面向对象程序设计-java语言期末考试——细胞自动机

比眉伴天荒 2023-02-18 08:03 9阅读 0赞

1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：

代码实现：

package high_project;
    
    import java.util.Scanner;
    
    public class endExam { 
    	private int times;
    	private int width;
    	private int height;
    	int old_field[][];
    	int new_field[][];
    
    	Scanner in = new Scanner(System.in);
    
    	void Init() { 
    		width = in.nextInt();
    		height = in.nextInt();
    		old_field = new int[height + 2][width + 2];
    		new_field = new int[height + 2][width + 2];
    
    		// 初始化为0
    		for (int i = 0; i < height + 2; i++)
    			for (int j = 0; j < width + 2; j++) { 
    				old_field[i][j] = 0;
    				old_field[i][j] = 0;
    			}
    
    		// 读入活的细胞的位置
    		while (true) { 
    			int i = in.nextInt();
    			int j = in.nextInt();
    			if (i == -1 && j == -1)
    				break;
    			old_field[i + 1][j + 1] = 1;
    			new_field[i + 1][j + 1] = 1;
    		}
    		// 读入执行步数
    		times = in.nextInt();
    	}
    
    	void run() { 
    		for (int k = 0; k < times; k++) { 
    			for (int i = 1; i < height + 1; i++) { 
    				for (int j = 1; j < width + 1; j++) { 
    					int count = getNeighbor(i, j);
    					if (old_field[i][j] == 0) { 
    						if (count == 3)// 细胞复活
    							new_field[i][j] = 1;
    					} else { 
    						if (!(count == 2 || count == 3))// 细胞死亡
    							new_field[i][j] = 0;
    					}
    				}
    			}
    			// copy
    			for (int i = 1; i < height + 1; i++) { 
    				for (int j = 0; j < width + 1; j++) { 
    					old_field[i][j] = new_field[i][j];
    				}
    			}
    
    		}
    	}
    
    	int getNeighbor(int i, int j) { 
    		// 计算位置为i，j的细胞周围活的细胞的数量
    		int temp = 0;
    		temp += old_field[i - 1][j] + old_field[i + 1][j] + old_field[i][j - 1] + old_field[i][j + 1];
    		temp += old_field[i - 1][j - 1] + old_field[i - 1][j + 1] + old_field[i + 1][j - 1] + old_field[i + 1][j + 1];
    		return temp;
    	}
    
    	int Count() { 
    		// 计算活着的细胞的数量
    		int count = 0;
    		for (int i = 1; i < height + 1; i++) { 
    			for (int j = 1; j < width + 1; j++) { 
    				if (old_field[i][j] == 1)
    					count++;
    			}
    		}
    		return count;
    	}
    
    	void Test() { 
    		Init();
    		run();
    		System.out.println(Count());
    	}
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		// TODO Auto-generated method stub
    		new endExam().Test();
    	}
    }