簡介
元胞自動機（cellular automata) 是離散而抽象的計算系統。元胞自動機在時間和空間上是離散的，最小單位是簡單元胞（單元格）。每個元胞會產生有限數量的狀態集，後續元胞由其鄰域元胞的狀態確定。這裡所說的領域元胞，是指當前元胞的前乙個元胞(記作元胞a)以及元胞a左右兩個元胞。也就是說，鄰域元胞總共包含三個元胞。給定初始層的狀態，基於一定規則，我們可以不斷更新下一層元胞的狀態。通俗的講，元胞自動機就是基於一定規則的「繁衍機器」。
最簡單的例子
這裡，我們選取的元胞狀態只有兩種，分別為 0 和 1。每一層由 64 個元胞組成，若元胞狀態為 1，那麼控制台將列印星號(*)；如果元胞狀態為 0，那麼控制台將列印連字元(-)。也就是說，每一行由 64 個混合星號與連字元的圖案組成。
那麼，我們如何確定每一行的狀態呢？
首先，我們要對第一行進行初始化操作。我們設定第 31 個元胞的狀態為 1、其餘 63 個元胞的狀態為 0.
狀態更新規則：若當前元胞的前乙個元胞的狀態為 1，或者前乙個元胞的左右兩邊的元胞的狀態有且只有乙個值為 1， 那麼該元胞的狀態就為 1。反之，元胞的狀態設為 0。對於第一列和最後一列，我們只需分別考慮右元胞和左元胞即可。對於中間部分的元胞來說，若其領域元胞的狀態為[0,1,0]、[0,0,1]、[1,0,0]、[1,1,0]等狀態時，當前元胞的狀態就為 1。
**
"""元胞自動機 python 實現
"""import
numpy as np
import
matplotlib.pyplot as plt
class
gameoflife(object):
def__init__
(self, cells_shape):
"""parameters
----------
cells_shape : 乙個元組，表示畫布的大小。
examples
--------
建立乙個高20，寬30的畫布
game = gameoflife((20, 30))
"""#
矩陣的四周不參與運算
self.cells =np.zeros(cells_shape)
real_width = cells_shape[0] - 2real_height = cells_shape[1] - 2self.cells[1:-1, 1:-1] = np.random.randint(2, size=(real_width, real_height))
self.timer =0
self.mask = np.ones(9)
self.mask[4] =0
defupdate_state(self):
"""更新一次狀態
"""buf =np.zeros(self.cells.shape)
cells =self.cells
for i in range(1, cells.shape[0] - 1):
for j in range(1, cells.shape[0] - 1):
#計算該細胞周圍的存活細胞數
neighbor = cells[i-1:i+2, j-1:j+2].reshape((-1, ))
neighbor_num = np.convolve(self.mask, neighbor, '
valid
')[0]
if neighbor_num == 3:
buf[i, j] = 1
elif neighbor_num == 2:
buf[i, j] =cells[i, j]
else
: buf[i, j] =0
self.cells =buf
self.timer += 1
defplot_state(self):
"""畫出當前的狀態
"""plt.title(
'iter :{}
'.format(self.timer))
plt.imshow(self.cells)
plt.show()
defupdate_and_plot(self, n_iter):
"""更新狀態並畫圖
parameters
----------
n_iter : 更新的輪數
元胞自動機
即生命遊戲，今天下午迅雷的筆試程式設計題。簡單的版本，給定當前的狀態，給出下乙個時刻的狀態。status函式獲取某點當時周圍的活的細胞數量，寫的比較渣 include include include using namespace std define max 10010 int status ve...
元胞自動機
這 幾個關於元胞自動機的問題 元胞自動機 森林火災模型 規則 1 正在燃燒的樹變成空格位 2 如果綠樹格位的最近鄰居中有乙個樹在燃燒，則它變成正在燃燒的樹 3 在空格位，樹以概率p生長 4 在最近的鄰居中沒有正在燃燒的樹的情況下樹在每一時步以概率f 閃 電 變為正在燃燒的樹。參考文獻 祝玉學，趙學龍...
元胞自動機
元胞自動機 ca 是一種用來 區域性規則和區域性聯絡的方法。典型的元胞自動機是定義在網格上的，每乙個點上的網格代表乙個元胞與一種有限的狀態。變化規則適用於每乙個元胞並且同時進行。典型的變化規則，決定於元胞的狀態，以及其 4 或 8 鄰居的狀態。森林火災元胞自動機模型 一片森林由於自然或人為原因，有一...