我如何激发蟒蛇的森林火灾？

Question

我目前正在做一个学习python的小项目。该项目创建一个随机森林，然后设置森林着火，以刺激森林火灾。所以我设法用一个函数创建了这个林子。森林只是一个0和1的数组。0代表水，1代表一棵树。

所以现在我真的被困在如何用我的阵列来激发森林大火上了。我知道如何引发和蔓延火灾背后的逻辑，但我不知道该如何将其写成代码。

逻辑是：

1. 我会用2来表示一场火灾，用3来代表被烧毁的区域。因此，当树木被烧毁时，数组中的所有1s都会变成2，然后是3。水，以0表示，不会受到影响。我认为这部分需要用一个循环来完成。因此，循环的一个迭代将改变1到2，然后下一个for-循环将改变2到3，并重复到数组的末尾。
2. 火灾需要从森林的中心开始，所以我需要计算数组中心的位置索引，并检查是否为1，而不是0来引发火灾。这可以用如果-否则的条件来完成。
3. 然后火就会向北、南、东、西等方向向邻接的1s扩散。

所以我很难写出循环，把1替换成2，然后用3来代替，这样它就从一棵树扩散到另一棵树。

我成功地编写了一个函数来创建随机林。问题是把森林放火焚烧。我试着写了一些for-循环，但我真的不知道该如何处理这个问题。

#Define parameters for createForest Function. Sets the parameters for the forest too.
width = int(5) 
height = int(5) 
density = float(0.7) # probability of spawning a tree 
forest = [[]]

#Making a random forest
def createForest(width, height, density): 
    forest = np.random.choice(2, size=(width, height), p=[(1-density), density]) 
    return forest

print(createForest(width, height, density))
forest = createForest(width, height, density) # updates forest into the list

这将以随机顺序打印出0和1的数组：

[[1 0 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]
 [0 0 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]]

Answer 1

不是为你解决整个问题，而是带走所有的乐趣，但我相信缺失的部分是np.where

import numpy as np
forest = np.random.randint(0, 2, (10,10))
x, y = np.where(forest == 1)
print(x)  # up down
print(y)  # left right

该函数在矩阵中输出x，y坐标，用于在相邻单元格(坐标)中执行测试和操作。

您可以这样组合这些坐标对来迭代它们：

coord_pairs = np.vstack((x,y))
coord_pairs.shape  # (2, 48)
coord_pairs[0,:]  # x
coord_pairs[1,:]  # y

for k in range(coord_pairs.shape[1]):
    print(f"x:{coord_pairs[0,k]}, y:{coord_pairs[1,k]}")

state management as explained in this other answer on your question也是必需的。

Answer 2

您正在实现一个元胞自动机，为了模拟这个过程，您需要为您的工作创建一个数组的副本。基本算法的工作方式如下：

new_state = state.copy()
for i in range(height):
    for j in range(width):
        new_state[i,j] = calculate_new_cell(state, i, j)

state = new_state

( calculate_new_cell(state, i, j)函数依赖于元胞自动机的规则。)