weixin_33725722
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细胞自动机 二维数组的使用

之前在MOOC大学翁恺讲的Java进阶的期末题使用了二维数组去求解:

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：

7

 

那天静下心来做了一下,花了些功夫,总得来说这个题跟http://on-img.com/chart_image/5b028e51e4b05f5d6b5feab6.png这个题有点类似,都是使用了二维数组.

分析下题干,http://on-img.com/chart_image/5b3cd291e4b0d3d5d0b77b63.png,其实难点在于判断二维数组的边角位置(突然想起了健身房经理那句话: 金角银边...)

最终还没有对代码进行重构,

import java.util.Scanner;

public class CellMachine {

    public static void main(String[] args) {
        // Scanner
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        // 矩阵大小设置
        int[][] oldCellMat;
        int[][] cellMatrix;
        int width = 0;
        int height = 0;
        width = in.nextInt();
        height = in.nextInt();
        if (width >= 3 && height >= 3 && width <= 102 && height <= 102) {
            oldCellMat = new int[height][width];// 5,6的话最大下标是4,5
            cellMatrix = new int[height][width];
        } else {
            return;
        }
        // 矩阵细胞设置
        int i = 0;
        int j = 0;
        while (true) {
            i = in.nextInt();// 行号最大为
            j = in.nextInt();// 列号最大为
            if(i==-1 && j==-1) {
                break;
            }else {
                if (i >= 0 && j >= 0 && i < height && j < width) {
                    if (cellMatrix[i][j] == 1) {
                        return;
                    }
                    cellMatrix[i][j] = 1;
                    oldCellMat[i][j] = 1;
                }else {
                    return;
                }
            }


        }


        int step = 0;
        step = in.nextInt();
        while (step != 0) {
            for (int row = 0; row < height; row++) {
                for (int col = 0; col < width; col++) {
                    boolean angle = ((row == 0) && (col == 0)) || ((row == 0) && (col == (width - 1)))
                            || ((row == (height - 1)) && (col == 0)) || ((row == (height - 1)) && (col == (width - 1)));
                    // boolean edge = ((row == 0) && (col != 0)) || col != (width - 1)) || col == 0
                    // && (row != 0 || row != (height - 1))
                    // || row == (height - 1) && (col != 0 || col != (width - 1)) || col == (width -
                    // 1))
                    // && (row != 0 || row != (height - 1));
                    boolean normal = row > 0 && col > 0 && row < (height - 1) && col < (width - 1);
                    boolean edge = !(angle) && !(normal);
                    // 如果有细胞了的话
                    if (cellMatrix[row][col] == 1) {
                        // 如果是角上细胞

                        if (angle) {
                            // 左上角细胞
                            if (row == 0 && col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col + 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 右上角细胞
                            if (row == 0 && col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 左下角细胞
                            if (row == (height - 1) && col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 右下角细胞
                            if (row == (height - 1) && col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }

                        }
                        // 如果是边上细胞 <<
                        else if (edge) {
                            // 最上沿细胞
                            if (row == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 最左沿细胞
                            if (col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 最下沿细胞
                            if (row == (height - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                            // 最右沿细胞
                            if (col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row][col - 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                    // 继续存活
                                } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                    oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                                }
                            }
                        }
                        // 周围有8元素的细胞
                        else if (normal) {
                            int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                    + cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                    + cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                    + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                            if (cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3) {
                                // 继续存活
                            } else if (!(cellNumbers == 2 || cellNumbers == 3)) {
                                System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞死亡");
                                oldCellMat[row][col] = 0;// 细胞死亡
                            }

                        }
                        // 当细胞为空0时进入else
                    } else if (cellMatrix[row][col] == 0){
                        // 如果是角上细胞
                        if (angle) {
                            // 左上角细胞
                            if (row == 0 && col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col + 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 右上角细胞
                            if (row == 0 && col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 左下角细胞
                            if (row == (height - 1) && col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 右下角细胞
                            if (row == (height - 1) && col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }

                        }
                        // 如果是边上细胞
                        else if (edge) {
                            // 最上沿细胞
                            if (row == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 最左沿细胞
                            if (col == 0) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 最下沿细胞
                            if (row == (height - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col + 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                            // 最右沿细胞
                            if (col == (width - 1)) {
                                int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col] + cellMatrix[row + 1][col]
                                        + cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row][col - 1]
                                        + cellMatrix[row + 1][col - 1];
                                if (cellNumbers == 3) {
                                    System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                    oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                                } else {
                                    // 保持死亡
                                }
                            }
                        }
                        // 周围有8元素的细胞
                        else if (normal) {
                            int cellNumbers = cellMatrix[row - 1][col - 1] + cellMatrix[row - 1][col]
                                    + cellMatrix[row - 1][col + 1] + cellMatrix[row][col - 1] + cellMatrix[row][col + 1]
                                    + cellMatrix[row + 1][col - 1] + cellMatrix[row + 1][col]
                                    + cellMatrix[row + 1][col + 1];
                            if (cellNumbers == 3) {
                                System.out.println("["+row+","+col+"]"+">>细胞再生");
                                oldCellMat[row][col] = 1;// 细胞再生
                            } else {
                                // 保持死亡
                            }

                        }
                    } // else_end cellMatrix[row][col] != 1
                } // inner_for_end
            } // for_end
            for (int w = 0; w < height; w++) {
                for (int v = 0; v < width; v++) {
                    cellMatrix[w][v] = oldCellMat[w][v];
                }
            }
            step--;
        } // while_ed
        int count = 0;
        for (int m = 0; m < height; m++) {
            for (int n = 0; n < width; n++) {
                if (cellMatrix[m][n] == 1) {
                    count++;
                }
            }
        }
        System.out.println(">>最终存活细胞数量:"+count+"<<");
//        System.out.println(count);
    }

}

最近越发得留意和想起网上的那句话:写代码是个细致活,是个手艺.不单纯是个技术.

钻研有时候是很痛苦的,那是因为书看得少了.

再把心平复下来,好好看看算法那本书吧,以及其他的在图灵图书分享的那些算法书籍.算法也是编程的一个重要内容啊

细胞自动机 二维数组的使用_第1张图片

在CW上做的java题,还有几道对我而言难度有些大,而手头还要做两个web项目.

时间如果再充沛些就好了!

将编程看作是一门艺术，而不单单是个技术。 敲打的英文字符是我的黑白琴键， 思维图纸画出的是我编写的五线谱。 当美妙的华章响起，现实通往二进制的大门即将被打开。

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