Python -生命游戏

Question

以下是我在Python中实现的John的“生命游戏”：

from copy import deepcopy

def countSurrounding(board, row, cell):
    SURROUNDING = ((row - 1, cell - 1),
                   (row - 1, cell    ),
                   (row - 1, cell + 1),
                   (row    , cell - 1),
                   (row    , cell + 1),
                   (row + 1, cell - 1),
                   (row + 1, cell    ),
                   (row + 1, cell + 1))
    count = 0
    for row, cell in SURROUNDING:
        if isInRange(board, row, cell) and board[row][cell] == True:
            count += 1
    return count

def isInRange(board, row, cell):
    return 0 <= row < len(board) and 0 <= cell < len(board[0])

def nextGeneration(board):
    nextBoard = deepcopy(board)
    for row in range(len(board)):
        for cell in range(len(board[0])):
            if board[row][cell] == True and countSurrounding(board, row, cell) not in (2, 3):
                nextBoard[row][cell] = False
            elif board[row][cell] == False and countSurrounding(board, row, cell) == 3:
                nextBoard[row][cell] = True
    return nextBoard

def printBoard(board):
    for row in board:
        for cell in row:
            if cell == True:
                print("#", end = "")
            else:
                print(".", end = "")
        print()
    print()

def main():
    board = [[False, False, False, False, False, False, False, False, False],
             [False, False, False, True , False, False, False, False, False],
             [False, True , False, True , False, False, False, False, False],
             [False, False, True , True , False, False, False, False, False],
             [False, False, False, False, False, False, False, False, False],
             [False, False, False, False, False, False, False, False, False],
             [False, False, False, False, False, False, False, False, False],
             [False, False, False, False, False, False, False, False, False],
             [False, False, False, False, False, False, False, False, False]]
    for i in range(10):
        printBoard(board)
        board = nextGeneration(board)

main()

有人能建议对我的代码进行优化吗？

谢谢

Answer 1

1.对代码

的注释

1. 你在打给main()的电话上没有警卫。这使得使用交互式解释器调试程序变得更加困难:一旦模块被导入，它就调用main()并开始运行。最好派个警卫：if __name__ == '__main__'：main()
2. 这个程序由持久化状态(板)和对该状态的一组操作组成。因此，它迫切需要以类的形式实现。有关如何做到这一点，请参见第3节。
3. 观察在终端上运行的元胞自动机的进展是非常乏味的。这是一种真正需要使用像PyGame这样的图形工具箱来绘制和动画的程序。有关如何做到这一点，请参见第4节。
4. 几乎没有必要显式地将值与True或False进行比较。代替: if单元格==真:您可以写: if单元格:和代替: if board划 == False:您可以写:如果不是板划：
5. 像这样的巨大的价值块很难输入，也很难检查。板= [假，假，假，真，假，假，假，假，假，假，真，假，假，假，假，假，假，假，假，假，假，假]最好画一幅“图片”，并编写一些代码，将其解码为您想要的值:滑动器=‘’.‘o.o ..oo’参见下面第3节中的paste方法，以了解如何解码这种图片。

2.建议

1. 当你有这样一个程序操作一个二维的单元格数组时，如果你把二维数组表示为一个一维列表，它通常会简化一些事情。然后，一个单元格可以用单个数字而不是一对来表示；查找的形式是array[cell]而不是array[x][y]，相邻的单元可以通过简单的算术操作找到。
2. 这是生命游戏的一个特点，在大多数情况下，几乎没有细胞在改变。您可以利用这一事实来加快更新操作。与其检查所有单元格是否需要更新，不如维护一组需要查看的单元格。每当你改变一个细胞从活到死，反之亦然，添加它，以及它的所有邻居，到集合。在更新操作中，只查看在上一次更新操作过程中添加到集中的单元格。这意味着您不必复制整个世界，每个更新:您只需要一个副本的信息(活性和邻居计数)有关的细胞在集合。
3. 类似地，每次更新单元格时，您都可以保持一个包含这些邻居计数的数组，并在单元格发生更改时更新该数组，而不是每次更新活邻居的数量。

