+ 实现康威生命游戏 康威生命游戏介绍

康威生命游戏是一种零玩家游戏，它属于元胞自动机的一种。1970 年，数学家约翰·康威发明了它。生命游戏在一个无限的二维网格上进行，每个格子代表一个细胞，这些细胞有两种状态，即存活或死亡。

细胞的下一个状态由其周围八个邻居细胞的状态来决定。具体规则如下：（康威生命游戏的规则是）

一个存活的细胞周围若有 2 个存活的邻居，该细胞在下一代中会继续存活；一个存活的细胞周围若有 3 个存活的邻居，该细胞在下一代中也会继续存活。

一个死亡的细胞周围有 3 个存活的邻居时，该细胞在下一代会变为存活状态。

在除特定情况外的其他情形里，一个细胞要么一直处于死亡状态，要么会转变为死亡状态。

游戏进行时，细胞群体会历经多代的演化，可能会有以下几种情形：

细胞群体停止了变化，达到了稳定状态。这意味着所有的细胞都遵循规则 1 和规则 2，并且没有细胞死亡或新生。

摆动（振荡）状态：细胞群体存在两种或多种状态，且在这些状态之间循环变化。每过几代，细胞群体就会回到最初的状态。

细胞群体在网格中以整体的方式移动。每过一代，细胞群体的位置会发生改变，然而其形状却保持不变。

处于灭绝状态，原因是所有细胞都已死亡。在这种状态下，倘若没有新细胞被添加进游戏，网格将会一直处于空白状态，因为已经不存在可以复活或新生的细胞了。

细胞群体处于持续变化之中，未呈现出稳定的模式，也未展现出摆动的模式，更未显示出移动的模式。

需要注意的是，康威生命游戏属于确定性游戏。这意味着，只要给定一个初始状态，下一代的状态就能够确定下来，不会依赖于随机因素。也就是说，倘若从相同的初始配置开始，每次运行游戏都会获得相同的结果。所以，上述所描述的所有可能的情况都是可以进行预测的。游戏是确定性的。某些模式可能非常复杂。预测它们的长期行为在实践中可能非常困难。尤其对于大型和复杂的初始配置更是如此。

康威生命游戏的代码

下面给出 + 实现康威生命游戏的代码

关于安装使用可参见

关于安装使用可参见

该游戏操作规则：

按空格键暂停/启动。

左键单击可添加活动单元格，右键单击可删除单元格。

先给出效果图：

代码如下：

import pygame
import numpy as np
# 初始化Pygame
pygame.init()
# 设置窗口大小
width, height = 800, 600
pygame.display.set_mode((width, height)) 这个操作被赋值给了 screen 变量
# 设置颜色
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
GRAY = (200, 200, 200)
# 设置网格大小
rows, cols = 60, 80
cell_size = width // cols
# 创建网格数组
创建一个二维数组 grid，其形状为 (rows, cols)，并初始化为全 0，数据类型为 int。即通过 np.zeros((rows, cols), dtype=int) 来实现。
# 初始化一些细胞为存活状态
grid[28, 37] = 1
grid[28, 38] = 1
grid[29, 39] = 1
grid[30, 40] = 1
grid[31, 41] = 1
grid[32, 39] = 1
grid[32, 40] = 1
grid[32, 41] = 1
# 计算细胞的邻居数量
计算邻居数量。需要给定网格 grid，以及行 row 和列 col。通过对网格中特定位置的邻居进行计数来实现。
    return sum([
grid 中 (row - 1) 对 rows 取余后的值，以及 (col - 1) 对 cols 取余后的值所对应的元素
        grid[(row - 1) % rows, col],
grid 中，行坐标为 (row - 1) 对 rows 取余，列坐标为 (col + 1) 对 cols 取余的位置处的元素
        grid[row, (col - 1) % cols],
        grid[row, (col + 1) % cols],
grid 中，行坐标为 (row + 1) 对 rows 取余后的值，列坐标为 (col - 1) 对 cols 取余后的值所对应的元素
        grid[(row + 1) % rows, col],
grid 中，行坐标为 (row + 1) 对 rows 取余，列坐标为 (col + 1) 对 cols 取余所对应的元素
    ])
# 游戏循环
running = True
pause = True  # 开始时暂停游戏
while running:
    screen.fill(WHITE)
    # 处理事件
对于每个事件：
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
如果事件的类型等于 pygame 的 MOUSEBUTTONDOWN 事件
pygame.mouse 获取到当前鼠标的位置，该位置被分别存储在 col 和 row 变量中。
            col = col // cell_size
            row = row // cell_size
            if event.button == 1:  # 左键
                grid[row, col] = 1
            elif event.button == 3:  # 右键
                grid[row, col] = 0
如果事件的类型是 pygame.KEYDOWN 。
如果事件的键等于 pygame 中的 K_SPACE 键

