C语言实现康威生命游戏
2023-05-01 14:29:45 #C

引子

某个假期，在看《黑客》这本书时，看到以前MIT的黑客很喜欢玩这个游戏。规则看起来不是很复杂，就试着实现一下吧。

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）

可以把最初的细胞结构定义为种子，当所有在种子中的细胞同时被以上规则处理后，可以得到第一代细胞图。按规则继续处理当前的细胞图，可以得到下一代的细胞图，周而复始。

1. 主体逻辑实现

主体的逻辑实现不难，用两个布尔类型的二维数组表示新、旧地图，根据旧地图，计算出新地图中每一个cell的状态即可。

对于一个cell来说，首先根据旧地图，获取其存活的邻居数量：

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int getNeighbor(int x, int y, bool oldMatrix[BOARD_HEIGHT][BOARD_WIDTH]) {
  int result = 0;
    
  for(int xCord = x - 1; xCord <= x + 1; xCord++) {
    if(xCord < 0 || xCord >= BOARD_HEIGHT) continue;
    
    for(int yCord = y - 1; yCord <= y + 1; yCord++) {
      if(yCord < 0 || yCord >= BOARD_WIDTH) continue;

      if(!(xCord == x && yCord == y)) {
		if(oldMatrix[xCord][yCord]) {
	  		result++;
		}
      }
    }
  }

  return result;
}

然后根据自身的状态和邻居的个数，获取其将要变成什么状态：

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bool getStatus(int neighbor, bool originalStatus) {
  if(originalStatus) {
    if(neighbor == 2 || neighbor == 3) {
      return true;
    }
  }
  else {
    if(neighbor == 3) {
      return true;
    }
  }
  return false;
}

在主函数中，设置两个二维数组matrix1和matrix2，在主循环中，先将matrix1看作旧地图，将matrix2看作新地图，遍历地图上每一个点，在更新完一次地图之后，再把matrix2看作旧地图，matrix1看作新地图，周而复始，删减的代码如下：

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 while(1) {
   for(int i = 0; i < BOARD_HEIGHT; i++) {
     for(int j = 0; j < BOARD_WIDTH; j++) {
neighbor = getNeighbor(i, j, matrix1);
matrix2[i][j] = getStatus(neighbor, matrix1[i][j]);
neighbor = 0;
     }
   }
     
   outputMatrix(matrix2);
     
   for(int i = 0; i < BOARD_HEIGHT; i++) {
     for(int j = 0; j < BOARD_WIDTH; j++) {
neighbor = getNeighbor(i, j, matrix2);
matrix1[i][j] = getStatus(neighbor, matrix2[i][j]);
neighbor = 0;
     }
   }
     
   outputMatrix(matrix1);

 }

2. 一些不重要的细节

最开始的地图可以通过一个文件来读取，也可以随机地生成一些存活的cell。

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