Algorithm Gossip(10) 细胞生命游戏

前言

This Series aritcles are all based on the book 《经典算法大全》; 对于该书的所有案例进行一个探究和拓展，并且用python和C++进行实现; 目的是熟悉常用算法过程中的技巧和逻辑拓展。

提出问题

Algorithm Gossip: 生命游戏

说明

生命游戏（game of life ） 为1970年由英国数学家J. H. Conway所提出，某一细胞的邻居包
括上、下、左、右、左上、左下、右上与右下相邻之细胞，游戏规则如下：
孤单死亡：如果细胞的邻居小于一个，则该细胞在下一次状态将死亡。
拥挤死亡：如果细胞的邻居在四个以上，则该细胞在下一次状态将死亡。
稳定：如果细胞的邻居为二个或三个，则下一次状态为稳定存活。
复活：如果某位置原无细胞存活，而该位置的邻居为三个，则该位置将复活一细胞。
解法 生命游戏的规则可简化为以下，并使用CASE比对即可使用程式实作：
邻居个数为0、1、4、5、6、7、8时，则该细胞下次状态为死亡。
邻居个数为2时，则该细胞下次状态为复活。
邻居个数为3时，则该细胞下次状态为稳定。

代码

c语言实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#define MAXROW 10
#define MAXCOL 25
#define DEAD 0
#defineALIVE 1
int map[MAXROW][MAXCOL],newmap[MAXROW][MAXCOL];
void init();
int neighbors(int,int);
void outputMap();
void copyMap();
int main() {
    int row, col;
    char ans;
    init();
    while(1) {
        outputMap();
        for(row = 0; row < MAXROW; row++) {
            for(col = 0; col < MAXCOL; col++) {
                switch (neighbors(row,col)) {
                    case 0:
                    case 1:
                    case 4:
                    case 5:
                    case 6:
                    case 7:
                    case 8:
                    newmap[row][col] = DEAD;
                    break;
                    case 2:
                    newmap[row][col] = map[row][col];
                    break;
                    case 3:
                    newmap[row][col] =ALIVE;
                    break;
                    }
                }
            }
        copyMap();
        printf("
Continue next Generation ? ");
        getchar();
        ans = toupper(getchar());
        if(ans != 'Y') break;
        }
    return 0;
    }
void init() {
    int row, col;
    for(row = 0; row < MAXROW;row++)
        for(col = 0; col < MAXCOL;col++)
        map[row][col] = DEAD;
    puts("Game of life Program");
    puts("Enter x, y where x, y is living cell");
    printf("0 <= x <= %d,0 <= y <= %d
",
    MAXROW-1,MAXCOL-1);
    puts("Terminate with x, y = -1, -1");
    while(1) {
        scanf("%d %d",&row,&col);
        if(0 <= row && row < MAXROW &&
        0 <= col && col < MAXCOL)
            map[row][col] =ALIVE;
        else if(row == -1 || col == -1)
            break;
        else
        printf("(x, y) exceeds map ranage!");
        }
    }
int neighbors(int row, int col) {
    int count = 0, c, r;
    for(r = row-1; r <= row+1;r++)
        for(c = col-1;c <= col+1;c++) {
        if(r < 0 || r >= MAXROW || c < 0 || c >= MAXCOL)
            continue;
        if(map[r][c] ==ALIVE)
            count++;
        }
    if(map[row][col] ==ALIVE)
        count--;
    return count;
    }
void outputMap(){
    int row, col;
    printf("

%20cGame of life cell status
");
    for(row = 0; row < MAXROW;row++) {
        printf("
%20c", ' ');
        for(col = 0; col < MAXCOL;col++)
            if(map[row][col] ==ALIVE) putchar('#');
        else putchar('-');
        }
    }
void copyMap(){
    int row, col;
    for(row = 0; row < MAXROW;row++)
        for(col = 0; col < MAXCOL;col++)
        map[row][col] = newmap[row][col];
    }

拓展和关联

后记

参考书籍

• 《经典算法大全》
• 维基百科