Я пытался написать свою собственную версию «Игры жизни» Конвея в качестве практики для Python с использованием Pygame. Сначала я написал функции для инициализации игрового поля, а затем для расчета следующего поколения. Я проверил его функциональность с помощью консоли, чтобы распечатать результаты и убедиться, что они вернули ожидаемые результаты (всего 2 поколения вручную на сетке 5x5).
Важное примечание о том, как я вычисляю соседей ... Вместо того, чтобы выполнять цикл for по всему массиву и делать циклы для подсчета для каждой ячейки, я реализовал массив, который содержит счетчики соседей. Вносить изменения только при изменении статуса ячеек. Это означает, что я не трачу время на вычисление соседей для ячеек, которые не изменились.
Когда пришло время использовать Pygame для отображения массива с прямоугольниками, я написал следующую программу. Сначала я рисовал экран, заполняя весь экран белым, а затем рисовал живые ячейки черным цветом (это можно сделать, закомментировав оператор else в update ()). Я ожидал, что это будет работать как обычно, но когда я запустил программу, все, что у меня получилось, это заливка экрана черным цветом.
Я был озадачен результатом, поэтому я нарисовал белые прямоугольники для незаселенных ячеек (используя оператор else. И получил более красивый результат, но вместо того, чтобы в конечном итоге все ячейки умирали, они в конечном итоге умножились по всему экрану. Это противоположно тому, что Я ожидал, так как ожидал, что в конечном итоге она стабилизируется.
Кто-нибудь знает, что я делаю не так? Я знаю, что это не лучший способ написания этой программы, я приветствую комментарии о том, как я могу его улучшить.
- RETURN = запустить симуляцию
- 'R' = рандомизировать
- 'T' = отметьте одно поколение
- 'C' = чистое игровое поле
- 'N' = отображать карту соседей
import pygame
from pygame.locals import *
import numpy as np
from random import *
import copy
fieldSize = [100,50]
cellSize = 10 # size of >10 is recommended to see neighbor count
windowSize = [fieldSize[0]*cellSize, fieldSize[1]*cellSize]
# calculate the last cell in each axis so it is not done repeatedly
lastCell = [(fieldSize[0]-1), (fieldSize[1]-1)]
dX = float(windowSize[0])/float(fieldSize[0])
dY = float(windowSize[1])/float(fieldSize[1])
colorAlive = [0,125,0]
colorDead = [0, 0, 0]
# todo list
# 1. make cLife take in the field size
# 2. convert random functions to numpy.random.randint
class cLife():
def randomize(self):
self.neighbors = np.zeros(fieldSize)
# fill in the game field with random numbers
for x in range(fieldSize[0]):
for y in range(fieldSize[1]):
if(randint(0,99)<20):
self.gameField[x][y] = 1
self.updateNeighbors([x,y], True)
else:
self.gameField[x][y] = 0
def displayNeighbors(self, surface):
self.drawField(surface)
for x in range(fieldSize[0]):
for y in range(fieldSize[1]):
neighborCount=font.render(str(int(self.neighbors[x][y])), 1,(200,200,200))
surface.blit(neighborCount, (x*dX+dX/3, y*dY+dY/3.5))
pygame.display.flip()
