1. 生命游戲是什么

生命游戲是英國(guó)數(shù)學(xué)家約翰?何頓?康威在1970年發(fā)明的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)。它包括一個(gè)二維矩形世界，這個(gè)世界中的每個(gè)方格居住著一個(gè)活著的或死了的細(xì)胞。一個(gè)細(xì)胞在下一個(gè)時(shí)刻生死取決于相鄰八個(gè)方格中活著的或死了的細(xì)胞的數(shù)量。如果相鄰方格活著的細(xì)胞數(shù)量過(guò)多，這個(gè)細(xì)胞會(huì)因?yàn)橘Y源匱乏而在下一個(gè)時(shí)刻死去；相反，如果周圍活細(xì)胞過(guò)少，這個(gè)細(xì)胞會(huì)因太孤單而死去。

規(guī)則看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但卻能演繹出無(wú)窮無(wú)盡的內(nèi)容。

滑翔者：每4個(gè)回合"它"會(huì)向右下角走一格。雖然細(xì)胞早就是不同的細(xì)胞了，但它能保持原本的形態(tài)。

輕量級(jí)飛船：它的周期是4，每2個(gè)回合會(huì)向右邊走一格。

脈沖星：它的周期為3，看起來(lái)像一顆周期爆發(fā)的星星。

更復(fù)雜的圖案。

來(lái)體會(huì)一下這些作品的腦洞以及震撼：

史詩(shī)般的生命游戲 http://www.iqiyi.com/w_19rsq435c9.html

用生命游戲?qū)崿F(xiàn)生命游戲：http://www.bilibili.com/video/av616329/index.html

2. Console版：一個(gè)簡(jiǎn)單的Python實(shí)現(xiàn)

生命游戲的規(guī)則其實(shí)很簡(jiǎn)單。我們可以把計(jì)算機(jī)中的宇宙想象成是一堆方格子構(gòu)成的封閉空間，尺寸為N的空間就有N*N個(gè)格子。

而每一個(gè)格子都可以看成是一個(gè)生命體，每個(gè)生命都有生和死兩種狀態(tài)，如果該格子生就顯示藍(lán)色，死則顯示白色。每一個(gè)格子旁邊都有鄰居格子存在，如果我們把3*3的9個(gè)格子構(gòu)成的正方形看成一個(gè)基本單位的話，那么這個(gè)正方形中心的格子的鄰居就是它旁邊的8個(gè)格子。

每個(gè)格子的生死遵循下面的原則：

1． 如果一個(gè)細(xì)胞周圍有3個(gè)細(xì)胞為生（一個(gè)細(xì)胞周圍共有8個(gè)細(xì)胞），則該細(xì)胞為生（即該細(xì)胞若原先為死，則轉(zhuǎn)為生，若原先為生，則保持不變） 。

2． 如果一個(gè)細(xì)胞周圍有2個(gè)細(xì)胞為生，則該細(xì)胞的生死狀態(tài)保持不變；

3． 在其它情況下，該細(xì)胞為死（即該細(xì)胞若原先為生，則轉(zhuǎn)為死，若原先為死，則保持不變）

設(shè)定圖像中每個(gè)像素的初始狀態(tài)后依據(jù)上述的游戲規(guī)則演繹生命的變化，由于初始狀態(tài)和迭代次數(shù)不同，將會(huì)得到令人嘆服的優(yōu)美圖案。

我們用#代表活的細(xì)胞，空格表示死的細(xì)胞，那么我們可以用控制臺(tái)打印字符、清屏來(lái)模擬生命游戲。我的代碼在github上：

https://github.com/Pleiades0428/GameOfLife/blob/master/Demo/gameOfLife.py

游戲世界尺寸為60x20，隨機(jī)生成初始狀態(tài)，循環(huán)邊界，按任意鍵進(jìn)入下一幀，q退出。

單純的看這段程序，好像并沒(méi)有什么問(wèn)題，代碼邏輯正確、清晰。

效果圖：

3. Python列表生成式

我們來(lái)嘗試一些python的高級(jí)特性，比如列表生成式。

例如，在生成初始值時(shí)，我們一般這樣寫：

            
screen = []
width = 60
height = 20
def Init():
 for i in range(height):
  line = []
  for j in range(width):
   if random.random() > 0.8:
    line.append('#')
   else:
    line.append(' ')
  screen.append(line)
          

如果用列表生成式，我們可以這樣寫：

            
 def Init():
  global screen
  screen = [['#' if random.random() > 0.8 else ' ' for i in range(width)] for j in range(height)]
          

注意這里必須用global聲明，否則screen將默認(rèn)作為函數(shù)內(nèi)的局部變量。這里用了兩層列表生成式來(lái)生成一個(gè)二維數(shù)組。

列表生成式很好很強(qiáng)大，如果用好能大大提高效率。但會(huì)犧牲一定的可讀性，如果單個(gè)表達(dá)式寫的過(guò)于復(fù)雜，那就變成write-only了。尤其是在團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)情況下，可讀性日益重要。

重寫后的代碼：

https://github.com/Pleiades0428/GameOfLife/blob/master/Demo/gameOfLife.1.py

如果僅僅是作為練習(xí)，這樣就已經(jīng)足夠好了，簡(jiǎn)潔易讀。

4. 重構(gòu)：面向?qū)ο笈c重用

可是我們還不能滿足，我們來(lái)給生命插上面向?qū)ο蟮某岚颍谀K化的天空中翱翔。對(duì)，就是讓他跟別的模塊搞對(duì)象！

先來(lái)定義一個(gè)類GameOfLifeWorld，之前那些丑陋的全局變量，讓他們統(tǒng)統(tǒng)變成成員變量，再也不能在外興風(fēng)作浪。

            
class GameOfLifeWorld:

 width = 100
 height = 100
 cells = []
…略
          

然后把UI層剝離，只保留游戲的核心邏輯。

代碼：

https://github.com/Pleiades0428/GameOfLife/blob/master/Demo/gameOfLifeWorld.py

5. GUI：Tkinter的調(diào)用

有了上一步的鋪墊，我們終于可以讓Tkinter粉墨登場(chǎng)了。Tkinter是著名的UI庫(kù)，Python自帶的Tkinter是一個(gè)精簡(jiǎn)版，不過(guò)也夠我們用的了。

我們這里用到的主要是Canvas，Button控件。Canvas畫布用來(lái)繪制游戲區(qū)，Button用來(lái)交互。

代碼：

https://github.com/Pleiades0428/GameOfLife/blob/master/Demo/gameOfLifeWorld.py

效果：

以上就是這樣，項(xiàng)目我還會(huì)繼續(xù)改進(jìn)，希望大家喜歡。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。