概念介紹

元胞自動機（Cellular Automata），是 20 世紀 50 年代初由計算機之父馮·諾依曼（John von Neumann）為了模擬生命系統(tǒng)所具有的自復(fù)制功能而提出來的。

生命游戲（Game of Life），或者叫它的全稱 John Conway’s Game of Life，是英國數(shù)學(xué)家約翰·康威在 1970 年代所發(fā)明的一種元胞自動機。

邏輯規(guī)則

在二維平面方格里，每個細胞有兩種狀態(tài)：存活或死亡，而下一時刻的狀態(tài)完全受它周圍 8 個細胞的狀態(tài)而定。

這個世界有三條演化規(guī)則：

當(dāng)周圍有 2 個存活細胞時，該細胞生命狀態(tài)保持原樣； 當(dāng)周圍有 3 個存活細胞時，該細胞為存活狀態(tài)（死亡細胞會復(fù)活）； 當(dāng)周圍存活細胞低于 2 個時（生命數(shù)量稀少）或周圍超過 3 個存活細胞時（生命數(shù)量過多），該細胞為死亡狀態(tài)。 完整代碼

焚霜 / LifeGame

演示頁面

基本結(jié)構(gòu)

index.html // 主頁面，初始化系統(tǒng)，控制系統(tǒng)運行等canvas.js // 渲染層，創(chuàng)建畫布，手動繪制，畫布更新方法等LifeGame.js // 邏輯層，創(chuàng)建運行系統(tǒng)，系統(tǒng)運行邏輯，數(shù)據(jù)更新等主要實現(xiàn)

系統(tǒng)配置：定義二維平面方格尺寸，data 中以 key,value 形式存儲了所有細胞的生命狀態(tài)，execute 是 canvas.js 暴露出來的內(nèi)部方法，掛載到 config 對象上。

const config = { width: 100, // 橫向細胞數(shù)量 height: 100, // 縱向細胞數(shù)量 size: 4 + 1, // 細胞大小，細胞間距 1px speed: 200, // 細胞迭代速度 alive: ’#000000’, // 細胞存活顏色 dead: ’#FFFFFF’, // 世界顏色（細胞死亡顏色） data: new Map(), // 系統(tǒng)運行數(shù)據(jù) execute, // 更新畫布方法 };

規(guī)則實現(xiàn)：遍歷二維平面里每個細胞，拿到當(dāng)前的細胞狀態(tài)，計算其周圍存活細胞的數(shù)量，判斷其下一時刻是存活還是死亡，并將這個狀態(tài)保存下來，通過調(diào)用渲染層的更新畫布方法 execute 來更新界面顯示。這里在處理 data 數(shù)據(jù)時沒有用二維數(shù)組表示二維坐標(biāo)系，而是將其轉(zhuǎn)換為一維線性表示，將數(shù)據(jù)保存在 Map 中。

// LifeGame.js // 二維坐標(biāo)系一維線性表示 const MakeKey = (x = 0, y = 0) => y * 10000 + x; function refreshWorld() { const next = new Map(); // 更新后的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù) // 迭代二維坐標(biāo)系所有元素 IterateCells(config, (x, y) => { const index = MakeKey(x, y); // 計算坐標(biāo)對應(yīng)的 key const current = config.data.get(index); // 當(dāng)前細胞狀態(tài) // 計算當(dāng)前細胞周圍存活細胞的數(shù)量 switch (borderSum(x, y)) {case 2: // 當(dāng)周圍有 2 個存活細胞時，該細胞保持原樣。 next.set(index, current); break;case 3: // 當(dāng)周圍有 3 個存活細胞時，該細胞為存活狀態(tài)。 next.set(index, true); !current && config.execute(x, y, true); // 狀態(tài)變化，更新畫布 break;default: // 當(dāng)周圍的存活細胞低于 2 個時，該細胞為死亡狀態(tài)。（生命數(shù)量稀少） // 當(dāng)周圍有超過 3 個存活細胞時，該細胞為死亡狀態(tài)。（生命數(shù)量過多） next.set(index, false); current && config.execute(x, y, false); // 狀態(tài)變化，更新畫布 break; } return true; }); return next; }

系統(tǒng)的啟動與停止

// LifeGame.js // 開啟系統(tǒng) function startWorld() { stopWorld(); // 停止之前啟動的循環(huán) // 根據(jù)迭代速度啟動系統(tǒng)，循環(huán)更新系統(tǒng) interval = setInterval(() => (config.data = refreshWorld()), config.speed || 500); starting = true; // 開啟啟動標(biāo)識 return true; } // 關(guān)閉系統(tǒng)，當(dāng)前系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)保留 function stopWorld() { clearInterval(interval); // 停止循環(huán) starting = false; // 關(guān)閉啟動標(biāo)識 return true; }

計算存活細胞方法

// LifeGame.js function borderSum(x = 0, y = 0) { const { width, height, data } = config; let sum = 0; for (let j = y - 1; j <= y + 1; j++) { for (let i = x - 1; i <= x + 1; i++) {// 邊界判斷if (i < 0 || j < 0 || i >= width || j >= height || (i === x && j === y)) { continue;}if (data.get(MakeKey(i, j))) { sum++; // 存活細胞數(shù)量累加} } } return sum; }

迭代二維坐標(biāo)系方法

/** * 迭代二維坐標(biāo)系所有元素，執(zhí)行回調(diào)函數(shù) * @param config: { width: number, height: number } * @param callback: (x: number, y: number) => boolean */const IterateCells = ({ width, height }, callback) => { for (let y = 0; y < height; y++) { for (let x = 0; x < width; x++) { if (callback && !callback(x, y)) {return false; } } } return true;};

更新畫布方法

// canvas.js function execute(x, y, life) { const { size, alive, dead } = config; // 設(shè)置細胞顏色 context.fillStyle = life ? alive : dead; // 繪制細胞，細胞間距 1px context.fillRect(x * size + 1, y * size + 1, size - 1, size - 1); return true; }

以上就是JavaScript 實現(xiàn)生命游戲的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于JavaScript 生命游戲的資料請關(guān)注好吧啦網(wǎng)其它相關(guān)文章！