C (3模式)下康威的生命博弈

Question

这是我的生活游戏程序，我自己创建的，没有参考或同行评审，所以我需要一些评论和评论。我创建了3种模式：

用户模式:程序要求用户输入在板上放置活生物的坐标(x，y)，直到用户输入一个负坐标。

自动模式:程序随机填充的生物，每个细胞有一个十分之一的机会包含一个生物。

混合模式:在自动填充板后，允许用户修改它。

我怎样才能改善这一点？我还在做一个检测“稳定”状态的函数。如果有人知道，请建议。

/**Conway's Game of Life**/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <conio.h>

const int WIDTH = 67;
const int HEIGHT = 47;
const int TRUE = 1;
const int FALSE = 0;

void makingboundarylines (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int cols, rows;
    for (cols =0; cols <WIDTH; cols++)
    {
        board[0][cols] = '_';
        board[HEIGHT -1][cols]= '_';
    }
    for (rows =1; rows <HEIGHT; rows++)
    {
        board[rows][0] = '|';
        board[rows][WIDTH -1] = '|';
    }
}
void fillarray(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int i,j;
    for(i =1; i <HEIGHT-1; i++)
        for(j=1; j <WIDTH-1; j++)
            board[i][j] = ' ';
}
void fillarrayrandomly(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int i, j, num;
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(i =1; i <HEIGHT -1; i++)
        for(j=1; j <WIDTH -1;j++)
        { 
            num = rand()%11;
            if (num == 1)
                board[i][j] = 'O';
            else board[i][j] = ' ';
        }
}
void display2Darray(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
int rows;
int cols;
    for (rows = 0; rows <HEIGHT; rows++)
    {
        for(cols =0; cols <WIDTH; cols++)
            printf ("%3c", board[rows][cols]);
        printf ("\n");
    }
}
void countneighbors (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int neighbors;
    int rows;
    int cols;
    int a, b;
    for (rows =1; rows <HEIGHT; rows++)
    {
        for (cols = 1; cols <WIDTH; cols ++)
        {
            neighbors = 0;
            if (board[rows][cols] == 'O')
            {
                for (a = -1; a <2; a++)
                {
                    for (b = -1; b <2; b++)
                        if (((rows +a) == rows) && ((cols +b) == cols))
                             neighbors = neighbors;
                        else if ((board[rows +a][cols +b] == 'O') ||(board[rows +a][cols +b] == 1) || (board[rows +a][cols +b] == 0))
                            neighbors++;
                }
                if ((neighbors == 2) || (neighbors == 3))
                    board[rows][cols] = 1; /*live*/
                else if ((neighbors < 2) || (neighbors >= 4))
                    board[rows][cols] = 0; /*die*/
            }
        }
    }
}
void checknewborns (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int neighbors;
    int rows;
    int cols;
    int a, b;
    for (rows =1; rows <HEIGHT -1; rows++)
    {
        for (cols = 1; cols <WIDTH -1; cols ++)
        {
            neighbors = 0;
            if (board[rows][cols] == ' ')
            {
                for (a = -1; a <2; a++)
                {
                    for (b = -1; b <2; b++)
                        if (((rows +a) == rows) && ((cols +b) == cols))
                            neighbors = neighbors;
                        else if ((board[rows +a][cols +b] == 'O') || (board[rows +a][cols +b] == 1) || (board[rows +a][cols +b] == 0))
                            neighbors++;
                }
                if ((neighbors == 3))
                    board[rows][cols] = 2; /*newborn*/
            }
        }
    }
}
void anewgeneration (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int rows;
    int cols;
    for (rows =1; rows <HEIGHT -1; rows++)
    {
        for (cols = 1; cols <WIDTH -1; cols ++)
        {
            if (board[rows][cols] == 1)
                board[rows][cols] = 'O';
            else if (board[rows][cols] == 2)
                board[rows][cols] = 'O';
            else if (board[rows][cols] == 0)
                board[rows][cols] = ' ';
        }
    }
}  
int checkforexistence (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int rows;
    int cols;
    int creatures =0;
    for (rows =1; rows <HEIGHT -1; rows++)
    {
        for (cols = 1; cols <WIDTH -1; cols ++)
        {
            if (board[rows][cols] == 'O')
                creatures++;
        }  
    }
    if (creatures == 0)
        return TRUE; /*all creatures died*/
    else return FALSE; /*there are still living creatures*/
}
void playgame (int board[HEIGHT][WIDTH], int numgeneration)
{
    int i, c, check;
    for (i = 1; (i <= numgeneration) && (c != 32); i++)
    {
        system("cls");
        countneighbors(board);
        checknewborns(board);
        anewgeneration(board);
        printf ("Generation: %i\n", i);
        printf ("Hit enter to move to the next generation\n");
        display2Darray(board);
        if(kbhit())
        {
            c = getch();
            if(c == 32)
                break;
        }
        check = checkforexistence(board);
        if ((check= checkforexistence(board)) ==TRUE)
        {
            printf ("\nALL CREATURES HAVE DIED: GAME OVER");
            c = 32;
        }
    }
}
int returnnumber(int anumber)
{
    if  ((anumber >50) || (anumber ==0))
    { 
        printf ("ERROR! The number must be between 1 and 50\n");
        printf ("Please enter a valid number!: ");
        scanf ("%i", &anumber);
        returnnumber(anumber);
    }
    else
        return anumber;
}
void entercoordinates (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int rows = 1;
    int cols =1;
    while ((rows >0) && (cols >0))
    {
        printf ("\nPlease enter x coordinate(a number from 1 to 30): ");
        scanf("%i", &cols);
        cols = returnnumber(cols);
        if (cols >0)
        {
            printf ("Please enter y coordinate(a number from 1 to 50): ");
            scanf("%i", &rows);
            rows = returnnumber(rows);
            if ((rows >0) && (cols >0))
                board[rows][cols] = 'O';
        }
    }
}
void creatingpatterntypes(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int type;
    printf ("\nEnter <1> for creating  a BOX");
    printf ("\nEnter <2> for creating  a BEEHIVE");
    printf ("\nEnter <3> for creating  a TOAD");
    printf ("\nEnter <4> for creating  a SHIP");
    printf ("\nEnter <5> for creating  a GLIDER");
    printf ("\nEnter <6> for creating  a QUEEN BEE SHUTTLE");
    printf ("\nEnter <7> for creating  a PULSAR");
    printf ("\nEnter <8> for creating  a BLINKER");
    printf ("\nEnter <9> for creating  a PENTADECATHLON\n");
    scanf ("%i", &type);

