Java：接口（狐狸和兔子）
2024-05-25 07:33:52
狐狸和兔子：细胞自动机升级版
- 包：foxandrabbit
- 主程序(FoxAndRabbit)
- 包：field
- 数据处理(Field)
- 图形绘制(View)
- 存储移动位置(Location)
- 包：Cell
- 接口(Cell)
- 包：animal
- 动物类[父类]（Animal）
- 狐狸[子类](Fox）
- 兔子[子类](Rabbit）
包：foxandrabbit
主程序(FoxAndRabbit)
package foxandrabbit;import java.util.ArrayList;
import javax.swing.JFrame;import field.Field;
import field.View;
import field.Location;import animal.Animal;
import animal.Fox;
import animal.Rabbit;import cell.Cell;public class FoxAndRabbit {//成员变量private Field theField;//Field变量，用来管理新的网格private View theView;//继承自Jpanel的类，用来显示图形/*------构造函数------*/public FoxAndRabbit(int size) {//创建网格theField=new Field(size,size);//遍历网格for(int row=0;row<theField.getHeight();row++){for(int col=0;col<theField.getWidth();col++){double probability=Math.random();//随机放入狐狸if(probability<0.05){theField.place(row,col,new Fox());}//随机放入兔子else if(probability<0.15){theField.place(row, col,new Rabbit());}}}/*------把theField加入到显示框------*/theView=new View(theField);JFrame frame = new JFrame();frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setResizable(false);frame.setTitle("Cells");frame.add(theView);frame.pack();frame.setVisible(true);}/*------开始函数，传入的参数是程序要执行的次数------*/public void start(int steps){for (int i=0;i<steps;i++) {step();theView.repaint();//Java底层函数try {Thread.sleep(200);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}/*------step()函数，每次更新表格- - - - - -*/public void step() {for(int row=0;row<theField.getHeight();row++){for(int col=0;col<theField.getWidth();col++){//获取所有Cell的对象变量Cell cell=theField.get(row, col);if(cell!=null){//把管理的对象造型为Animal对象Animal animal=(Animal)cell;//年龄增长animal.grow();if(animal.isAlive()) { //向周围移动Location loc=animal.move(theField.getFreeNeighbour(row, col));if(loc!=null) { theField.move(row,col,loc); }//获取周围的兔子，储存进容器里面Cell[] neighbour=theField.getNeighbour(row, col);ArrayList<Animal> listRabbit=new ArrayList<Animal>();for(Cell an:neighbour) {//instanceof关键字，判断是不是某个类的实例if(an instanceof Rabbit) { listRabbit.add((Rabbit)an); } }//吃掉兔子if(!listRabbit.isEmpty()) //isEmpty()是ArrayList的函数，没有元素则返回true{ //这里涉及到了多态，这个animal实际上是Fox的对象，调用的是Fox的feed()//(animal本身是抽象类，自己不可能有对象的)Animal fed=animal.feed(listRabbit);//fed得到了兔子的对象之后，调用函数删除这个对象(被吃掉if(fed!=null) { theField.remove((Cell)fed); }}//动物繁殖Animal baby=animal.breed();if(baby!=null) { theField.placeRandomAdj(row,col,(Cell)baby); } }else { theField.remove(row ,col); }}}}}public static void main(String[] args) {FoxAndRabbit fr=new FoxAndRabbit(30);fr.start(50); }}
包：field
数据处理(Field)
package field;import java.util.ArrayList;import cell.Cell;public class Field {private int width;private int height;private Cell[][] field;// 声明有这么个数组变量,但未承接任何对象private static final Location[] adjacent = { new Location(-1, -1), new Location(-1, 0), new Location(-1, 1),new Location(0, -1), new Location(0, 0), new Location(0, 1),new Location(1, -1), new Location(1, 0), new Location(1, 1),};public Field(int width, int height) {this.width = width;this.height = height;field = new Cell[height][width];}public int getWidth() {return width;}public int getHeight() {return height;}public Cell place(int row, int col, Cell cell) {// !这里的Cell o并非Cell类的对象,而是实现了Cell接口的对象field[row][col] = cell;Cell ret = field[row][col];return ret;}public Cell get(int row, int col) {return field[row][col];}public Cell[] getNeighbour(int row, int col) {ArrayList<Cell> list = new ArrayList<Cell>();for (int i = -1; i < 2; i++) {for (int j = -1; j < 2; j++) {int r = row + i;int c = col + j;if (r > -1 && r < height && c > -1 && c < width && !(r == row && c == col)) {list.add(field[r][c]);}}}return list.toArray(new Cell[list.size()]);}public Location[] getFreeNeighbour(int row, int col) {ArrayList<Location> list = new ArrayList<Location>();for (Location loc : adjacent) {int r = row + loc.getRow();int c = col + loc.getCol();if (r > -1 && r < height && c > -1 && c < width && field[r][c] == null) {list.add(new Location(r, c));}}// !学着点return list.toArray(new Location[list.size()]);}public boolean placeRandomAdj(int row, int col, Cell cell) {boolean ret = false;Location[] freeAdj = getFreeNeighbour(row, col);if (freeAdj.length > 0) {int idx = (int) (Math.random() * freeAdj.length);field[freeAdj[idx].getRow()][freeAdj[idx].getCol()] = cell;ret = true;}return ret;}public void clear() {for (int i = 0; i < height; i++) {for (int j = 0; j < width; j++) {field[i][j] = null;}}}public void remove(Cell fed) {for (int row = 0; row < height; row++) {for (int col = 0; col < width; col++) {if (field[row][col] == fed) {field[row][col] = null;break;}}}}public Cell remove(int row, int col) { // *函数重构field[row][col] = null;Cell ret = field[row][col];return ret;}public void move(int row, int col, Location loc) {field[loc.getRow()][loc.getCol()] = field[row][col];remove(row, col);}
