生命的遊戲

Jason990420發表於2020-04-15
遊戲

生命的遊戲

約翰·何頓·康威，生於英國利物浦，數學家，活躍於有限群的研究、趣味數學、紐結理論、數論、組合博弈論和編碼學等範疇。康威年少時就對數學很有強烈的興趣：四歲時，其母發現他背誦二的次方；十一歲時，升讀中學的面試，被問及他成長後想幹什麼，他回答想在劍橋當數學家。後來康威果然於劍橋大學修讀數學，後為普林斯頓大學的教授。

新冠肺炎造成全球多人染疫後病逝，英國著名的數學家，約翰·霍頓·康威（John Horton Conway）在4月11日死於冠狀病毒，享壽82歲。由於約翰康威在很多領域都有卓越貢獻，此訊息也震驚學界。

本文以其創立的生命的遊戲來向其致敬 ! 以下是一段程式碼, 展示生命的遊戲, 如果你想知道規則, 可以上網查.

import numpy as np
import PySimpleGUI as sg
from PIL import Image, ImageFilter
from io import BytesIO


class Life():
    """
    John Conway's "Game of Life" using a PySimpleGUI.
    """
    def __init__(self):
        self.width = 120
        self.height = 90
        self.low = 2
        self.high = 3
        self.death = 3
        self.scale = 8
        self.font = ('Courier New', 12)
        self.background = '#000040'
        self.percent = 0.3
        self.color = np.array([[0, 0, 64, 255], [206, 206 ,0, 255]],
            dtype=np.uint8)
        self.life = self.counts = self.figure = None
        self.image = None
        self.new()

    def new(self):
        p = int(self.percent*10) if 0<self.percent<1 else 1
        self.life = np.random.choice([0]*(10-p)+[1]*p,
            size=(self.height, self.width)).astype(np.uint8)

    def count(self):
        array = np.zeros((self.height+2, self.width+2), dtype=np.uint8)
        array[1:-1, 1:-1] = self.life
        im = Image.fromarray(array, mode='L')
        im = im.filter(ImageFilter.Kernel((3, 3), (1,1,1,1,0,1,1,1,1), 1, 0))
        self.counts = np.array(im, dtype=np.uint8, copy=True)[1:-1, 1:-1]
        self.life = np.logical_or(np.logical_and(np.logical_and(self.life==1,
            self.counts>=self.low), self.counts<=self.high), np.logical_and(
            self.life==0, self.counts==self.death)).astype(np.uint8)

    def image_to_data(self):
        im = Image.fromarray(self.image, mode='RGBA')
        im = im.resize((self.width*self.scale, self.height*self.scale),
            resample= Image.NEAREST)
        with BytesIO() as output:
            im.save(output, format="PNG")
            self.data = output.getvalue()

    def colors(self):
        self.image = self.color[self.life]

    def draw(self):
        self.colors()
        self.image_to_data()
        window.find_element('Graph').Erase()
        self.figure = window.find_element('Graph').DrawImage(
            data=self.data, location=(0, self.height*self.scale))

    def button(self):
        return sg.Button('Quit', font=self.font, size=(6, 1), key='Quit')

    def graph(self):
        return sg.Graph((self.width*self.scale+3, self.height*self.scale+3),
            (-1, -1), (self.width*self.scale+1, self.height*self.scale+1),
            background_color=self.background, key='Graph')

L = Life()
layout = [[L.button()], [L.graph()]]
window = sg.Window('Game of Life', layout=layout, finalize=True)

while True:

    event, values = window.read(timeout=10)

    if event in [None, 'Quit']:
        break

    L.count()
    L.draw()

window.close()
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Jason Yang

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