python - 元胞自动机算法似乎不起作用

Question

我目前正在使用 Python 和 libTCOD(只是为了“渲染”电路板)开发电子仿真软件(一些非常基础的软件)。所以，我有一个 78x47 的 2D 列表，它存储电路板信息(单元类型、ID、状态、坐标......)和一个模拟电线的简单算法(wireworld)。一切似乎都很顺利，除了一件事:“电子”只向电线的左侧移动。所以我认为这可能与它运行算法的方式有关。

WireWorld 电线具有三种可能的状态:导体、尾部或头部。

• Head:状态“2”，下一步变为Tail
• Tail:状态“1”，下一步变为Conductor
• Conductor:状态“0”，是默认状态，如果在 1 个单元格范围内有任何 Head，则更改为 Head

模拟应该如何进行(H 代表头部，t 代表尾部，- 代表电线):

• 第一步:----H----
• 第 2 步:---HtH---
• 第 3 步:--Ht-tH--
• 第四步:-Ht---tH-
• 第 5 步:Ht-----tH
• 第 6 步:t--------t
• 第 7 步:------------

但这是目前发生的事情:

• 第一步:----H----
• 第 2 步:---Ht----
• 第 3 步:--Ht-----
• 第 4 步:-Ht------
• 第 5 步:Ht--------
• 第 6 步:t--------
• 第 7 步:------------

看到了吗？电子头只向导线的左侧移动。

这是我当前的算法代码:

def run(self):
    for DX, DY in ((-1,-1), (-1,+0), (-1,+1), (+0,-1), (+0,+1), (+1,-1), (+1,+0), (+1,+1)):
        if BOARD[self.Y+DY][self.X+DX].STATE == 2 and self.STATE == 0:
            self.STATE = 2
            return True

        if self.STATE == 2:
            self.STATE = 1
        elif self.STATE == 1:
            self.STATE = 0

这就是我运行模拟步骤的方式:

for y in range(BOARD_HEIGHT):
    for x in range(BOARD_WIDTH):
        BOARD[y][x].run()

我是否需要在独立线程中模拟每个单元格？

Answer 1

不需要多线程，您只需要确保在每个模拟步骤中都可以进行多个“-> H”转换。

我从您的代码开始编写了一个最小示例(但类布局略有不同):

class Simul(object):

    def __init__(self, width, height):
        board_1 = [[None for _ in range(width)] for _ in range(height)]
        board_2 = [[None for _ in range(width)] for _ in range(height)]
        self.boards = [board_1, board_2]
        self.current = 0
        self.pretty = {None: ' ', 0: '-', 1: 't', 2: 'H'}
        self.w = width
        self.h = height

    def print_board(self):
        for row in self.boards[self.current]:
            for cell in row:
                print(self.pretty[cell], end='')
            print()

    def run(self):
        BOARD = self.boards[self.current]
        other_board = self.boards[- self.current + 1]
        for row in range(self.h):
            for col in range(self.w):
                cur_cell = BOARD[row][col]
                set_h = False
                for DX, DY in ((-1,-1), (-1,+0), (-1,+1), (+0,-1), (+0,+1),  (+1,-1), (+1,+0), (+1,+1)):
                    try:
                        if BOARD[row+DY][col+DX] == 2 and cur_cell == 0:
                            other_board[row][col] = 2
                            set_h = True
                            break
                    except IndexError:
                        pass

                if set_h:
                    continue

                if cur_cell == 2:
                    other_board[row][col] = 1
                elif cur_cell == 1:
                    other_board[row][col] = 0
                elif cur_cell == 0:
                    other_board[row][col] = 0
        self.current = - self.current + 1




if __name__ == '__main__':
    simul = Simul(10, 5)
    for col in range(10):
        simul.boards[0][3][col] = 0
    for row in range(3):
        simul.boards[0][row][4] = 0
    simul.boards[0][3][4] = 2
    simul.print_board()
    simul.run()
    simul.print_board()

输出:

    -     
    -     
    -     
----H-----

    -     
    -     
    H     
---HtH----