英国数学家约翰·何顿·康威在1970年发明了细胞自动机，它属于一种仿真程序，通过设定一些基本的规则来模拟和显示的图像的自我进化，看起来颇似生命的出生和繁衍过程，故称为“生命游戏”。
完成效果
用到的第三方库
pygame
基本规则
康威生命游戏在网格上进行，有填充的网格代表有生命，或理解成一个细胞，游戏规则只有四条：
1 当周围仅有1个或没有存活细胞时， 原来的存活细胞进入死亡状态。（细胞过于稀少）
2 当周围有2个或3个存活细胞时， 网格保持原样。
3 当周围有4个及以上存活细胞时，原来的存活细胞亦进入死亡状态。（细胞过于拥挤）
4 当周围有3个存活细胞时，空白网格变成存活细胞。（繁殖新细胞）
代码实现
首先定义两个常量，来代表一个细胞（网格）的生或空白的状态：
ALIVE = (124, 252, 0) # 绿色
EMPTY = (0, 0, 0) # 黑色我这里取了个巧，直接用RGB颜色来表示细胞生存或者死亡这两种状态，因为在后面的pygame的展示中，ALIVE的细胞用绿色表示，EMPTY的区域用黑色表示。
下面几个变量是pygame里用到的参数，分别是屏幕的尺寸，x和y方向的网格数量，还有单个细胞的尺寸：
SCREEN_WIDHT = 600
SCREEN_HEIGHT = 600
X = 100 # X方向的网格数量
Y = 100 # Y方向的网格数量
CELL_WIDTH = SCREEN_WIDHT / X
CELL_HEIGHT = SCREEN_HEIGHT / Y现在来定义一个细胞，也就是一个网格：
import pygame
from pygame.locals import *
class Cell:
'''单个细胞'''
def __init__(self, x, y):
self.state = EMPTY
self.rect = Rect(x * CELL_WIDTH, y * CELL_HEIGHT,
CELL_WIDTH, CELL_HEIGHT)
def draw(self, screen):
pygame.draw.rect(screen, self.state, self.rect)细胞的属性很简单，state代表当前状态，我们默认每个细胞初始都是死亡状态；rect属性是用pygame里的Rect对象构建的，表示一个矩形区域。最后有一个方法draw，能够将自身“画”到对应的screen上。
接下来定义整个网格：
class Grid:
def __init__(self, X, Y):
self.X = X
self.Y = Y
self.rows = []
for y in range(Y):
self.rows.append([])
for x in range(X):
self.rows[y].append(Cell(x, y))
def get_state(self, y, x):
return self.rows[y % self.Y][x % self.X].state
def set_state(self, y, x, state):
self.rows[y % self.Y][x % self.X].state = state
def draw(self, screen):
for row in self.rows:
for cell in row:
cell.draw(screen)网格对象的核心是他的rows属性，这是一个二维列表，列表中的每个位置都是一个细胞对象，可以通过坐标（x, y）定位到。另外定义了三个方法，get_state和set_state用来获取和改变某个坐标中的细胞的状态，这里要注意一下，因为细胞自动机会自发扩散进化，所以会出现超出列表长度的情况（就是超出屏幕导致报错），所以列表的下标没有简单的用x，y，而是做成了可以折返的效果。
以下两个模块级函数用于实现生命游戏的逻辑：
def count_neighbors(y, x, get_state):
n_ = get_state(y - 1, x + 0) # North
ne = get_state(y - 1, x + 1) # Northeast
e_ = get_state(y + 0, x + 1) # East
se = get_state(y + 1, x + 1) # Southeast
s_ = get_state(y + 1, x + 0) # South
sw = get_state(y + 1, x - 1) # Southwest
w_ = get_state(y + 0, x - 1) # West
nw = get_state(y - 1, x - 1) # Northwest
neighbor_states = [n_, ne, e_, se, s_, sw, w_, nw]
count = 0
for state in neighbor_states:
if state == ALIVE:
count += 1
return count
def next_state(state, neighbors):
if state == ALIVE:
if neighbors < 2:
return EMPTY
elif neighbors > 3:
return EMPTY
else:
if neighbors == 3:
return ALIVE
return statecount_neighbors函数接收一个坐标和一个获取状态的函数，用来计算该坐标相邻的邻居坐标有多少个存活的细胞；next_state函数描述了生命游戏的核心规则，它接收细胞当前状态和周边邻居坐标中存活的细胞数量，输出下一个状态。有了这两个函数，就可以写单个细胞以及整个网格状态变化的逻辑了。
下面两个模块级函数是设置单个细胞和整个网格的新状态
def step_cell(y, x, get_state, set_state):
state = get_state(y, x)
neighbors = count_neighbors(y, x, get_state)
new_state = next_state(state, neighbors)
set_state(y, x, new_state)
def simulate(grid):
new_grid = Grid(grid.X, grid.Y)
for y in range(grid.Y):
for x in range(grid.X):
step_cell(y, x, grid.get_state, new_grid.set_state)
return new_grid其中，step_cell用来设置下一次细胞的状态，simulate用来返回下一代的网格。
主体代码都已经写好，下面开始测试了：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-400549.html
if __name__ == "__main__":
# pygame初始化的相关内容
pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDHT, SCREEN_HEIGHT))
pygame.display.set_caption('Game Of Live')
framerate = pygame.time.Clock()
# 设定网格的一个初始状态
grid = Grid(X, Y)
grid.set_state(2, 4, ALIVE)
grid.set_state(2, 2, ALIVE)
grid.set_state(3, 3, ALIVE)
grid.set_state(3, 4, ALIVE)
grid.set_state(4, 4, ALIVE)
while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type == QUIT:
pygame.quit()
sys.exit()
grid.draw(screen) # 将网格画到屏幕上
grid = simulate(grid) # 获得下一代网格
pygame.display.update()
framerate.tick(10) # 设置每秒10帧以上实现生命游戏的代码应该是非常简洁清晰的，代码一共也就100行左右，而且只要学一些pygame这个库的最基础知识，就可以实现这个非常神奇的效果。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-400549.html
到了这里，关于100行python代码实现细胞自动机（康威生命游戏）的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
