细胞自动机 二维数组的使用
2024-05-20 16:58:33
之前在MOOC大学翁恺讲的Java进阶的期末题使用了二维数组去求解:
细胞自动机（30分）
题目内容：
这是细胞自动机的非图形版本。细胞自动机是指在一个二维网格内，每一个网格是一个细胞。每个细胞有活和死两种状态。
初始时刻，有些细胞是活的，有些细胞是死的。自动机的每一步，根据每个细胞周围8个格子内的其他细胞的生存情况决定这个细胞下一步是否存活。具体的规则如下：
如果该细胞现在是活的，并且周围8个格子中有2或3个活着的细胞，则继续存活；如果周围8个格子中的活着的细胞数量少于2个或多于3个，则死亡；
如果该细胞现在是死的，并且周围8个格子中正好有3个活着的细胞，则细胞复活。
位于整个网格边缘和顶角的细胞，它的周围细胞可能少于8个。即越过网格的边界不再有细胞。
每个细胞的生死变化，都不会影响当前这一步周围的细胞，只会在下一步表现出来。
提示：课程中的代码与上一句描述不同。
输入格式:
首先输入两个正整数，范围为[3,102]，依次表示网格的宽度和高度。
然后输入多组正整数，依次表示一个活着的细胞的网格位置，每组数字中，第一个表示行号，第二个表示列号，均从0开始编号。
最后，以“-1 -1”表示不再有活着的细胞。-1 -1不是有效的位置。
然后，以一个正整数，范围为[1,10000]，表示要求细胞自动机执行的步数。
输出格式：
输出一个正整数，表示执行完毕后，剩下的活着的细胞的数量。
输入样例：
3 3
1 1 1 2 0 1 2 1
-1 -1
1
输出样例：
7
那天静下心来做了一下,花了些功夫,总得来说这个题跟http://on-img.com/chart_image/5b028e51e4b05f5d6b5feab6.png这个题有点类似,都是使用了二维数组.
分析下题干,http://on-img.com/chart_image/5b3cd291e4b0d3d5d0b77b63.png,其实难点在于判断二维数组的边角位置(突然想起了健身房经理那句话: 金角银边...)
最终还没有对代码进行重构,
import java.util.Scanner;public class CellMachine {public static void main(String[] args) {// ScannerScanner in = new Scanner(System.in);// 矩阵大小设置int[][] oldCellMat;int[][] cellMatrix;int width = 0;int height = 0;width = in.nextInt();height = in.nextInt();if (width >= 3 && height >= 3 && width <= 102 && height <= 102) {oldCellMat = new int[height][width];// 5,6的话最大下标是4,5cellMatrix = new int[height][width];} else {return;}// 矩阵细胞设置int i = 0;int j = 0;while (true) {i = in.nextInt();// 行号最大为<heightj = in.nextInt();// 列号最大为<widthif(i==-1 && j==-1) {break;}else {if (i >= 0 && j >= 0 && i < height && j < width) {if (cellMatrix[i][j] == 1) {return;}cellMatrix[i][j] = 1;oldCellMat[i][j] = 1;}else {return;}}}int step = 0;step = in.nextInt();while (step != 0) {for (int row = 0; row < height; row++) {for (int col = 0; col < width; col++) {boolean angle = ((row == 0) && (col == 0)) || ((row == 0) && (col == (width - 1)))|| ((row == (height - 1)) && (col == 0)) || ((row == (height - 1)) && (col == (width - 1)));// boolean edge = ((row == 0) && (col != 0)) || col != (width - 1)) || col == 0// && (row != 0 || row != (height - 1))// || row == (height - 1) && (col != 0 || col != (width - 1)) || col == (width -// 1))// && (row != 0 || row != (height - 1));boolean normal = row > 0 && col > 0 && row < (height - 1) && col < (width - 1);boolean edge = !(angle) && !(normal);// 如果有细胞了的话if (cellMatrix[row][col] == 1) {// 如果是角上细胞if (angle) {// 左上角细胞if (row == 0 && col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col + 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 右上角细胞if (row == 0 && col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col - 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 左下角细胞if (row == (height - 1) && col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row - 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 右下角细胞if (row == (height - 1) && col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col - 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}}// 如果是边上细胞 <<else if (edge) {// 最上沿细胞if (row == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 最左沿细胞if (col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 最下沿细胞if (row == (height - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 最右沿细胞if (col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row][col - 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}}// 周围有8元素的细胞else if (normal) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {// 继续存活} else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
}}// 当细胞为空0时进入else} else if (cellMatrix[row][col] == 0){// 如果是角上细胞if (angle) {// 左上角细胞if (row == 0 && col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col + 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 右上角细胞if (row == 0 && col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col - 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 左下角细胞if (row == (height - 1) && col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row - 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 右下角细胞if (row == (height - 1) && col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col - 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}}// 如果是边上细胞else if (edge) {// 最上沿细胞if (row == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 最左沿细胞if (col == 0) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 最下沿细胞if (row == (height - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}// 最右沿细胞if (col == (width - 1)) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row][col - 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}}// 周围有8元素的细胞else if (normal) {int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]+ cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]+ cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]+ cellMatrix[row + 1][col + 1];if (cellNumbers == 3) {System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生} else {// 保持死亡
}}} // else_end cellMatrix[row][col] != 1} // inner_for_end} // for_endfor (int w = 0; w < height; w++) {for (int v = 0; v < width; v++) {cellMatrix[w][v] = oldCellMat[w][v];}}step--;} // while_edint count = 0;for (int m = 0; m < height; m++) {for (int n = 0; n < width; n++) {if (cellMatrix[m][n] == 1) {count++;}}}System.out.println(">>最终存活细胞数量:"+count+"<<");
// System.out.println(count);
}}最近越发得留意和想起网上的那句话:写代码是个细致活,是个手艺.不单纯是个技术.
钻研有时候是很痛苦的,那是因为书看得少了.
再把心平复下来,好好看看算法那本书吧,以及其他的在图灵图书分享的那些算法书籍.算法也是编程的一个重要内容啊
在CW上做的java题,还有几道对我而言难度有些大,而手头还要做两个web项目.
时间如果再充沛些就好了!
将编程看作是一门艺术，而不单单是个技术。 敲打的英文字符是我的黑白琴键， 思维图纸画出的是我编写的五线谱。 当美妙的华章响起，现实通往二进制的大门即将被打开。
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