元胞自动机算法似乎不起作用答案

【问题标题】：Cellular Automata algorithm doesn't seem to work元胞自动机算法似乎不起作用
【发布时间】：2015-01-20 06:17:45
【问题描述】：

我目前正在使用 Python 和 libTCOD（只是为了“渲染”电路板）开发电子模拟软件（非常基础的东西）。所以，我有一个 78x47 的 2D 列表，其中存储了电路板信息（单元类型、ID、状态、坐标...）和一个简单的算法来模拟电线（wireworld）。一切似乎都很好，除了一件事：“电子”只向电线的左侧移动。所以我认为这可能与它运行算法的方式有关。

WireWorld 电线具有三种可能的状态：导体、尾部或头部。

Head：状态“2”，下一步更改为 Tail
尾巴：状态“1”，下一步更改为导体
导体：状态“0”，是默认状态，如果在 1 个单元格范围内有任何 Head，则更改为 Head

下面是模拟应该如何进行的（H 代表头部，t 代表尾部，- 代表电线）：

第 1 步：----H----
第 2 步：---HtH---
第 3 步：--Ht-tH--
第四步：-Ht---tH-
第 5 步：Ht-----tH
第 6 步：t--------t
第 7 步：---------

但这就是目前发生的情况：

第 1 步：----H----
第 2 步：---Ht----
第 3 步：--Ht-----
第 4 步：-Ht-----
第 5 步：Ht--------
第 6 步：t--------
第 7 步：---------

看到了吗？电子头只向导线的左侧移动。

这是我目前的算法代码：

def run(self):
    for DX, DY in ((-1,-1), (-1,+0), (-1,+1), (+0,-1), (+0,+1), (+1,-1), (+1,+0), (+1,+1)):
        if BOARD[self.Y+DY][self.X+DX].STATE == 2 and self.STATE == 0:
            self.STATE = 2
            return True

        if self.STATE == 2:
            self.STATE = 1
        elif self.STATE == 1:
            self.STATE = 0

这就是我运行模拟步骤的方式：

for y in range(BOARD_HEIGHT):
    for x in range(BOARD_WIDTH):
        BOARD[y][x].run()

我需要在独立线程中模拟每个单元格吗？

【问题讨论】：

1.这是用于逻辑/数字电路还是模拟电路？ 2. 我对状态值感到困惑，为什么你对 head 和 tail 有不同的含义？对于数字电路，电线侧一次输入或输出，所以为什么不对其进行编码并添加有关状态 L/H/Z 的信息（低、高、高阻抗）。那么你知道你只需要从输出传播到输入方向。每个组件的互连列表也是一个更好的方法。使用模拟电路，您需要存储每一侧的潜在信息并计算电流......和/或结合电流模拟......
它更像是一个简单的图灵完备环境/沙盒。
所以您的意思是序列组合逻辑（图灵自动机是基于磁带的计算机概念）在这种情况下，将其作为数字电路处理。每个 I/O 引脚都有其状态和互连列表。所以让每个 Gate;s 的输入生成输出引脚状态，然后将输出引脚状态传播到从互连列表连接到它的每个输入。
你run方法每次迭代最多可以设置一个“wire”到“head”。我建议你使用两个BOARDs（顺便说一句，这里没有self？全局变量？）并且在第一次更改后不要return。
没有“自我”，因为有不同类型的“细胞”，每个都有自己的状态、属性和“运行”功能。每个“单元”类型都是一个类，而不是整个程序。

标签： python multithreading algorithm automata

【解决方案1】：

不需要多线程，您只需确保在每个模拟步骤中可以进行多个“- -> H”转换。

我从您的代码开始编写了一个最小示例（但类布局略有不同）：

class Simul(object):

    def __init__(self, width, height):
        board_1 = [[None for _ in range(width)] for _ in range(height)]
        board_2 = [[None for _ in range(width)] for _ in range(height)]
        self.boards = [board_1, board_2]
        self.current = 0
        self.pretty = {None: ' ', 0: '-', 1: 't', 2: 'H'}
        self.w = width
        self.h = height

    def print_board(self):
        for row in self.boards[self.current]:
            for cell in row:
                print(self.pretty[cell], end='')
            print()

    def run(self):
        BOARD = self.boards[self.current]
        other_board = self.boards[- self.current + 1]
        for row in range(self.h):
            for col in range(self.w):
                cur_cell = BOARD[row][col]
                set_h = False
                for DX, DY in ((-1,-1), (-1,+0), (-1,+1), (+0,-1), (+0,+1),  (+1,-1), (+1,+0), (+1,+1)):
                    try:
                        if BOARD[row+DY][col+DX] == 2 and cur_cell == 0:
                            other_board[row][col] = 2
                            set_h = True
                            break
                    except IndexError:
                        pass

                if set_h:
                    continue

                if cur_cell == 2:
                    other_board[row][col] = 1
                elif cur_cell == 1:
                    other_board[row][col] = 0
                elif cur_cell == 0:
                    other_board[row][col] = 0
        self.current = - self.current + 1




if __name__ == '__main__':
    simul = Simul(10, 5)
    for col in range(10):
        simul.boards[0][3][col] = 0
    for row in range(3):
        simul.boards[0][row][4] = 0
    simul.boards[0][3][4] = 2
    simul.print_board()
    simul.run()
    simul.print_board()

输出：

    -     
    -     
    -     
----H-----

    -     
    -     
    H     
---HtH----

【讨论】：