3.订正代码

from itertools import product

class Life(object):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height
        cells = (width + 2) * (height + 2)
        self.live = [False] * cells
        self.in_bounds = [True] * cells
        self.neighbours = [0] * cells
        for i in range(width + 2):
            self.in_bounds[i] = self.in_bounds[-i] = False
        for j in range(height):
            k = (j + 1) * (width + 2)
            self.in_bounds[k - 1] = self.in_bounds[k] = False
        self.neighbourhood = [y * (width + 2) + x
                              for x, y in product((-1, 0, 1), repeat=2)
                              if x or y]
        self.needs_update = set()

    def cell(self, x, y):
        """Return the cell number corresponding to the coordinates (x, y)."""
        return (self.width + 2) * (y + 1) + x + 1

    def set(self, p, value):
        """Set cell number 'p' to 'value' (True=live, False=dead)."""
        if value != self.live[p] and self.in_bounds[p]:
            self.live[p] = value
            self.needs_update.add(p)
            adjust = 1 if value else -1
            for n in self.neighbourhood:
                n += p
                if self.in_bounds[n]:
                    self.neighbours[n] += adjust
                    self.needs_update.add(n)

    def update(self, steps=1):
        """Update the world by 'steps' generations (default: 1)."""
        for _ in range(steps):
            u = [(p, self.live[p], self.neighbours[p]) for p in self.needs_update]
            self.needs_update = set()
            for p, live, neighbours in u:
                if live and not 2 <= neighbours <= 3:
                    self.set(p, False)
                elif not live and neighbours == 3:
                    self.set(p, True)

    def paste(self, s, x, y):
        """Decode 's' as a life pattern (o = live, any other character = dead)
        and paste it with top left corner at (x, y).

        """
        for j, line in enumerate(s.strip().splitlines()):
            for i, char in enumerate(line.strip()):
                self.set(self.cell(x + i, y + j), char == 'o')

注意：

1. 可以将live、in_bounds和neighbours数组组合为一个，也许可以使用位旋转来组合值(邻居计数适合4位，而其他两个数组各为1位)。为了简单起见，我把它放在三个单独的数组中。

4.动画

下面是派克中的一个快速实现：

import pygame
from pygame.constants import KEYUP, MOUSEBUTTONDOWN, MOUSEMOTION, QUIT, \
                             K_p, K_q, K_s, K_ESCAPE, K_SPACE

class PygameLife(Life):
    def __init__(self, width, height,
                 background=pygame.Color(240, 240, 255),
                 foreground=pygame.Color('black'),
                 cell_size=4):
        super(PygameLife, self).__init__(width, height)
        self.background = background
        self.foreground = foreground
        self.cell_size = cell_size

    def draw(self):
        screen = pygame.display.get_surface()
        screen.fill(self.background)
        c = self.cell_size
        for x in range(self.width):
            for y in range(self.height):
                if self.live[self.cell(x, y)]:
                    screen.fill(self.foreground, pygame.Rect(x * c, y * c, c, c))
        pygame.display.flip()

    def screen_cell(self, pos):
        """Return the cell number corresponding to screen position 'pos', or
        None if the position is out of bounds.

        """
        x, y = pos
        x //= self.cell_size
        y //= self.cell_size
        if 0 <= x < self.width and 0 <= y < self.height:
            return self.cell(x, y)
        return None

    def run(self):
        pygame.init()
        pygame.display.set_mode((self.width * self.cell_size,
                                 self.height * self.cell_size))
        paused = False
        drawing = False
        running = True
        while running:
            for event in pygame.event.get():
                t = event.type
                if t == QUIT or t == KEYUP and event.key in (K_q, K_ESCAPE):
                    running = False
                elif t == KEYUP and event.key in (K_p, K_SPACE):
                    paused = not paused
                elif t == KEYUP and event.key in (K_s,):
                    self.update()
                elif t == MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
                    paused = True
                    p = self.screen_cell(event.pos)
                    drawing = not self.live[p]
                    self.set(p, drawing)
                elif t == MOUSEMOTION and event.buttons[0]:
                    paused = True
                    self.set(self.screen_cell(event.pos), drawing)
            if paused:
                pygame.display.set_caption('Paused (press SPACE to run)')
            else:
                pygame.display.set_caption('Life')
                self.update()
            self.draw()
        pygame.quit()

下面是行动中的比尔·高斯珀 滑翔机炮：

>>> glider_gun = '''
........................o...........
......................o.o...........
............oo......oo............oo
...........o...o....oo............oo
oo........o.....o...oo..............
oo........o...o.oo....o.o...........
..........o.....o.......o...........
...........o...o....................
............oo......................'''
>>> p = PygameLife(100, 60)
>>> p.paste(glider_gun, 8, 1)
>>> p.run()

5.高级主题

典型的生活模式包含许多重复的对象。例如，滑翔机炮的输出包含许多滑翔机，它们的行为都是相同的。如果能够利用这种重复，只计算一次滑翔机(或任何其他重复模式)的演变，结果就会出现在世界上所有必要的地方，那就太好了。

使这一想法精确，并将其转化为一种算法，将导致比尔·高斯珀的哈希姆。

Answer 2

先读http://www.python.org/dev/peps/pep-0008/，然后读毕达顿。您会惊讶于您的代码将如何得到改进，将新代码作为一个新文件编写并进行比较。

在你的董事会名单上，这是一块巨大的假嘘声砖。通过使用列表理解，您可以轻松、干净地填充此列表。