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python实现生命游戏

news 来源：原创 2024/9/19 21:29:59

“生命游戏”（Conway’s Game of Life）是由数学家约翰·康威提出的一种零玩家游戏。它是一个细胞自动机，由一组简单的规则决定每个细胞的状态。以下是用Python实现“生命游戏”的代码示例：

Python代码实现

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animationdef initialize_grid(size):"""初始化游戏的网格，随机设置细胞状态（0为死，1为生）"""return np.random.choice([0, 1], size*size, p=[0.8, 0.2]).reshape(size, size)def update_grid(grid):"""根据生命游戏规则更新网格"""# 创建一个副本，用于计算邻居new_grid = grid.copy()size = grid.shape[0]# 遍历每个细胞for i in range(size):for j in range(size):# 计算该细胞周围的活细胞数total = int((grid[i, (j-1)%size] + grid[i, (j+1)%size] +grid[(i-1)%size, j] + grid[(i+1)%size, j] +grid[(i-1)%size, (j-1)%size] + grid[(i-1)%size, (j+1)%size] +grid[(i+1)%size, (j-1)%size] + grid[(i+1)%size, (j+1)%size]))# 生命游戏规则if grid[i, j] == 1:if (total < 2) or (total > 3):new_grid[i, j] = 0  # 死亡else:if total == 3:new_grid[i, j] = 1  # 诞生return new_griddef animate(frame, grid, plot):"""更新动画帧"""grid[:] = update_grid(grid)plot.set_data(grid)return plot,def run_game_of_life(size=50, interval=200):"""运行生命游戏"""grid = initialize_grid(size)fig, ax = plt.subplots()plot = ax.imshow(grid, cmap='binary')ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, fargs=(grid, plot), frames=10, interval=interval, save_count=50)plt.show()# 运行游戏
run_game_of_life(size=50, interval=200)

代码说明

initialize_grid(size): 生成一个随机的初始网格，网格中的每个细胞随机设置为活（1）或死（0）。
update_grid(grid): 根据生命游戏的规则更新网格状态：
- 规则1: 任何活细胞，如果有两个或三个邻居仍然存活，否则它将死亡。
- 规则2: 任何死细胞，如果有恰好三个邻居活着，则该细胞诞生。
animate(frame, grid, plot): 这个函数是用来逐帧更新动画的。
run_game_of_life(size=50, interval=200): 这是运行游戏的主要函数，它设置了网格大小和动画帧之间的间隔时间。最终会显示一个动画，演示生命游戏的过程。