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沃爾夫勒姆自動機時空圖輸出 C語言實現,沃爾夫自動機

編輯:關於C語言

沃爾夫勒姆自動機時空圖輸出 C語言實現,沃爾夫自動機


  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <time.h>
  4 #include <conio.h>
  5 
  6 
  7 //行寬度
  8 #define ROW_LEN 38
  9 
 10 
 11 //比特位域結構
 12 typedef struct bits bits;
 13 struct bits{
 14 
 15     unsigned int c0 : 1;
 16     unsigned int c1 : 1;
 17     unsigned int c2 : 1;
 18     unsigned int c3 : 1;
 19     unsigned int c4 : 1;
 20     unsigned int c5 : 1;
 21     unsigned int c6 : 1;
 22     unsigned int c7 : 1;
 23 };
 24 
 25 
 26 //行類型
 27 typedef bits row[( ROW_LEN + 7 ) / 8];
 28 
 29 
 30 //讀取行中元胞
 31 unsigned int get_cell( row rw, int x ){
 32 
 33     unsigned int re = 0;
 34 
 35 
 36     if( x < -1 || x > ROW_LEN ){
 37 
 38         puts( "get_cell: 坐標錯誤." );
 39 
 40         return re;
 41     }
 42 
 43     if( -1 == x ){
 44 
 45         x = ROW_LEN - 1;
 46     }
 47 
 48     if( ROW_LEN == x ){
 49 
 50         x = 0;
 51     }
 52 
 53 
 54     switch( x % 8 ){
 55 
 56         case 0:{
 57 
 58             re = rw[x / 8].c0;
 59                }break;
 60 
 61         case 1:{
 62 
 63             re = rw[x / 8].c1;
 64                }break;
 65 
 66         case 2:{
 67 
 68             re = rw[x / 8].c2;
 69                }break;
 70 
 71         case 3:{
 72 
 73             re = rw[x / 8].c3;
 74                }break;
 75 
 76         case 4:{
 77 
 78             re = rw[x / 8].c4;
 79                }break;
 80 
 81         case 5:{
 82 
 83             re = rw[x / 8].c5;
 84                }break;
 85 
 86         case 6:{
 87 
 88             re = rw[x / 8].c6;
 89                }break;
 90 
 91         case 7:{
 92 
 93             re = rw[x / 8].c7;
 94                }break;
 95     }
 96 
 97 
 98     return re;
 99 }
100 
101 
102 //修改行中元胞
103 void set_cell( row rw, int x, unsigned int v ){
104 
105 
106     if( x < -1 || x > ROW_LEN ){
107 
108         puts( "set_cell: 坐標錯誤." );
109 
110         return;
111     }
112 
113     if( -1 == x ){
114 
115         x = ROW_LEN - 1;
116     }
117 
118     if( ROW_LEN == x ){
119 
120         x = 0;
121     }
122 
123 
124     v = v % 2;
125 
126 
127     switch( x % 8 ){
128 
129         case 0:{
130 
131             rw[x / 8].c0 = v;
132                }break;
133 
134         case 1:{
135 
136             rw[x / 8].c1 = v;
137                }break;
138 
139         case 2:{
140 
141             rw[x / 8].c2 = v;
142                }break;
143 
144         case 3:{
145 
146             rw[x / 8].c3 = v;
147                }break;
148 
149         case 4:{
150 
151             rw[x / 8].c4 = v;
152                }break;
153 
154         case 5:{
155 
156             rw[x / 8].c5 = v;
157                }break;
158 
159         case 6:{
160 
161             rw[x / 8].c6 = v;
162                }break;
163 
164         case 7:{
165 
166             rw[x / 8].c7 = v;
167                }break;
168     }
169 }
170 
171 
172 //演化行中元胞
173 unsigned int evo_cell( row rw, int x, unsigned char tab ){
174 
175     unsigned char num = 0;
176 
177 
178     if( x < 0 || x > ROW_LEN - 1 ){
179 
180         puts( "evo_cell: 坐標錯誤." );
181 
182         return 0;
183     }
184 
185 
186     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x - 1 );
187     num <<= 1;
188     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x );
189     num <<= 1;
190     num |= ( unsigned char )get_cell( rw, x + 1 );
191 
192 
193     return ( tab >> num ) & 0x01;
194 }
195 
196 
197 //演化行到另外一個行
198 void evo_row( row rw1, row rw2, unsigned char tab ){
199 
200     int x;
201 
202 
203     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
204 
205         set_cell( rw2, x, evo_cell( rw1, x, tab ) );
206     }
207 }
208 
209 
210 //隨機初始化行
211 void rand_row( row rw ){
212 
213     int x;
214 
215 
216     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
217 
218         set_cell( rw, x, rand() % 2 );
219     }
220 }
221 
222 
223 //顯示行
224 void display_row( row rw ){
225 
226     int x;
227 
228 
229     for( x = 0; x < ROW_LEN; x++ ){
230 
231         printf( "%s", get_cell( rw, x ) ? "▉" : "  " );
232     }
233 
234     printf( "\n" );
235 }
236 
237 
238 
239 //規則選擇,這裡選擇為規則30,隨機產生等腰三角形
240 //這種自動機是一種隨機數算法的根基
241 #define TYPE_ID 30
242 
243 
244 //主函數
245 int main( int argc, char * argv[] ){
246 
247     row rw1, rw2;
248 
249 
250     srand( ( unsigned int )time( NULL ) );
251 
252     rand_row( rw1 );
253 
254 
255     while( 1 ){
256 
257         display_row( rw1 );
258 
259         _getch();
260 
261         evo_row( rw1, rw2, TYPE_ID );
262 
263         display_row( rw2 );
264 
265         _getch();
266 
267         evo_row( rw2, rw1, TYPE_ID );
268     }
269 
270     return 0;
271 }

 

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