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康威的生命游戏

2020-06-30

电脑报 2020年17期
关键词:规则游戏

当代最伟大的数学家之一英国数学家约翰·霍顿·康威(John Horton Conway)因新冠肺炎逝世,享年82岁。他在群论、数论、代数、几何拓扑、理论物理、组合博弈论和几何等领域,做出了重大贡献。(如图1)

约翰·霍顿·康威(1937—2020)

这位天才数学家在剑桥研究数学同时还热爱着游戏,他把大把时间用在了玩游戏,发明小游戏,或者改写那些他认为无聊的游戏的规则上。

回看康威一生对数学做出的数不清的贡献中,游戏在其中占据了很大的比重。其中最著名的一个游戏,就是在1970年发明的生命游戏(Conways Game of Life)。(如图2)

生命游戏

这是一种可以模拟自然界的生命演化的游戏,它是第一个元胞自动机。在这个二维世界中,每个方格可以居住一个“生”和“死”状态的细胞,用黑和白来表示。细胞的生死存续受到周围8格的影响。

1.繁殖:如果一个细胞周围有3个细胞为生,则该细胞为生(即该细胞若原先为死,则转为生,若原先为生,则保持不变) 。

2. 稳定:如果一个细胞周围有2个细胞为生,则该细胞的生死状态保持不变。

3. 拥挤:在周围细胞高于3个的情况下,则该细胞因拥挤而死(即该细胞若原先为生,则转为死,若原先为死,则保持不变)。

4. 孤独:在周围细胞低于2个的情况下,则该细胞因孤独而死(即该细胞若原先为生,则转为死,若原先为死,则保持不变)。

生命游戏的规则基于相鄰细胞的ON或OFF数目。为了简化这些规则的应用,可以只计算出处于 ON 状态的相邻细胞总数。这几条规则用Python代码表示如图。(如图3)

if 周围细胞小于2或 周围细胞大于3 则 该细胞 OFF

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