if (type == 1)
{
    board[10][10] = 'O';
    board[10][11] = 'O';
    board[11][10] = 'O';
    board[11][11] = 'O';
}
else if (type == 9)
{
    board[15][10] = 'O';
    board[15][11] = 'O';
    board[15][12] = 'O';
    board[15][13] = 'O';
    board[15][14] = 'O';
    board[15][15] = 'O';
    board[15][16] = 'O';
    board[15][17] = 'O';
    board[15][18] = 'O';
    board[15][19] = 'O';
}
else if (type == 5)
{
    board[28][3] = 'O';
    board[27][4] = 'O';
    board[26][4] = 'O';
    board[27][5] = 'O';
    board[28][5] = 'O';
}
else if (type == 3)
{
    board[18][12] = 'O';
    board[18][13] = 'O';
    board[18][14] = 'O';
    board[19][11] = 'O';
    board[19][12] = 'O';
    board[19][13] = 'O';
}
else if (type == 6)
{
    board[20][28] = 'O';
    board[20][29] = 'O';
    board[21][30] = 'O';
    board[22][31] = 'O';
    board[23][31] = 'O';
    board[24][31] = 'O';
    board[25][30] = 'O';
    board[26][29] = 'O';
    board[26][28] = 'O';
}
else if (type == 7)
{
    board[12][14] = 'O';
    board[13][13] = 'O';
    board[13][14] = 'O';
    board[13][15] = 'O';
    board[14][13] = 'O';
    board[14][15] = 'O';
    board[15][13] = 'O';
    board[15][14] = 'O';
    board[15][15] = 'O';
    board[16][14] = 'O';
}
else if (type == 8)
{
    board[12][12] = 'O';
    board[12][13] = 'O';
    board[12][14] = 'O';
}
else if (type == 4)
{
    board[12][12] = 'O';
    board[12][13] = 'O';
    board[13][12] = 'O';
    board[14][13] = 'O';
    board[14][14] = 'O';
    board[13][14] = 'O';
}
else if (type ==2)
{
    board[12][14] = 'O';
    board[13][13] = 'O';
    board[13][15] = 'O';
    board[14][13] = 'O';
    board[15][14] = 'O';
    board[14][15] = 'O';
    }
}
 void usermode(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int i, generation, c, choice;
    printf ("\nDo you want to insert a particular pattern type? <1> for yes and <0> for no: ");
    scanf ("%i", &choice);
    if (choice == 1)
    {
        creatingpatterntypes(board);
        display2Darray(board);
    }
    else
    {
        entercoordinates(board);
        display2Darray(board);
    }

