
 void BoidManager::updateScreenSize(int width, int height) {
     screen_width_ = width;
     screen_height_ = height;
+
+    // Actualizar dimensiones del spatial grid (FASE 2)
+    spatial_grid_.updateWorldSize(width, height);
 }
 
 void BoidManager::activateBoids() {
@@ -92,7 +99,17 @@ void BoidManager::update(float delta_time) {
 
     auto& balls = scene_mgr_->getBallsMutable();
 
+    // FASE 2: Poblar spatial grid al inicio de cada frame (O(n))
+    spatial_grid_.clear();
+    for (auto& ball : balls) {
+        SDL_FRect pos = ball->getPosition();
+        float center_x = pos.x + pos.w / 2.0f;
+        float center_y = pos.y + pos.h / 2.0f;
+        spatial_grid_.insert(ball.get(), center_x, center_y);
+    }
+
     // Aplicar las tres reglas de Reynolds a cada boid
+    // FASE 2: Ahora usa spatial grid para búsquedas O(1) en lugar de O(n)
     for (auto& ball : balls) {
         applySeparation(ball.get(), delta_time);
         applyAlignment(ball.get(), delta_time);
@@ -128,9 +145,11 @@ void BoidManager::applySeparation(Ball* boid, float delta_time) {
     float center_x = pos.x + pos.w / 2.0f;
     float center_y = pos.y + pos.h / 2.0f;
 
-    const auto& balls = scene_mgr_->getBalls();
-    for (const auto& other : balls) {
-        if (other.get() == boid) continue;  // Ignorar a sí mismo
+    // FASE 2: Usar spatial grid para buscar solo vecinos cercanos (O(1) en lugar de O(n))
+    auto neighbors = spatial_grid_.queryRadius(center_x, center_y, BOID_SEPARATION_RADIUS);
+
+    for (Ball* other : neighbors) {
+        if (other == boid) continue;  // Ignorar a sí mismo
 
         SDL_FRect other_pos = other->getPosition();
         float other_x = other_pos.x + other_pos.w / 2.0f;
@@ -174,9 +193,11 @@ void BoidManager::applyAlignment(Ball* boid, float delta_time) {
     float center_x = pos.x + pos.w / 2.0f;
     float center_y = pos.y + pos.h / 2.0f;
 
-    const auto& balls = scene_mgr_->getBalls();
-    for (const auto& other : balls) {
-        if (other.get() == boid) continue;
+    // FASE 2: Usar spatial grid para buscar solo vecinos cercanos (O(1) en lugar de O(n))
+    auto neighbors = spatial_grid_.queryRadius(center_x, center_y, BOID_ALIGNMENT_RADIUS);
+
+    for (Ball* other : neighbors) {
+        if (other == boid) continue;
 
         SDL_FRect other_pos = other->getPosition();
         float other_x = other_pos.x + other_pos.w / 2.0f;
@@ -229,9 +250,11 @@ void BoidManager::applyCohesion(Ball* boid, float delta_time) {
     float center_x = pos.x + pos.w / 2.0f;
     float center_y = pos.y + pos.h / 2.0f;
 
-    const auto& balls = scene_mgr_->getBalls();
-    for (const auto& other : balls) {
-        if (other.get() == boid) continue;
+    // FASE 2: Usar spatial grid para buscar solo vecinos cercanos (O(1) en lugar de O(n))
+    auto neighbors = spatial_grid_.queryRadius(center_x, center_y, BOID_COHESION_RADIUS);
+
+    for (Ball* other : neighbors) {
+        if (other == boid) continue;
 
         SDL_FRect other_pos = other->getPosition();
         float other_x = other_pos.x + other_pos.w / 2.0f;

source/boids_mgr/boid_manager.h

@@ -2,7 +2,8 @@
 
 #include <cstddef>  // for size_t
 
-#include "../defines.h"  // for SimulationMode, AppMode
+#include "../defines.h"       // for SimulationMode, AppMode
+#include "../spatial_grid.h"  // for SpatialGrid
 
 // Forward declarations
 class Engine;
@@ -98,6 +99,10 @@ class BoidManager {
         // Estado del modo boids
         bool boids_active_;
 
+        // Spatial Hash Grid para optimización O(n²) → O(n)
+        // FASE 2: Grid reutilizable para búsquedas de vecinos
+        SpatialGrid spatial_grid_;
+
         // Métodos privados para las reglas de Reynolds
         void applySeparation(Ball* boid, float delta_time);
         void applyAlignment(Ball* boid, float delta_time);