Conway的生命游戏：Python的艺术

2023-11-04 19:56:06

探索生命的奥秘：Conway的生命游戏，一个模拟复杂性的经典

引言

在数字世界的纷繁复杂中，有一些程序脱颖而出，它们以其简单性却能揭示出大自然深奥的秘密。Conway的生命游戏就是这样一款游戏，它以简单的规则为基础，却能表现出生命、死亡和进化的惊人复杂性。作为一名程序员，探索生命游戏不仅是一次有趣的消遣，更是一次学习和成长的机会，让我们深入了解复杂系统的行为，并磨练我们的Python技能。

生成初始细胞状态：生命的诞生

生命游戏的舞台是一个由方格组成的二维网格，每个方格代表一个细胞。细胞可以处于两种状态之一：活着（用“#”表示）或死亡（用“ ”表示）。生命的诞生从一个随机状态开始，每个细胞都有50%的概率成为一个活细胞。这个初始状态为生命的进化奠定了基础。

计算下一步的细胞状态：生命规则的演变

随着时间的推移，生命游戏中的细胞根据一组简单的规则不断地改变状态。每个细胞的状态取决于它周围相邻细胞的状态。如果一个活细胞周围有2个或3个活细胞，它将在下一代中继续存活。如果一个死细胞周围有3个活细胞，它将在下一代中复活。否则，细胞将死亡。这些规则模拟了自然界中生物体生存和繁殖的基本原则。

打印细胞状态：生命的可视化

每一代细胞的状态都以网格的形式打印到控制台上，其中“#”表示活细胞，“ ”表示死细胞。通过观察网格，我们可以看到生命的模式是如何随着时间而演变的。从简单的初始状态开始，生命逐渐形成复杂的图案，展示出生命系统中固有的秩序和混乱的相互作用。

运行游戏：生命的持续演化

生命游戏是一个循环的系统，它会不断地根据规则更新细胞的状态。通过让游戏循环运行，我们可以观察生命在虚拟世界中的进化。随着一代又一代的细胞诞生、死亡和重生，令人惊叹的图案和结构逐渐浮现，展现出生命无限的潜力。

代码示例：生命的代码

import random
import time

# 创建一个空的细胞列表
cells = []

# 为细胞列表填充随机状态
for i in range(width):
    row = []
    for j in range(height):
        if random.random() < 0.5:
            row.append('#')
        else:
            row.append(' ')
    cells.append(row)

# 下一步的细胞状态
nextCells = []

# 遍历细胞列表
for i in range(width):
    for j in range(height):

        # 计算当前细胞周围的活细胞数量
        numNeighbors = 0
        for x in range(i-1, i+2):
            for y in range(j-1, j+2):

                # 忽略越界的单元格
                if x < 0 or x >= width or y < 0 or y >= height:
                    continue

                # 忽略当前细胞
                if x == i and y == j:
                    continue

                # 计算活细胞数量
                if cells[x][y] == '#':
                    numNeighbors += 1

        # 应用Conway's Game of Life规则
        if cells[i][j] == '#' and (numNeighbors == 2 or numNeighbors == 3):
            nextCells[i][j] = '#'
        elif cells[i][j] == ' ' and numNeighbors == 3:
            nextCells[i][j] = '#'
        else:
            nextCells[i][j] = ' '

# 打印细胞状态
for row in cells:
    print(' '.join(row))

print('\n\n\n\n\n\n') #在每个步骤之间添加新的换行符。

# 运行游戏
while True:

    # 计算下一步的细胞状态
    calculateNextCells()

    # 将下一步的细胞状态复制到当前细胞状态
    cells = nextCells

    # 打印细胞状态
    printCells()

    # 暂停一段时间
    time.sleep(0.1)