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c# 實(shí)現(xiàn)康威生命游戲(細(xì)胞自動(dòng)機(jī))的示例

 更新時(shí)間:2021年02月25日 10:15:08   作者:魚(yú)小淮  
這篇文章主要介紹了c# 實(shí)現(xiàn)康威生命游戲(細(xì)胞自動(dòng)機(jī))的示例,幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用c#,感興趣的朋友可以了解下

規(guī)則(來(lái)自百度百科,康威生命游戲詞條)

游戲開(kāi)始時(shí),每個(gè)細(xì)胞隨機(jī)地設(shè)定為“生”或“死”之一的某個(gè)狀態(tài)。然后,根據(jù)某種規(guī)則,計(jì)算出下一代每個(gè)細(xì)胞的狀態(tài),畫(huà)出下一代細(xì)胞的生死分布圖。
應(yīng)該規(guī)定什么樣的迭代規(guī)則呢?需要一個(gè)簡(jiǎn)單的,但又反映生命之間既協(xié)同又競(jìng)爭(zhēng)的生存定律。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),最基本的考慮是假設(shè)每一個(gè)細(xì)胞都遵循完全一樣的生存定律;再進(jìn)一步,把細(xì)胞之間的相互影響只限制在最靠近該細(xì)胞的8個(gè)鄰居中。
也就是說(shuō),每個(gè)細(xì)胞迭代后的狀態(tài)由該細(xì)胞及周?chē)?個(gè)細(xì)胞狀態(tài)所決定。作了這些限制后,仍然還有很多方法來(lái)規(guī)定“生存定律”的具體細(xì)節(jié)。例如,在康威的生命游戲中,規(guī)定了如下生存定律。
(1)當(dāng)前細(xì)胞為死亡狀態(tài)時(shí),當(dāng)周?chē)?個(gè)存活細(xì)胞時(shí),則迭代后該細(xì)胞變成存活狀態(tài)(模擬繁殖);若原先為生,則保持不變。
(2)當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí),當(dāng)周?chē)泥従蛹?xì)胞低于兩個(gè)(不包含兩個(gè))存活時(shí),該細(xì)胞變成死亡狀態(tài)(模擬生命數(shù)量稀少)。
(3)當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí),當(dāng)周?chē)袃蓚€(gè)或3個(gè)存活細(xì)胞時(shí),該細(xì)胞保持原樣。
(4)當(dāng)前細(xì)胞為存活狀態(tài)時(shí),當(dāng)周?chē)?個(gè)以上的存活細(xì)胞時(shí),該細(xì)胞變成死亡狀態(tài)(模擬生命數(shù)量過(guò)多)。

控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵接口

設(shè)置控制臺(tái)游標(biāo)的函數(shù):public static void SetCursorPosition (int left, int top); 其中l(wèi)eft參數(shù)是列,top參數(shù)是行。

設(shè)置控制臺(tái)背景色的屬性:public static ConsoleColor BackgroundColor { get; set; } 黑色用來(lái)表示生存的細(xì)胞,白色用來(lái)表示死亡的細(xì)胞。

代碼實(shí)現(xiàn)

using System;
using System.Threading;

namespace CellularAutomata
{
 class Program
 {
  private static int gridRowCol = 32;
  private static Cell[,] grid = new Cell[gridRowCol, gridRowCol];
  private static int sleepMs = 33;
  private static int initAlivePossibility = 4; // 4 means 1/4

  static void Main(string[] args)
  {
   try
   {
    Init();
    // Main loop
    while (true)
    {
     Update();
     Thread.Sleep(sleepMs);
    }
   }
   catch (Exception e)
   {
    Console.WriteLine(e);
    Console.ReadKey();
   }
  }

  private static void Init()
  {
   // Set Console Size
   Console.BufferHeight = 256;
   Console.BufferWidth = 256;
   Console.WindowWidth = 256;
   Console.WindowHeight = 80;