    printf ("\nPlease select a number of generation: ");
    scanf ("%i", &generation);

    playgame(board, generation);
}
void automaticmode(int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int i, generation, c;
    fillarrayrandomly(board);
    display2Darray(board);
    printf ("\nPlease select a number of generation: ");
    scanf ("%i", &generation);

    playgame(board, generation);
}
void hybridmode (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    int i, generation, c;
    fillarrayrandomly(board);
    display2Darray(board);
    entercoordinates(board);
    system("cls");
    display2Darray(board);

    printf ("\nPlease select a number of generation: ");
    scanf ("%i", &generation);

    playgame(board, generation);
}

int main (void)
{
    //printf ("hello. world\n");
    int board[HEIGHT][WIDTH], mode;
    makingboundarylines(board);
    fillarray(board);

    printf ("CONWAY'S GAME OF LIFE\n\n");
    printf ("Please hit space to terminate the program, hit enter to move to the next generation\n");
    printf ("Please enter <1> for User Mode, <2> for Automatic Mode and <3> for Hybrid Mode: ");
    scanf ("%i", &mode);

if (mode == 1)
    usermode(board);
else if (mode == 2)
    automaticmode(board);
else if (mode ==3)
    hybridmode(board);

return 0;
}

Answer 1

我将继续@chux停下来的地方，而不是重新处理已经提出的任何问题。

一般来说，您的函数名是相当具有描述性的。描述函数名使得您不需要那么多文档--让代码文档本身。然而，在这一职能方面却缺乏：

int checkforexistence (int board[HEIGHT][WIDTH])
{
    //...
    if (creatures == 0)
        return TRUE; /*all creatures died*/
    else return FALSE; /*there are still living creatures*/
}

当我调用这个函数：if (checkfirexistence(board)) ...时，不清楚我到底在测试什么。如果没有这两个注释，这个函数的TRUE/FALSE输出是没有意义的，但是当我调用该函数时，我看不到那些注释，所以我需要找到这个函数来找出它做了什么。我建议您将此函数命名为areallcreaturesdead()。现在，我们立即清楚了TRUE返回值的含义。

我还建议您在这些长名称中使用骆驼格，因为(至少对我来说)可以更容易地阅读它们。checkForExistence、areAllCreaturesDead等。

在playgame()中，您有：

for (i = 1; (i <= numgeneration) && (c != 32); i++)
{
    //...
    check = checkforexistence(board);
    if ((check= checkforexistence(board)) ==TRUE)
    {
        printf ("\nALL CREATURES HAVE DIED: GAME OVER");
        c = 32;
    }
}

这里有一个冗余行、一个冗余赋值和一个冗余比较(if (checkforexistence(board))就足够了)。如果是TRUE，则打印一条消息，并设置c，然后继续循环。目前还不清楚为什么循环还在继续。要理解将c设置为32会破坏循环，就必须查看循环条件，它有两个不同的比较。为什么不使用break语句显式地中断循环呢？在相同的循环中，您也会更早地这样做：

for (i = 1; i <= numgeneration; i++)           // simple for loop, easy to read
{
    //...
    if (areAllCreaturesDead(board))            // simple test, obvious what it means
    {
        printf ("\nALL CREATURES HAVE DIED: GAME OVER");
        break;                                 // obvious break from the loop
    }
}

这里的关键字是“明显的”。您所做的一切都应该是显而易见的，这样您就不需要在代码中添加注释来解释它所做的事情，这样您就可以快速地阅读代码来理解结构和逻辑，这样but就不会隐藏，而是会被迫在公开的地方捕获它们。

下一个职能也相当不明确：

int returnnumber(int anumber)
{
    if  ((anumber >50) || (anumber ==0))
    { 
        printf ("ERROR! The number must be between 1 and 50\n");
        printf ("Please enter a valid number!: ");
        scanf ("%i", &anumber);
        returnnumber(anumber);
    }
    else
        return anumber;
}

它的名称如下：

printf ("\nPlease enter x coordinate(a number from 1 to 30): ");
scanf("%i", &cols);
cols = returnnumber(cols);

