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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#xff1a; 细胞有两种状态#xff0c;存活或死亡#xff0c;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#xff1a;
当周围的细胞过少(2)或…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
当周围的细胞过少(2)或过多(3)时细胞死亡。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
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
Python实现
由于生命游戏的规则非常简单我们可以很容易的用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 代码参考https://www.youtube.com/watch?vcRWg2SWuXtM 完整代码
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_progressFalse):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:row2, col-1:col2]) - 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_NEXTelif 2 alive 3:updated_cells[row, col] 1if 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] 1if 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_cellsdef 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 Falsewhile True:for event in pygame.event.get():if event.type pygame.QUIT:pygame.quit()returnif event.type pygame.KEYDOWN:# 空格键控制游戏暂停/继续if event.key pygame.K_SPACE: ruuning not ruuningupdate(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] 1update(screen, cells, SIZE)pygame.display.update()screen.fill(COLOR_GRID)if ruuning:cells update(screen, cells, SIZE, with_progressTrue)pygame.display.update() time.sleep(0.1)if __name__ __main__:main()
