Conway的《人生游戲》的Python實現

Question

出於學習目的，我開始創建Conway的《人生游戲》的實現。 我使用numpy來存儲大數組，處理死細胞和活細胞，然后遵循Conway的規則來創建細胞生命機制。 為了管理網格和圖形，我使用了pygame模塊。 經過多次審查，並以多種方式重寫了代碼，我無法找出問題出在哪里，所以我決定問您。 例如，我嘗試制作滑翔機（如代碼所示），但他在3個循環周期后死亡。 謝謝您的幫助和提示。 你能幫我找出為什么細胞不繁殖嗎？ 提前致謝。 碼：

import pygame
import numpy as np

BLACK = (0, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
N = 195
WIDTH = 10
HEIGHT = 10

grid = np.zeros(shape=(N, N), dtype=np.int32)
glider = np.array([[0, 0, 1],
                       [1, 0, 1],
                       [0, 1, 1]])
grid[3:6, 3:6] = glider

pygame.init()

WINDOW_SIZE = [980, 980]
screen = pygame.display.set_mode(WINDOW_SIZE)

pygame.display.set_caption("GAME OF LIFE")

done = False

clock = pygame.time.Clock()

while not done:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            done = True
    for row in range(N):
        for column in range(N):
            color = BLACK
            if grid[row][column] == 1:
                color = GREEN
            pygame.draw.rect(screen, color,
                             [WIDTH * column,
                              HEIGHT * row,
                              WIDTH,
                              HEIGHT])

    newGrid = grid.copy()
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            total = grid[(i-1) % N:(i+1) % N, (j-1) % N:(j+1) % N].sum() - grid[i, j]
            if grid[i, j] == 1:
                if(total < 2) or (total > 3):
                    newGrid[i, j] = 0
                else:
                    if total == 3:
                        newGrid[i, j] = 1
    grid = newGrid

    clock.tick(60)
    pygame.display.flip()

pygame.quit()

Answer 1

我認為您在實施Conway規則時會遇到一些細微的錯誤。 有關詳細信息，請參見代碼中的注釋：

for i in range(N):
    for j in range(N):
        # I changed the range of the extent of the sum, note +2 rather than +1 !
        total = grid[(i-1) % N:(i+2) % N, (j-1) % N:(j+2) % N].sum() - grid[i, j]
        if grid[i, j] == 1:
            if(total < 2) or (total > 3):
                newGrid[i, j] = 0
            # allow for survival in case of total = 2 or 3 (this could be dropped though)
            else:
                newGrid[i, j] = 1
        # allow for reproduction if cell is empty
        else:
            if total == 3:
                newGrid[i, j] = 1

通過這些編輯，滑翔機應滑行:)

Answer 2

可能newGrid循環中的else子句縮進了嗎？ 因為到目前為止，網格僅從1變為0，從不從0變為1。這可能是由於數組切片：[（i-1）％n：（i + 1）％n]。 有兩個問題：

1. 它僅計入（i + 1）％n之前的索引，因此不包括（i + 1）％n。
2. 它不會像您期望的那樣回繞，因此[9：1]不會從9變為10到0並在1之前停止。它只是返回空列表。

這是一個把戲

a.take(range(-1,2),mode='wrap', axis=0).take(range(-1,2),mode='wrap',axis=1)

從這篇文章中將切片環繞在numpy中的2D數組的邊緣 。 我已使用此技巧修改了以下代碼。

import pygame
import numpy as np

BLACK = (0, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
N = 195
WIDTH = 10
HEIGHT = 10

grid = np.zeros(shape=(N, N), dtype=np.int32)
glider = np.array([[0, 0, 1],
                       [1, 0, 1],
                       [0, 1, 1]])
grid[3:6, 3:6] = glider

pygame.init()

WINDOW_SIZE = [980, 980]
screen = pygame.display.set_mode(WINDOW_SIZE)

pygame.display.set_caption("GAME OF LIFE")

done = False

clock = pygame.time.Clock()

while not done:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            done = True
    for row in range(N):
        for column in range(N):
            color = BLACK
            if grid[row][column] == 1:
                color = GREEN
            pygame.draw.rect(screen, color,
                             [WIDTH * column,
                              HEIGHT * row,
                              WIDTH,
                              HEIGHT])

    newGrid = grid.copy()
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            total = grid.take(range(i-1,i+2),mode='wrap', axis=0).take(range(j-1,j+2),mode='wrap',axis=1).sum() - grid[i, j]
            if grid[i, j] == 1:
                if(total < 2) or (total > 3):
                    newGrid[i, j] = 0
            else:
                if total == 3:
                    newGrid[i, j] = 1
    grid = newGrid

    clock.tick(60)
    pygame.display.flip()

pygame.quit()