# This is the function to update the neighbor map, the game field is torroidal so the complexity is greatly
# increased. I have handcoded each instruction to avoid countless if statements and for loops.
# Hopefully, this has drastically improved the performance. Using this method also allows me to avoid calculating
# the neighbor map for every single cell because the neighbor map is updated only for the cells affected by a change.
def updateNeighbors(self, pos, status):
if(status == True):
change = 1
else:
change = -1
# testing for the cells in the center of the field (most cells are in the center so this is first)
# cells are filled in starting on the top-left corner going clockwise
if((pos[0]>0 and pos[0]<lastCell[0])and(pos[1]>0 and pos[1]<lastCell[1])):
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]+1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]+1][pos[1]] += change
self.neighbors[pos[0]+1][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]] += change
elif(pos[0] == 0): # left edge
if(pos[1] == 0): # top left corner
self.neighbors[lastCell[0]][lastCell[1]] += change
self.neighbors[0][lastCell[1]] += change
self.neighbors[1][lastCell[1]] += change
self.neighbors[1][0] += change
self.neighbors[1][1] += change
self.neighbors[0][1] += change
self.neighbors[lastCell[0]][1] += change
self.neighbors[lastCell[0]][0] += change
elif(pos[1] == lastCell[1]): # bottom left corner
self.neighbors[lastCell[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]-1] += change
self.neighbors[1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[1][pos[1]] += change
self.neighbors[1][0] += change
self.neighbors[0][0] += change
self.neighbors[lastCell[0]][0] += change
self.neighbors[lastCell[0]][pos[1]] += change
else: # everything else
self.neighbors[lastCell[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]-1] += change
self.neighbors[1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[1][pos[1]] += change
self.neighbors[1][pos[1]+1] += change
self.neighbors[0][pos[1]+1] += change
self.neighbors[lastCell[0]][pos[1]+1] += change
self.neighbors[lastCell[0]][pos[1]] += change
elif(pos[0] == lastCell[0]): # right edge
if(pos[1] == 0): # top right corner
self.neighbors[pos[0]-1][lastCell[1]] += change
self.neighbors[pos[0]][lastCell[1]] += change
self.neighbors[0][lastCell[1]] += change
self.neighbors[0][0] += change
self.neighbors[0][1] += change
self.neighbors[pos[0]][1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][0] += change
elif(pos[1] == lastCell[1]): # bottom right corner
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]] += change
self.neighbors[0][0] += change
self.neighbors[pos[0]][0] += change
self.neighbors[pos[0]-1][0] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]] += change
else: # everything else
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]-1] += change
self.neighbors[0][pos[1]] += change
self.neighbors[0][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]+1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]] += change
elif(pos[1] == 0): # top edge, corners already taken care of
self.neighbors[pos[0]-1][lastCell[1]] += change
self.neighbors[pos[0]][lastCell[1]] += change
self.neighbors[pos[0]+1][lastCell[1]] += change
self.neighbors[pos[0]+1][0] += change
self.neighbors[pos[0]+1][1] += change
self.neighbors[pos[0]][1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][1] += change
self.neighbors[pos[0]-1][0] += change
elif(pos[1] == lastCell[1]): # bottom edge, corners already taken care of
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]+1][pos[1]-1] += change
self.neighbors[pos[0]+1][pos[1]] += change
self.neighbors[pos[0]+1][0] += change
self.neighbors[pos[0]][0] += change
self.neighbors[pos[0]-1][0] += change
self.neighbors[pos[0]-1][pos[1]] += change
def nextGeneration(self):
# copy the neighbor map, because changes will be made during the update
self.neighborsOld = copy.deepcopy(self.neighbors)
for x in range(fieldSize[0]):
for y in range(fieldSize[1]):
# Any live cell with fewer than two live neighbours dies, as if caused by under-population.
if(self.gameField[x][y] == 1 and self.neighborsOld[x][y] < 2):
self.gameField[x][y] = 0
self.updateNeighbors([x,y], False)
# Any live cell with more than three live neighbours dies, as if by overcrowding.
elif(self.gameField[x][y] == 1 and self.neighborsOld[x][y] >3):
self.gameField[x][y] = 0
self.updateNeighbors([x,y], False)
# Any dead cell with exactly three live neighbours becomes a live cell, as if by reproduction.
elif(self.gameField[x][y] == 0 and self.neighborsOld[x][y] == 3):
self.gameField[x][y] = 1
self.updateNeighbors([x,y], True)
def drawField(self, surface):
surface.fill(colorDead)
# loop through and draw each live cell
for x in range(fieldSize[0]):
for y in range(fieldSize[1]):
if(self.gameField[x][y] == 1):
pygame.draw.rect(surface, colorAlive, [dX*x, dY*y, dX, dY])
pygame.display.flip()
def __init__(self):
# initialize the game field and neighbor map with zeros
self.gameField = np.zeros(fieldSize)
self.neighbors = np.zeros(fieldSize)
# begining of the program
game = cLife()
pygame.init()
surface = pygame.display.set_mode(windowSize)
pygame.display.set_caption("Conway\'s Game of Life")
clock = pygame.time.Clock()
pygame.font.init()
font=pygame.font.Font(None,10)
surface.fill(colorDead)
game.randomize()
game.drawField(surface)
pygame.display.flip()
running = False
while True:
#clock.tick(60)
# handling events
for event in pygame.event.get():
if(event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN):
mousePos = pygame.mouse.get_pos()
x = int(mousePos[0]/dX)
y = int(mousePos[1]/dY)
if(game.gameField[x][y] == 0):
game.gameField[x][y] = 1
game.updateNeighbors([x, y], True)
game.drawField(surface)
else:
game.gameField[x][y] = 0
game.updateNeighbors([x, y], False)
game.drawField(surface)
elif(event.type == pygame.QUIT):
pygame.quit()
elif(event.type == pygame.KEYDOWN):
# return key starts and stops the simulation
if(event.key == pygame.K_RETURN):
if(running == False):
running = True
else:
running = False
# 't' key ticks the simulation forward one generation
elif(event.key == pygame.K_t and running == False):
game.nextGeneration()
game.drawField(surface)
# 'r' randomizes the playfield
elif(event.key == pygame.K_r):
game.randomize()
game.drawField(surface)
# 'c' clears the game field
elif(event.key == pygame.K_c):
running = False
game.gameField = np.zeros(fieldSize)
game.neighbors = np.zeros(fieldSize)
game.drawField(surface)
# 'n' displays the neighbor map
elif(event.key == pygame.K_n):
game.displayNeighbors(surface)
if(running == True):
game.nextGeneration()
game.drawField(surface)
