瘟疫建模前期调研之二——生命游戏_生命游戏原理-优快云博客

原理简介
作品展示
代码演示

一、原理简介

1.生命游戏是什么？

（1） 简单地来说，生命游戏其实是一个拓展的细胞自动机。如果不了解细胞自动机的话可以看我写的这个系列的第一篇文章。在之前的细胞自动机中，细胞的初始状态是一行细胞，而生成的细胞是它的下一代，而上一代的细胞我们是进行了保留的。所以上下代都显示在了屏幕上。
（2） 而生命游戏中，也分二维和三维，这里我以二维生命游戏举例：初始细胞是在一个二维平面上展示的。它不再是一行细胞，而是二维平面的细胞。细胞的每一代也不会都保留下来同时展示，下一代的细胞状态将会取代上一代的细胞状态。因此我们看到的将会是，二维平面的细胞，根据某种规则，细胞不断在发生变化的效果。

2.生命游戏和瘟疫建模之间有什么联系？

在这里插入图片描述

瘟疫建模中，倘若我们要模拟疫情的传播过程，了解和学会制作生命游戏是十分重要的。瘟疫建模和生命游戏可以进行类比。细胞相当于瘟疫建模中的人体。细胞的状态可以看作是人是否患病的一种状态。而细胞的每一代的变换，在瘟疫建模中可以体现为人体的患病情况的一种变换过程（从未患病、到感染、到康复）。

3.如何进行生命游戏的设计？

在这里插入图片描述

如果之前已经学会了初等细胞自动机的设计，那么进行生命游戏的设计就很简单了，只需要下以下几个方面进行修改即可：
（1）：细胞的初始状态，不是一行，而是设置为二维的细胞，可以使用二维数组进行存储。
（2）：细胞的下一代状态，应该直接体现在同一组细胞上，取代上一代的细胞，相当于迭代更新。
（3）：细胞的规则设置：邻居的数目增多，应该考虑到和当前细胞所有相邻的一组细胞。二维生命游戏中要考虑8个邻居，三维中要考虑26个邻居。

二、作品展示

（1）图片展示

在这里插入图片描述

（2）动图展示

在这里插入图片描述

（3）视频展示

生命游戏

三、代码演示

1.程序设计思路分析

在这里插入图片描述

2.程序模块介绍

我所设计的生命游戏是三维的生命游戏。细胞的状态用颜色的透明度、不同的颜色来表示。整个程序分为两大部分。第一部分是生命游戏类的设计，第二部分是程序调用重绘函数绘制生命游戏中的细胞的迭代过程。

（1）生命游戏类的设计

在这里插入图片描述

（2）程序整体实现其他的部分

在这里插入图片描述

3.程序展示

//***********************************生命游戏原型+构造函数*************************************
function LifeGame() {
    //创建一个立方体的三维数组
    this.columnlife = columnlife;
    this.rowlife = rowlife;
    this.zlen = zlen;
    newlife=new Array(rowlife);
    for(var i1=0;i1<rowlife;i1++){
        newlife[i1]=new Array(columnlife);
        for(var j1=0;j1<columnlife;j1++){
            newlife[i1][j1]=new Array(zlen);
        }
    }
    this.board = new Array(rowlife);
    for(var i=0;i<rowlife;i++){
        this.board[i]=new Array(columnlife);
        for(var j=0;j<columnlife;j++){
            this.board[i][j]=new Array(zlen);
        }
    }
    this.initLife();
}
//初始化细胞数组
LifeGame.prototype.initLife = function () {
    for (var k = 0; k < this.zlen ; k++) {
        for (var i = 0; i < this.rowlife ; i++) {
            for (var j = 0; j < this.columnlife ; j++) {
                this.board[i][j][k] = Math.round(Math.random());
                newlife[i][j][k] = 0;
            }
        }
    }
};
// 环境光
    function lights() {
        //添加环境光
        var ambientLight = new THREE.AmbientLight("#ffffff", 1.5); //括号内传入指定颜色
        scene.add(ambientLight);
    }
    // 星点
    function stars() {
        var starsGeometry = new THREE.Geometry();
        for (var i = 0; i < 2000; i++) {
            var starVector = new THREE.Vector3(
                THREE.Math.randFloatSpread(1500),
                THREE.Math.randFloatSpread(1500),
                THREE.Math.randFloatSpread(1500)
            );
            starsGeometry.vertices.push(starVector);
        }
        var starsMaterial = new THREE.PointsMaterial({color: 0xffffff});
        var starsPoint = new THREE.Points(starsGeometry, starsMaterial);
        scene.add(starsPoint)
    }