Conway's 生命游戏是由数学家 John Horton Conway 发明的细胞自动机。这个游戏是一个零人参与的游戏，通过简单的规则来模拟细胞的繁殖和死亡。以下是使用 Python 实现生命游戏的一个简单示例：

import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt  
import matplotlib.animation as animation  
def update(frameNum, img, grid, N):  
    # 创建一个新的网格来存储下一代状态  
    newGrid = grid.copy()  
    for i in range(N):  
        for j in range(N):  
            # 计算周围存活的细胞数量  
            total = int((grid[i, (j-1)%N] + grid[i, (j+1)%N] +  
                         grid[(i-1)%N, j] + grid[(i+1)%N, j] +  
                         grid[(i-1)%N, (j-1)%N] + grid[(i-1)%N, (j+1)%N] +  
                         grid[(i+1)%N, (j-1)%N] + grid[(i+1)%N, (j+1)%N]) / 255)  
            # 生命规则  
            if grid[i, j] == ON:  
                if (total < 2) or (total > 3):  
                    newGrid[i, j] = OFF  
            else:  
                if total == 3:  
                    newGrid[i, j] = ON  
    # 更新图像数据  
    img.set_data(newGrid)  
    grid[:] = newGrid[:]  
    return img,  
def main():  
    N = 100  
    grid = np.random.choice([ON, OFF], N*N, p=[0.2, 0.8]).reshape(N, N)  
    # 设置图像  
    fig, ax = plt.subplots()  
    img = ax.imshow(grid, interpolation='nearest')  
    # 动画显示网格  
    ani = animation.FuncAnimation(fig, update, fargs=(img, grid, N),  
                                  frames=10, interval=200, save_count=50)  
    plt.show()  
ON = 255  
OFF = 0  
vals = [ON, OFF]  
if __name__ == '__main__':  
    main()  

代码解析

1. 初始化网格：

   • 使用 numpy 随机初始化网格，选择细胞是活着（ON）或死亡（OFF）。
   • N 定义网格的大小。

2. 更新函数：

   • 遍历每个细胞，根据邻居的存活数量应用生命游戏的规则。
   • 更新后的网格替换旧网格。

3. 规则：

   • 活细胞：如果活细胞周围有少于2个或多于3个活邻居，它会死亡。
   • 死细胞：如果死细胞周围有正好3个活邻居，它会复活。

4. 显示和动画：

   • 使用 matplotlib 创建图像并动态显示细胞的演变过程。

这个实现提供了一个基础的框架，可以进一步扩展，比如添加不同初始条件或改变网格的大小与形状等。