   Random random = new Random();
   for (int i = 0; i < grid.GetLength(0); i++)
   {
    for (int j = 0; j < grid.GetLength(1); j++)
    {
     grid[i, j] = new Cell();
     int value = random.Next(0, initAlivePossibility);
     if (value == 0)
     {
      grid[i, j].Value = true;
     }
     else
     {
      grid[i, j].Value = false;
     }
    }
   }
  }

  private static void Update()
  {
   for (int i = 0; i < grid.GetLength(0); i++)
   {
    for (int j = 0; j < grid.GetLength(1); j++)
    {
     int aliveCount = NeighborAliveCount(i, j);

     if (grid[i, j].Value) // Alive
     {
      if (aliveCount < 2 || aliveCount > 3)
      {
       grid[i, j].Value = false;
      }
     }
     else // Death
     {
      if (aliveCount == 3)
      {
       grid[i, j].Value = true;
      }
     }

     if (grid[i, j].Value)
     {
      SetAlive(i, j);
     }
     else
     {

      SetDeath(i, j);
     }
    }
   }
  }

  private static int NeighborAliveCount(int i, int j)
  {
   int count = 0;
   for (int m = i - 1; m <= i + 1; m++)
   {
    for (int n = j - 1; n <= j + 1; n++)
    {
     if (m == i && n == j) continue;
     if (m < 0 || m >= grid.GetLength(0)) continue;
     if (n < 0 || n >= grid.GetLength(1)) continue;
     if (grid[m, n].Value) count++;
    }
   }

   return count;
  }

  private static void SetAlive(int i, int j)
  {
   string aliveStr = " ";
   Console.SetCursorPosition(j * aliveStr.Length, i);
   Console.BackgroundColor = ConsoleColor.Black;
   Console.Write(aliveStr);
  }

  private static void SetDeath(int i, int j)
  {
   string deathStr = " ";
   Console.SetCursorPosition(j * deathStr.Length, i);
   Console.BackgroundColor = ConsoleColor.White;
   Console.Write(deathStr);
  }
 }

 public class Cell
 {
  public bool Value { get; set; }
 }
}

完整代碼:https://github.com/jingjiangtao/CellularAutomata

Cell類是細(xì)胞類,其中有一個(gè)bool屬性Value,true表示存活,false表示死亡。將細(xì)胞單獨(dú)寫(xiě)成類而不是一個(gè)bool值是為了后續(xù)可能的擴(kuò)展。

grid變量是一個(gè)二維數(shù)組,代表格子,大小可以通過(guò)gridRowCol設(shè)置,默認(rèn)32,不宜太大。

sleepMs變量是循環(huán)之間的間隔時(shí)間,單位是毫秒,默認(rèn)33ms.

initAlivePossibility變量決定格子中的細(xì)胞初始化時(shí)存活的概率,計(jì)算方式為 1/initAlivePossibility,如initAlivePossibility=4,表示初始化時(shí)每個(gè)細(xì)胞的存活概率是1/4.

Main()函數(shù)中先初始化了格子中的細(xì)胞和控制臺(tái)大小。設(shè)置控制臺(tái)大小這一步可能會(huì)拋出越界異常,如果出現(xiàn)的話需要修改這個(gè)值。 接著是主循環(huán),每次循環(huán)的間隔是sleepMs。

Update()就是實(shí)現(xiàn)規(guī)則的函數(shù)。

NeighborAliveCount()函數(shù)獲取指定細(xì)胞的相鄰細(xì)胞存活數(shù)。

SetAlive()函數(shù)和SetDeath()函數(shù)設(shè)置控制臺(tái)上的顯示。

如有錯(cuò)誤,歡迎指正,謝謝!

以上就是c# 實(shí)現(xiàn)康威生命游戲(細(xì)胞自動(dòng)機(jī))的示例的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于c# 實(shí)現(xiàn)康威生命游戲的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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