康威生命游戏简介

2023/7/2 21:42:39
细胞自动机 ,康威生命游戏

康威生命游戏简介

康威生命游戏(Conway's Game of Life),通常简称为“生命游戏”,是由英国数学家约翰·霍顿·康威(John Horton Conway)在1970年发明的。它是一种零玩家游戏,意味着其演化不需要玩家干预,初始状态设置完成后,游戏会根据规则自动进行。

生命游戏规则

生命游戏在一个二维网格上进行,每个格子称为一个“细胞”,细胞有两种状态:活着(用黑色方块表示)或死亡(用白色方块表示)。游戏通过一系列的“代”演化,每一代的细胞状态取决于其邻居的状态。具体规则如下:

  1. 任何一个活细胞
    • 如果有2或3个活邻居,继续存活。
    • 如果活邻居少于2个,则因人口过少而死亡。
    • 如果活邻居多于3个,则因人口过多而死亡。
  2. 任何一个死细胞
    • 如果正好有3个活邻居,则变为活细胞。

这些简单的规则能够产生复杂而有趣的模式,包括静止的图形、振荡的图形以及具有移动能力的图形。

经典图形示例

  • 静止图形:稳定不变的图形,例如“块”(Block)。
  • 振荡图形:周期性变化的图形,例如“灯笼”(Beacon)。
  • 飞船:可以在网格中移动的图形,例如“滑翔机”(Glider)。

生命游戏的变种

尽管康威的原始生命游戏规则已经非常有趣,但许多研究者和爱好者提出了各种变种,使得游戏更加丰富多彩。以下是一些常见的变种:

  1. 高尔顿细胞自动机(Highlife)

    • 规则与生命游戏类似,但多了一个新生条件:除了3个活邻居,新生也可由6个活邻居产生。这种规则下最著名的图形是“复制器”(Replicator),它能复制自身。
  2. Day & Night

    • 该规则对称地考虑了白天和夜晚两种状态。一个细胞如果有3个或4个活邻居会保持当前状态;如果有6、7或8个活邻居,则会切换状态。
  3. 规则30(Rule 30)

    • 这是斯蒂芬·沃尔夫勒姆(Stephen Wolfram)提出的单维细胞自动机规则。与生命游戏不同,它在一维线上演化,适用于生成复杂的分形图案。
  4. Brian's Brain

    • 细胞有三种状态:活跃、休眠和死亡。活跃细胞变为休眠,休眠细胞变为死亡,死亡细胞若有两个活邻居则变为活跃。

游戏操作

  1. 鼠标左键绘制,鼠标右键拖动画布,滚轮缩放画布
  2. Stop/Auto停止、自动迭代
  3. Next手动迭代
  4. Clean清除所有画布以及迭代数据
  5. Rule1: 康威生命游戏逻辑
  6. Rule2: 当周围有2、3、4个活邻居时,保持存活或由死而生。该模式有无线蔓延的倾向,注意别卡死了
  7. Rule3: 当周围有2、3、6个活邻居时,保持存活或由死而生。