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  • 沃尔夫勒姆自动机时空图输出 C语言实现

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <time.h>
      4 #include <conio.h>
      5 
      6 
      7 //行宽度
      8 #define ROW_LEN 38
      9 
     10 
     11 //比特位域结构
     12 typedef struct bits bits;
     13 struct bits{
     14 
     15     unsigned int c0 : 1;
     16     unsigned int c1 : 1;
     17     unsigned int c2 : 1;
     18     unsigned int c3 : 1;
     19     unsigned int c4 : 1;
     20     unsigned int c5 : 1;
     21     unsigned int c6 : 1;
     22     unsigned int c7 : 1;
     23 };
     24 
     25 
     26 //行类型
     27 typedef bits row[( ROW_LEN + 7 ) / 8];
     28 
     29 
     30 //读取行中元胞
     31 unsigned int get_cell( row rw, int x ){
     32 
     33     unsigned int re = 0;
     34 
     35 
     36     if( x < -1 || x > ROW_LEN ){
     37 
     38         puts( "get_cell: 坐标错误." );
     39 
     40         return re;
     41     }
     42 
     43     if( -1 == x ){
     44 
     45         x = ROW_LEN - 1;
     46     }
     47 
     48     if( ROW_LEN == x ){
     49 
     50         x = 0;
     51     }
     52 
     53 
     54     switch( x % 8 ){
     55 
     56         case 0:{
     57 
     58             re = rw[x / 8].c0;
     59                }break;
     60 
     61         case 1:{
     62 
     63             re = rw[x / 8].c1;
     64                }break;
     65 
     66         case 2:{
     67 
     68             re = rw[x / 8].c2;
     69                }break;
     70 
     71         case 3:{
     72 
     73             re = rw[x / 8].c3;
     74                }break;
     75 
     76         case 4:{
     77 
     78             re = rw[x / 8].c4;
     79                }break;
     80 
     81         case 5:{
     82 
     83             re = rw[x / 8].c5;
     84                }break;
     85 
     86         case 6:{
     87 
     88             re = rw[x / 8].c6;
     89                }break;
     90 
     91         case 7:{
     92 
     93             re = rw[x / 8].c7;
     94                }break;
     95     }
     96 
     97 
     98     return re;
     99 }
    100 
    101 
    102 //修改行中元胞
    103 void set_cell( row rw, int x, unsigned int v ){
    104 
    105 
    106     if( x < -1 || x > ROW_LEN ){
    107 
    108         puts( "set_cell: 坐标错误." );
    109 
    110         return;
    111     }
    112 
    113     if( -1 == x ){
    114 
    115         x = ROW_LEN - 1;
    116     }
    117 
    118     if( ROW_LEN == x ){
    119 
    120         x = 0;
    121     }
    122 
    123 
    124     v = v % 2;
    125 
    126 
    127     switch( x % 8 ){
    128 
    129         case 0:{
    130 
    131             rw[x / 8].c0 = v;
    132                }break;
    133 
    134         case 1:{
    135 
    136             rw[x / 8].c1 = v;
    137                }break;
    138 
    139         case 2:{
    140 
    141             rw[x / 8].c2 = v;
    142                }break;
    143 
    144         case 3:{
    145 
    146             rw[x / 8].c3 = v;
    147                }break;
    148 
    149         case 4:{
    150 
    151             rw[x / 8].c4 = v;
    152                }break;
    153 
    154         case 5:{
    155 
    156             rw[x / 8].c5 = v;
    157                }break;
    158 
    159         case 6:{
    160 
    161             rw[x / 8].c6 = v;
    162                }break;
    163 
    164         case 7:{
    165 
    166             rw[x / 8].c7 = v;
    167                }break;
    168     }
    169 }
    170 
    171 
    172 //演化行中元胞
    173 unsigned int evo_cell( row rw, int x, unsigned char tab ){
    174 
    175     unsigned char num = 0;
    176 
    177 
    178     if( x < 0 || x > ROW_LEN - 1 ){
    179 
    180         puts( "evo_cell: 坐标错误." );
    181 
    182         return 0;
    183     }
    184 
    185 
    186     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x - 1 );
    187     num <<= 1;
    188     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x );
    189     num <<= 1;
    190     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x + 1 );
    191 
    192 
    193     return ( tab >> num ) & 0x01;
    194 }
    195 
    196 
    197 //演化行到另外一个行
    198 void evo_row( row rw1, row rw2, unsigned char tab ){
    199 
    200     int x;
    201 
    202 
    203     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
    204 
    205         set_cell( rw2, x, evo_cell( rw1, x, tab ) );
    206     }
    207 }
    208 
    209 
    210 //随机初始化行
    211 void rand_row( row rw ){
    212 
    213     int x;
    214 
    215 
    216     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
    217 
    218         set_cell( rw, x, rand() % 2 );
    219     }
    220 }
    221 
    222 
    223 //显示行
    224 void display_row( row rw ){
    225 
    226     int x;
    227 
    228 
    229     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
    230 
    231         printf( "%s", get_cell( rw, x ) ? "" : "  " );
    232     }
    233 
    234     printf( "
    " );
    235 }
    236 
    237 
    238 
    239 //规则选择,这里选择为规则30,随机产生等腰三角形
    240 //这种自动机是一种随机数算法的根基
    241 #define TYPE_ID 30
    242 
    243 
    244 //主函数
    245 int main( int argc, char * argv[] ){
    246 
    247     row rw1, rw2;
    248 
    249 
    250     srand( ( unsigned int )time( NULL ) );
    251 
    252     rand_row( rw1 );
    253 
    254 
    255     while( 1 ){
    256 
    257         display_row( rw1 );
    258 
    259         _getch();
    260 
    261         evo_row( rw1, rw2, TYPE_ID );
    262 
    263         display_row( rw2 );
    264 
    265         _getch();
    266 
    267         evo_row( rw2, rw1, TYPE_ID );
    268     }
    269 
    270     return 0;
    271 }

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