c# 實現康威生命游戲（細胞自動機）的示例

更新時間：2021年02月25日 10:15:08 作者：魚小淮

這篇文章主要介紹了c# 實現康威生命游戲（細胞自動機）的示例，幫助大家更好的理解和學習使用c#，感興趣的朋友可以了解下

規(guī)則（來自百度百科，康威生命游戲詞條）

游戲開始時，每個細胞隨機地設定為“生”或“死”之一的某個狀態(tài)。然后，根據某種規(guī)則，計算出下一代每個細胞的狀態(tài)，畫出下一代細胞的生死分布圖。
應該規(guī)定什么樣的迭代規(guī)則呢?需要一個簡單的，但又反映生命之間既協(xié)同又競爭的生存定律。為簡單起見，最基本的考慮是假設每一個細胞都遵循完全一樣的生存定律；再進一步，把細胞之間的相互影響只限制在最靠近該細胞的8個鄰居中。
也就是說，每個細胞迭代后的狀態(tài)由該細胞及周圍8個細胞狀態(tài)所決定。作了這些限制后，仍然還有很多方法來規(guī)定“生存定律”的具體細節(jié)。例如，在康威的生命游戲中，規(guī)定了如下生存定律。
(1)當前細胞為死亡狀態(tài)時，當周圍有3個存活細胞時，則迭代后該細胞變成存活狀態(tài)(模擬繁殖)；若原先為生，則保持不變。
(2)當前細胞為存活狀態(tài)時，當周圍的鄰居細胞低于兩個(不包含兩個)存活時，該細胞變成死亡狀態(tài)(模擬生命數量稀少)。
(3)當前細胞為存活狀態(tài)時，當周圍有兩個或3個存活細胞時，該細胞保持原樣。
(4)當前細胞為存活狀態(tài)時，當周圍有3個以上的存活細胞時，該細胞變成死亡狀態(tài)(模擬生命數量過多)。

控制臺實現的關鍵接口

設置控制臺游標的函數：public static void SetCursorPosition (int left, int top); 其中l(wèi)eft參數是列，top參數是行。

設置控制臺背景色的屬性：public static ConsoleColor BackgroundColor { get; set; } 黑色用來表示生存的細胞，白色用來表示死亡的細胞。

代碼實現

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類是細胞類，其中有一個bool屬性Value，true表示存活，false表示死亡。將細胞單獨寫成類而不是一個bool值是為了后續(xù)可能的擴展。

grid變量是一個二維數組，代表格子，大小可以通過gridRowCol設置，默認32，不宜太大。

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

initAlivePossibility變量決定格子中的細胞初始化時存活的概率，計算方式為 1/initAlivePossibility，如initAlivePossibility=4，表示初始化時每個細胞的存活概率是1/4.

Main()函數中先初始化了格子中的細胞和控制臺大小。設置控制臺大小這一步可能會拋出越界異常，如果出現的話需要修改這個值。接著是主循環(huán)，每次循環(huán)的間隔是sleepMs。

Update()就是實現規(guī)則的函數。

NeighborAliveCount()函數獲取指定細胞的相鄰細胞存活數。

SetAlive()函數和SetDeath()函數設置控制臺上的顯示。

如有錯誤，歡迎指正，謝謝！

以上就是c# 實現康威生命游戲（細胞自動機）的示例的詳細內容，更多關于c# 實現康威生命游戲的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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