Недавно стало известно, что python признан самым популярным языком для обучения студентов в США. Я, будучи студентом Технопарка, решил не отставать от тренда, поподробнее изучить этот модный язык и заодно написать несколько постов. Для разминки я решил реализовать Conway's Game of Life. Это довольно-таки забавная «игра», в которой мы можем в некотором смысле моделировать развитие группы организмов в окружающей среде. Правила такие: делим пространство на клетки, которые могут быть либо живыми, либо пустыми. А затем на каждом шаге состояние клетки обновляем в зависимости от числа живых соседей. Например, слишком много — клетка умирает, а если нет — рождается. Можно от души экспериментировать с конфигурациями, получаются разные странные вещи, иногда корабли. Корабли (gliders) — отдельная тема, это такие группы клеток, которые изменяются и вместе с тем путешествуют в пространстве. Кроме кораблей могут образовываться и другие группы клеток с хитрыми свойствами, но о них — в Википедии.
Итак, python у нас, будем полагать, установлен. Для отрисовки станем использовать стандартную библиотеку Tkinter. План действия такой: рисуем двумерный массив квадратиков, и при нажатии на кнопку вызываем функцию для обновления поля в соответствии с нашими правилами эволюции. Кроме того, сделаем возможным вмешательство в текущую картину, чтобы можно было нарисовать свою панораму, с кораблями и другими фигурами.
Теперь немного кода. Он будет идти не по порядку. Так, чтобы было наглядно.
from Tkinter import Tk, Canvas, Button, Frame, BOTH, NORMAL, HIDDEN # создаем само окно root = Tk() # это ширина и высота окна win_width = 350 win_height = 370 config_string = "{0}x{1}".format(win_width, win_height + 32) # методом geometry() задаем размеры, тут можно написать и # просто строчку вида '350x370', но мы сделаем гибко root.geometry(config_string) # это ширина самой клетки, правда с учетом просвета cell_size = 20 # тут начинаются более интересные вещи, создается объект типа Canvas, # на котором будет происходить непосредственно рисование, # он делается дочерним по отношению к самому окну root canvas = Canvas(root, height=win_height) # пакуем его, аналог show() в других системах canvas.pack(fill=BOTH) # определяем размеры поля в клетках field_height = win_height / a field_width = win_width / a # создаем массив для клеток, он одномерный, но ничего cell_matrix = [] for i in xrange(field_height): for j in xrange(field_width): # здесь создаем экземпляры клеток и делаем их скрытыми square = canvas.create_rectangle(2 + cell_size*j, 2 + cell_size*i, cell_size + cell_size*j - 2, cell_size + cell_size*i - 2, fill="green") canvas.itemconfig(square, state=HIDDEN, tags=('hid','0')) # пакуем в массив cell_matrix.append(square) # это фиктивный элемент, он как бы повсюду вне поля fict_square = canvas.create_rectangle(0,0,0,0, state=HIDDEN, tags=('hid','0')) cell_matrix.append(fict_square) # создаем фрейм для хранения кнопок и аналогичным образом, как с Canvas, # устанавливаем кнопки дочерними фрейму frame = Frame(root) btn1 = Button(frame, text='Eval', command = step) btn2 = Button(frame, text='Clear', command = clear) # пакуем кнопки btn1.pack(side='left') btn2.pack(side='right') # пакуем фрейм frame.pack(side='bottom') # здесь привязываем события клика и движения мыши над canvas к функции draw_a canvas.bind('', draw_a) # стандартный цикл, организующий cобытия и общую работу оконного приложения root.mainloop()
Теперь посмотрим на функциональную часть:
# здесь мы обновляем картину def refresh(): for i in xrange(field_height): for j in xrange(field_width): k = 0 # считаем число соседей for i_shift in xrange(-1, 2): for j_shift in xrange(-1, 2): if (canvas.gettags(cell_matrix[addr(i + i_shift, j + j_shift)])[0] == 'vis' and (i_shift != 0 or j_shift != 0)): k += 1 current_tag = canvas.gettags(cell_matrix[addr(i, j)])[0] # в зависимости от их числа устанавливаем состояние клетки if(k == 3): canvas.itemconfig(cell_matrix[addr(i, j)], tags=(current_tag, 'to_vis')) # nota bene, в этом месте можно экспериментировать с самими "правилами" игры if(k = 4): canvas.itemconfig(cell_matrix[addr(i, j)], tags=(current_tag, 'to_hid')) if(k == 2 and canvas.gettags(sm[addr(i, j)])[0] == 'vis'): canvas.itemconfig(cell_matrix[addr(i, j)], tags=(current_tag, 'to_vis')) # перерисовываем поле по буферу из второго тега элемента def repaint(): for i in xrange(field_height): for j in xrange(field_width): if (canvas.gettags(sm[addr(i, j)])[1] == 'to_hid'): canvas.itemconfig(sm[addr(i, j)], state=HIDDEN, tags=('hid','0')) if (canvas.gettags(sm[addr(i, j)])[1] == 'to_vis'): canvas.itemconfig(sm[addr(i, j)], state=NORMAL, tags=('vis','0')) # сам шаг: обновляем состояние и рисуем def step(): refresh() repaint()
И вспомогательные функции:
# функция получает координаты мыши в момент нажатия или передвижения с зажатой кнопкой def draw_a(e): ii = (e.y - 3)/cell_size jj = (e.x - 3)/cell_size # оживляем клетку canvas.itemconfig(cell_matrix[addr(ii, jj)], state=NORMAL, tags='vis') # эта функция преобразует двумерную координату в простой адрес нашего одномерного массива def addr(ii,jj): if(ii < 0 or jj < 0 or ii >= field_height or jj >= field_width): # тут адресуется фиктивная клетка return len(cell_matrix) - 1 else: return ii*(win_width/a) + jj
Ну вот примерно так, надеюсь, вам было интересно. Ссылка на github.