前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >​康威生命游戏

​康威生命游戏

作者头像
一只大鸽子
发布2024-03-04 11:13:18
1240
发布2024-03-04 11:13:18
举报

康威生命游戏

康威生命游戏(Conway's Game of Life)是康威发明的细胞自动机。生命游戏有几个简单的规则:细胞有两种状态,存活或死亡,每个细胞以自身为中心与周围的八格细胞互动。 对于存活的细胞

  1. 1. 当周围的细胞过少(<2)或过多(>3)时,细胞死亡。
  2. 2. 周围细胞数量适中(2或3)时,细胞保持存活。

对于死亡的细胞(空白区域):

  1. 1. 周围有3个细胞时,该区域生成细胞。(模拟繁殖)

参考:中文维基百科-康威生命游戏

康威生命游戏通过上述几条简单的规则,加上不同的初始状态,就可以演化出各种复杂的模式:

生命游戏中的一种情形。图源维基百科

Python实现

由于生命游戏的规则非常简单,很容易使用用Python实现。可以用二维数组表示细胞状态,并根据生命游戏的规则计算下一次的细胞状态进行更新。(当规模变大时,更新细胞会变得困难。可以考虑并行)

下面是一个简单的实现,使用pygame显示动画,借助numpy操作数组。效果如下:

python实现

代码参考:https://www.youtube.com/watch?v=cRWg2SWuXtM

完整代码:

代码语言:javascript
复制
import pygame
import numpy as np
import time


# 定义颜色和细胞大小
COLOR_BG = (10, 10, 10) # 背景,黑色
COLOR_GRID = (40, 40, 40) # 网格,黑灰色
COLOR_DIE_NEXT = (170, 170, 170) # 下一代死亡细胞,灰色
COLOR_ALIVE_NEXT = (255, 255, 255) # 下一代存活细胞,白色
SIZE = 10

# 更新细胞状态
def update(screen, cells, size, with_progress=False):
    '''更新细胞状态
    screen: pygame.Surface 对象
    cells: 细胞状态矩阵
    size: 细胞大小
    with_progress: 是否显示下一代细胞状态。
                   有时候我们只想(通过鼠标点击)修改当前细胞状态,而不想立即显示下一代细胞状态
    '''
    updated_cells = np.zeros_like(cells)
    # 遍历每一个细胞
    for row, col in np.ndindex(cells.shape):
        # 统计周围细胞的存活数量
        alive = np.sum(cells[row-1:row+2, col-1:col+2]) - cells[row, col]
        # 设置格子颜色,如果当前细胞处于死亡状态,颜色为背景色;否则为存活细胞颜色
        color = COLOR_BG if not cells[row, col] else COLOR_ALIVE_NEXT
        # 如果当前细胞处于存活状态
        if cells[row, col]:
            if alive < 2 or alive > 3:
                if with_progress:
                    color = COLOR_DIE_NEXT
            elif 2 <= alive <= 3:
                updated_cells[row, col] = 1
                if with_progress:
                    color = COLOR_ALIVE_NEXT
        # 如果当前细胞处于死亡状态
        else:
            if alive == 3:
                updated_cells[row, col] = 1
                if with_progress:
                    color = COLOR_ALIVE_NEXT
        # 在屏幕的(row, col)位置绘制细胞。size-1是为了留出边界
        pygame.draw.rect(screen, color, (col*size, row*size, size-1, size-1))
    return updated_cells

def main():
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((800, 600))

    cells = np.zeros((60, 80))
    screen.fill(COLOR_GRID)
    update(screen, cells, SIZE)
    pygame.display.update()

    ruuning = False
    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                return
            if event.type == pygame.KEYDOWN:
                # 空格键控制游戏暂停/继续
                if event.key == pygame.K_SPACE: 
                    ruuning = not ruuning
                    update(screen, cells, SIZE)
                    pygame.display.update()
            # 鼠标左键点击,添加活细胞
            if pygame.mouse.get_pressed()[0]:
                x, y = pygame.mouse.get_pos()
                cells[y//SIZE, x//SIZE] = 1
                update(screen, cells, SIZE)
                pygame.display.update()
                
        screen.fill(COLOR_GRID)
        if ruuning:
            cells = update(screen, cells, SIZE, with_progress=True)
            pygame.display.update() 
            time.sleep(0.1)

if __name__ == '__main__':
    main()
本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2024-02-22,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 一只大鸽子 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 康威生命游戏
  • Python实现
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档