有趣的“生命游戏”

“生命游戏”
本世纪70年代，人们曾疯魔一种被称作“生命游戏”的小游戏，这种游戏相当简单。假设有一个像棋盘一样的方格网，每个方格中放置一个生命细胞，生命细胞只有两种状态：“生”或“死”。游戏规则如下：
1、如果一个细胞周围有3个细胞为生（一个细胞周围共有8个细胞），则该细胞为生，即该细胞若原先为死，则转为生，若原先为生，则保持不变；
2、如果一个细胞周围有2个细胞为生，则该细胞的生死状态保持不变；
3、在其它情况下，该细胞为死，即该细胞若原先为生，则转为死，若原先为死，则保持不变。
依此规则进行迭代变化，使细胞生生死死，会得到一些有趣的结果。该游戏之所以被称为“生命游戏”，是因为其简单的游戏规则，反映了自然界中的生存规律：如果一个生命，其周围的同类生命太少的话，会因为得不到帮助而死亡；如果太多，则会因为得不到足够的资源而死亡。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;

public class LifeGame {
	// Sample file name
	private static final String SAMPLE_FILE_NAME = "c:/lifegame_data.txt";
	// random
	private static final Random RAND = new Random();
	//Area width and height 
	private int width , height; 
	//Area
	private boolean area[][];
	
	public LifeGame() {} 
	
	/**
	 * init an area with random state of perc/total lives 
	 * 
	 * @param width
	 * @param height
	 * @param perc
	 * @param total
	 */
	public void load (int width, int height, int perc, int total) {
		if (width < 1 || height < 1 || perc < 0 || total < 1 || perc > total)
			throw new IllegalArgumentException ();
		
		this.width = width;
		this.height = height;
		area = new boolean[height][width];
		
		for (int h = 0 ; h < height; h++) {
			for (int w = 0; w < width; w++){
				area[h][w] = randLive(perc, total); 
			}
		}
	}
	
	/**
	 * init an area with around 1/3 lives
	 * @param width
	 * @param height
	 */
	public void load (int width, int height){
		load (width, height, 1, 3) ;
	}
	
	/**
	 * Random live 
	 * @return
	 */
	private boolean randLive(int perc, int total) {
		int r = RAND.nextInt(total); 
		return perc > r;  
	}
	
	
	/**
	 * Init the Life game with a file, for example 
			1 0 1 0 0 0 0 0
			0 0 0 0 0 0 0 1
			1 0 0 0 0 0 1 0
			0 0 0 1 0 0 0 0 
			0 0 0 0 0 0 0 1 
			0 0 0 0 1 1 1 1 
			0 0 0 0 0 0 0 1 
			0 0 0 0 0 0 0 0 
	 * @param file
	 */
	public void load (File file){
		try {
			BufferedReader in = new BufferedReader (new FileReader(file));
			String line = null;
			
			while ((line = in.readLine())!=null && !(line = line.trim()).equals("")) {
				height ++;
				String[] data = line.split("\\s");
				if (height == 1) {
					width = data.length;
				}
			}
			area= new boolean[height][width];
			in.close();
			
			in = new BufferedReader (new FileReader(file));
			line = null;
			int h = -1; 
			while ((line = in.readLine())!=null && !(line = line.trim()).equals("")) {
				h++;
				String[] data = line.split("\\s");
				for (int w =0; w <data.length; w++){
					if (data[w].trim().equals("1")){
						area[h][w] = true;
					}
				}
			}
			in.close();
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	/**
	 * Generation
	 */
	public void generation(int gen) {
		if (gen < 1) throw new IllegalArgumentException();
		
		for (int g = 0 ; g < gen ; g++){
			boolean [][] newarea = new boolean[height][width];
			for (int h =0; h<height; h++) {
				for (int w = 0 ; w < width; w++){
					int lives = 0; 

					if (h-1 >=0 && w-1>=0 && area[h-1][w-1]) lives ++; 
					if (h-1 >= 0 && area[h-1][w]) lives ++;
					if (h-1 >= 0 && w+1 < width && area[h-1][w+1]) lives ++;
					if (w-1 >= 0 && area[h][w-1]) lives ++; 
					if (w+1 < width && area[h][w+1])  lives ++;						
					if (w-1 >= 0 && h+1 < height && area[h+1][w-1]) lives ++; 
					if (h+1 < height && area[h+1][w])  lives ++;						
					if (w+1 < width && h+1 < height && area[h+1][w+1])  lives ++;	
					
					if (lives == 3) {
						newarea[h][w] = true;
					} else 	if (lives == 2) {
						newarea[h][w] = area[h][w];
					} else {
						newarea[h][w] = false;
					}
				}
			}
			area = newarea; 
			
			// print the new state after each 1 generation
			System.out.println ("Generation: "+ (g+1));
			print();
		}
		
	}
	
	/**
	 * Generation, default for 1 time
	 */
	public void generation() {
		generation (1);
	}
	
	/**
	 * Print 
	 */
	public void print() {
		int lives = 0 ;
		for (int h = 0; h < height; h++){
			for (int w = 0; w < width; w ++){
				if (area[h][w]){
					lives ++ ;
					System.out.print("● ");
				} else {
					System.out.print("○ ");
				}
			}
			System.out.println("");
		}
		System.out.println("Lives = " + lives + ", total = " + height * width  );
		System.out.println ("------------------------");
	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		LifeGame lifegame = new LifeGame();
		
		lifegame.load (10, 10); 
		lifegame.print(); 	// print the original state  
		lifegame.generation(6);
	}
}

某一次的output

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Lives = 36, total = 100
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Generation: 1
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○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 
Lives = 37, total = 100
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Generation: 2
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○ ○ ○ ○ ○ ● ● ● ○ ○ 
Lives = 27, total = 100
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Generation: 3
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○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ○ 
Lives = 28, total = 100
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Generation: 4
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○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 
Lives = 26, total = 100
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Generation: 5
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Lives = 27, total = 100
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Generation: 6
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Lives = 22, total = 100
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