生命游戏——元胞自动机初探

我正在参加「创意开发 投稿大赛」详情请看：掘金创意开发大赛来了！

1. 介绍

康威生命游戏（英语：Conway's Game of Life），又称康威生命棋，是英国数学家约翰·何顿·康威在1970年发明的。

生命游戏中，对于任意细胞，规则如下：

• 每个细胞有两种状态 存活或死亡，每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动（如图，黑色为存活，白色为死亡）
• 当前细胞为存活状态时，当周围的存活细胞低于2个时（不包含2个），该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量稀少）
• 当前细胞为存活状态时，当周围有2个或3个存活细胞时，该细胞保持原样。
• 当前细胞为存活状态时，当周围有超过3个存活细胞时，该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量过多）
• 当前细胞为死亡状态时，当周围有3个存活细胞时，该细胞变成存活状态。（模拟繁殖）

2. python 代码

import numpy as np
import random
import copy
import matplotlib.pyplot as plt

length = 100
width = 200

cell = np.zeros((length,width),int)
cell_temp = copy.deepcopy(cell)

for i in range(0,length):
    for j in range(0,width):
        cell_temp[i][j] = random.randint(0,1)

#当所有细胞状态不变时结束
#可能存在棋盘一直周期性变化，此时如果需要结束可手动结束
while not(cell_temp==cell).all():
    #通过读取cell矩阵，不断判断每一个单元格是存活还是死亡，将判断结果保存在cell_temp中，最终再复制给cell矩阵
    cell = copy.deepcopy(cell_temp)
    #显示每一轮的图像
    plt.imshow(cell)
    plt.pause(0.2)
    #两重循环遍历整个矩阵，判断每个细胞下一个状态是生存还是死亡
    for i in range(0,length):
        for j in range(0,width):
            '''
            count保存一个细胞周围8个方格内有几个存活的细胞，注意这两将上下边界和左右边界连接起来进行判断，
            如对于8*8的棋盘,[0,0]与[0,7]和[7,0]在逻辑上相邻
            '''
            count = cell[(i-1)%length][j] + cell[(i+1)%length][j] + cell[i][(j-1)%width] + cell[i][(j+1)%width] + cell[(i+1)%length][(j+1)%width] + cell[(i-1)%length][(j+1)%width] + cell[(i+1)%length][(j-1)%width] + cell[(i-1)%length][(j-1)%width]
            #如果一个单元格是死亡，且周围是三个单元格则存活，否则保持死亡
            if(cell[i][j] == 0 and count != 3):
                continue
            if(cell[i][j] == 0 and count == 3):
                cell_temp[i][j] = 1
                continue
            #如果一个存活的单元格周围有2或3个单元格存活则该单元格继续存活，否则死亡
            if(count == 2 or count ==3):
                continue
            cell_temp[i][j] = 0
复制代码