按空格键可以使游戏暂停，同时按空格键也可以让游戏开始。
    # 绘制网格线
    for row in range(rows):
        for col in range(cols):
rect 等于 pygame 中的 Rect 类，其左上角的坐标为 col 乘以 cell_size，纵坐标为 row 乘以 cell_size，宽度为 cell_size，高度也为 cell_size
            if grid[row, col] == 1:
在屏幕上绘制一个矩形，矩形的颜色是黑色，矩形的位置和大小由 rect 决定。
pygame 用 screen、GRAY、rect 和 1 来绘制网格线，具体是通过 pygame.draw.rect 函数进行绘制的。
    # 更新网格
    if not pause:
        new_grid = grid.copy()
        for row in range(rows):
            for col in range(cols):
邻居数量 = 计算邻居数量(网格, 行, 列)
如果网格中的[row, col]位置的值为 1 并且其邻居们< 2 or neighbors > 3):
                    new_grid[row, col] = 0
如果 grid 数组中位于[row, col]位置的元素为 0 并且其相邻元素的数量为 3
                    new_grid[row, col] = 1
        grid = new_grid
    pygame.display.flip()
    pygame.time.delay(100)
# 退出Pygame
pygame.quit()

代码改进

对这个代码进行修改，以协助这个程序，添加一个功能，即按下 F1 键时能弹出提供游戏帮助信息的对话框。

这里通过创建一个弹出的对话框来展示帮助信息。要注意的是，它和另一个（东西）都有各自的事件循环，在游戏中直接调用可能会引发问题。一种解决办法是采用多线程，把对话框置于一个单独的线程里。

首先，将标准库中的库添加进来。接着，在初始化的部分创建一个变量，这个变量用于存储对话框的状态。

...

=

#接着，创建一个新的函数用于显示对话框：

def ():

= True

as tk

from

root = tk.Tk()

root.() # 隐藏主窗口

.("游戏帮助",

"- 单击鼠标左键放置细胞\n"

"- 单击鼠标右键移除细胞\n"

"- 按空格键开始/暂停游戏\n"

"- 按F1键显示此帮助")

root.()

=

首先，对处理 F1 键按下事件的代码进行修改。接着，让该代码在一个新的线程中运行。最后，通过这样的方式打开对话框。

将

if .type == .:

if .key == .:

= not # 按空格键暂停或开始游戏

部分，改为：

if .type == .:

if .key == .:

= not # 按空格键暂停或开始游戏

如果.key 等于.K_F1，那么就按下 F1 键，并且会弹出提示对话框。

if not :

.(=).()

为照顾新手，下面给出改进后的完整代码：

import pygame
import numpy as np
import threading  #
存储对话框状态的变量是 dialog_open ，且其初始值为 False 。
#接着，创建一个新的函数用于显示对话框
def show_help_dialog():
    global dialog_open
    dialog_open = True
    import tkinter as tk
使用 tkinter 库中的 messagebox
    root = tk.Tk()
    root.withdraw()  # 隐藏主窗口
    messagebox.showinfo("游戏帮助", 
                        "- 单击鼠标左键放置细胞\n"
                        "- 单击鼠标右键移除细胞\n"
                        "- 按空格键开始/暂停游戏\n"
                        "- 按F1键显示此帮助")
    root.destroy()
    dialog_open = False
# 初始化Pygame
pygame.init()
# 设置窗口大小
width, height = 800, 600
screen = pygame.display.set_mode((width, height))
# 设置颜色
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
GRAY = (200, 200, 200)
# 设置网格大小
rows, cols = 60, 80
cell_size = width // cols
# 创建网格数组
grid = np.zeros((rows, cols), dtype=int)
# 初始化一些细胞为存活状态
grid[28, 37] = 1
grid[28, 38] = 1
grid[29, 39] = 1
grid[30, 40] = 1
grid[31, 41] = 1
grid[32, 39] = 1
grid[32, 40] = 1
grid[32, 41] = 1
# 计算细胞的邻居数量
def count_neighbors(grid, row, col):
    return sum([
        grid[(row - 1) % rows, (col - 1) % cols],
        grid[(row - 1) % rows, col],
        grid[(row - 1) % rows, (col + 1) % cols],
        grid[row, (col - 1) % cols],
        grid[row, (col + 1) % cols],
        grid[(row + 1) % rows, (col - 1) % cols],
        grid[(row + 1) % rows, col],
        grid[(row + 1) % rows, (col + 1) % cols]
    ])
# 游戏循环
running = True
pause = True  # 开始时暂停游戏
while running:
    screen.fill(WHITE)
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
        if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            col, row = pygame.mouse.get_pos()
            col = col // cell_size
            row = row // cell_size
            if event.button == 1:  # 左键
                grid[row, col] = 1
            elif event.button == 3:  # 右键
                grid[row, col] = 0
        if event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key == pygame.K_SPACE:
                pause = not pause  # 按空格键暂停或开始游戏
如果事件的键等于 pygame 库中的 K_F1 键，那么就会弹出提示对话框。
                if not dialog_open:
创建一个线程，其目标函数是 show_help_dialog，然后启动该线程。
    # 绘制网格线
    for row in range(rows):
        for col in range(cols):
            rect = pygame.Rect(col * cell_size, row * cell_size, cell_size, cell_size)
            if grid[row, col] == 1:
                pygame.draw.rect(screen, BLACK, rect)
            pygame.draw.rect(screen, GRAY, rect, 1)  # 绘制网格线
    # 更新网格
    if not pause:
        new_grid = grid.copy()
        for row in range(rows):
            for col in range(cols):
                neighbors = count_neighbors(grid, row, col)
                if grid[row, col] == 1 and (neighbors < 2 or neighbors > 3):
                    new_grid[row, col] = 0
                elif grid[row, col] == 0 and neighbors == 3:
                    new_grid[row, col] = 1
        grid = new_grid
    pygame.display.flip()
    pygame.time.delay(100)
# 退出Pygame
pygame.quit()