因此，您需要在这里使用scanf两次。我建议一个函数从用户那里获取一个数字并返回它：

int getNumber(const char* prompt) {
   int number = 0;
   printf(prompt);
   do {
      if (scanf("%i", &number) != 1) {
         exit(EXIT_FAILURE);
      }
   } while ((number > 50) || (number == 0));
   return number;
}

你这样称呼它：

cols = getNumber("\nEnter x coordinate (a number from 1 to 30, negative to finish): ");

在函数creatingpatterntypes()中，有一个很长的if ... else if ... else if ...列表。这是switch语句的完美候选：

switch (type) {
   case 1:
      //...
      break;
   case 2:
      //...
      break;
   case //... 
}

请注意，对类型代码进行排序也是有意义的，因此，如果需要修改或修复特定代码，很容易找到它。

在main中也是如此，您可以打开一个mode值。

在main中，在一行中定义了两个变量：

int board[HEIGHT][WIDTH], mode;

我认为在不同的行中将它们分开会更容易理解。特别是由于定义的两个变量类型并不完全相同，一个是int数组，一个是int。这样做更好：

int board[HEIGHT][WIDTH];
int mode;

您还可以使用typedef来避免在所有这些函数调用中重复使用int [HEIGHT][WIDTH]位：

typedef int Board[HEIGHT][WIDTH];
//...
Board board;

Answer 2

我怎样才能改善这一点？

格式好，文档

少

每个函数的注释对于描述函数的意图都有很大的帮助。

避免过多或太少文档的陷阱。医生应该传达功能的总体目标，等等。

避免非标准包含文件

#include <conio.h>调用一个非标准的C库包含文件。为了获得最大的可移植性，请避免这样做，然后编写围绕kbhit()的代码，等等。

无意义分配

为什么neighbors = neighbors;和;？

未使用参数

uint8_t ctx_id等不在static bool ctx_get_ip2(const char *qiact_reply, uint8_t ctx_id, struct ip_addr *ctx_ip), getch()中使用。为什么要把它传过去？

i和c在usermode()和automaticmode()中也是如此。

所有这些都是在我的编译器.

上启用大量警告的情况下检测到的。

节省时间！！

启用所有编译警告并生成警告自由编译--或者使用更好的编译器。

gcc -std=c11 -O3 -g3 -pedantic -Wall -Wextra -Wconversion

不可维护代码

认识到这60行代码是弱的。不知何故，测试应该更简洁地编码。

 if (type == 1) {
    board[10][10] = 'O';
    board[10][11] = 'O';
    .... // 50+ lines
    board[14][13] = 'O';
    board[15][14] = 'O';
    board[14][15] = 'O';

提示:任何时候代码都是重复的，请考虑一些循环。

避免失败的scanf()

下面是赤裸的。如果扫描失败，其余的代码就会被怀疑。

scanf("%i", &type);

相反，使用一些代码验证成功。

if (scanf("%i", &type) != 1) {
  puts("I'm going home now due to bad input.")'
  exit(EXIT_FAILURE);
}

你真的想要"%i"而不是"%d"吗？

使用#define是很好的

它很好地避免了神奇数字的陷阱。

srand()

通常，应该通过任意调用代码来调用srand() (通常只调用一次)，而不是由助手函数(如fillarrayrandomly() )调用。

将代码与测试

分离

需要从测试代码和“生命游戏”代码中定义一个更亮的线条。

代码重用是编码过程中的首要任务。把其他人的“生命游戏”弄清楚。

避免输出依赖项

小调:下面假设输出是行缓冲的。高可移植性并不是假设。阅读前冲洗一下。

printf ("\nEnter <9> for creating  a PENTADECATHLON\n");
fflush(stdout);
scanf ("%i", &type);

\n在结尾处

与其在输出时使用'\n'，不如在creatingpatterntypes()的末尾使用它。

没有理由不这么做

printf ("\n" \ 
  "Enter <1> for creating  a BOX\n"
  "Enter <2> for creating  a BEEHIVE\n"
  ...
  "Enter <9> for creating  a PENTADECATHLON\n");

const

像void display2Darray(int board[HEIGHT][WIDTH])这样的函数应该是void display2Darray(const int board[HEIGHT][WIDTH])，以允许更大的应用程序、一些优化和更清晰的意图。

总体

正是这些小事情抑制了对代码的更大方面的良好审查。换句话说，我希望这些小问题不那么普遍，这样我们就可以把重点放在更大的问题上。