}
图形绘制(View)
package field;import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;import javax.swing.JPanel;import cell.Cell;public class View extends JPanel {private static final long serialVersionUID = -2417015700213488315L;private static final int GRID_SIZE = 16;private Field theField;// *构造函数public View(Field field) {theField = field;}@Overridepublic void paint(Graphics g) {super.paint(g);g.setColor(Color.GRAY);for (int row = 0; row < theField.getHeight(); row++) g.drawLine(0, row * GRID_SIZE, theField.getWidth() * GRID_SIZE, row * GRID_SIZE);for ( int col = 0; col<theField.getWidth(); col++ )g.drawLine(col * GRID_SIZE, 0, col * GRID_SIZE, theField.getHeight() * GRID_SIZE);for (int row = 0; row < theField.getHeight(); row++) {for (int col = 0; col < theField.getWidth(); col++) {Cell cell = theField.get(row, col);if (cell != null) cell.draw(g, col * GRID_SIZE, row * GRID_SIZE, GRID_SIZE);}}}@Overridepublic Dimension getPreferredSize() {return new Dimension(theField.getWidth() * GRID_SIZE + 1, theField.getHeight() * GRID_SIZE + 1);}
}存储移动位置(Location)
package field;public class Location {private int row;private int col;public Location(int row, int col) {this.row = row;this.col = col;}public int getRow() {return row;}public int getCol() {return col;}
}包：Cell
接口(Cell)
package cell;import java.awt.Graphics;
public interface Cell {//注意这里不能写成interface class/** Cell是一个接口而非类(接口是一种完全抽象的抽象类)* !这个接口就是为了实现Fox和Rabbit类new的对象能够传递给Field类* Field类中指明需要的对象的类是Cell而Cell是作为中间承接者* Fox和Rabbit类需要有implements Cell语句来实现接口* !注意这里函数可以不用写函数前缀,只需要写返回值类型* ?抽象类无函数主体,只需声明函数原型,实现抽象类/接口的类都必须Override所有抽象方法,否则此子类仍为抽象类* ?abstract与final是冲突对立关系,抽象是用来被继承或重写的,final相反是不让继承/重写的*/void draw(Graphics g, int x, int y, int size);
}包：animal
动物类[父类]（Animal）
package animal;import java.util.ArrayList;import field.Location;public abstract class Animal {private int ageLimit;private int breedableAge;private int age;private boolean isAlive = true;public Animal(int ageLimit, int breedableAge) {this.ageLimit = ageLimit;this.breedableAge = breedableAge;}protected int getAge() {return age;}protected double getAgePercent() {return (double) age / (double) ageLimit;}public abstract Animal breed();public void grow() {age++;if (age >= ageLimit)die();}public void die() {isAlive = false;}public boolean isAlive() {return isAlive;}public boolean isBreedable() {return (age >= breedableAge);}//概率移动,移动位置public Location move(Location[] freeAdj) {Location ret = null;if (freeAdj.length > 0 && Math.random() < 0.02) {ret = freeAdj[(int) (Math.random() * freeAdj.length)];}return ret;}@Overridepublic String toString() {return "" + age + ":" + (isAlive ? "live" : "dead");}public Animal feed(ArrayList<Animal> neighbor) {return null;}protected void longerLife(int inc) {ageLimit += inc;}}狐狸[子类](Fox）
package animal;import java.awt.Graphics;import java.awt.Color;
import java.util.ArrayList;import cell.Cell;/*** *Fox实现接口Cell,使Fox对象能间接传给Field*/
public class Fox extends Animal implements Cell {public Fox() {super(20, 4);}@Override // 实现接口Cell中的draw()public void draw(Graphics g, int x, int y, int size) {int alpha = (int) ((1 - getAgePercent()) * 255);g.setColor(new Color(0, 0, 0, alpha));g.fillRect(x, y, size, size);}@Overridepublic Animal breed() {Animal ret = null;if (isBreedable() && Math.random() < 0.05) {ret = new Fox();}return ret;}@Overridepublic String toString() {return ("Fox:" + super.toString());}@Overridepublic Animal feed(ArrayList<Animal> neighbor) { //狐狸进食增加寿命Animal ret = null;if (Math.random() < 0.2) {ret = neighbor.get((int) (Math.random() * neighbor.size()));longerLife(2);}return ret;}
}兔子[子类](Rabbit）
package animal;import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;import cell.Cell;public class Rabbit extends Animal implements Cell {public Rabbit() {super(10, 2); // *寿命&&生育年龄}@Overridepublic void draw(Graphics g, int x, int y, int size) {int alpha = (int) ((1 - getAgePercent()) * 255);g.setColor(new Color(255, 0, 0, alpha));g.fillRect(x, y, size, size);}@Overridepublic Animal breed() {Animal ret = null;if (isBreedable() && Math.random() < 0.12) {ret = new Rabbit();}return ret;}@Overridepublic String toString() {return "Rabbit" + super.toString();}
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Java：Swing
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