生命游戏：C++实现与功能设计说明

本文主要是介绍生命游戏：C++实现与功能设计说明，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、生命游戏概述

二、C++生命游戏设计

三、C++生命游戏实现

1、编写头文件life.h

2、编写C++程序life.cpp

3、编写头文件utility.h

4、编写程序文件utility.cpp

5、编写主程序文件main.cpp

6、运行程序，查看结果

四、尝试生命游戏其它初始布局

一、生命游戏概述

大家好！今天我将向大家介绍一款神奇的游戏——生命游戏（Game of Life）。这款游戏由英国数学家约翰·康威（John Horton Conway）于1970年发明，并在当时的计算机界引起了极大的关注。生命游戏是一款基于元胞自动机理论的模拟游戏，它的规则简单而富有哲理。

首先，让我们来了解一下生命游戏的基本概念和规则。在游戏中，我们有一个类似围棋棋盘的网格，每个格子可以是空的或包含一个“生命”单元。每个格子有8个相邻的格子：正上方、正下方、右侧、左侧、左上方、右上方、左下方以及右下方。相邻的格子中存活的生命数量被称为该格子的邻居数。

生命游戏的演化规则非常简洁：一个生命如果恰好有2个或3个邻居，它会存活到下一个世代；否则，会因为孤独或拥挤而死亡。一个空格，如果恰好有3个邻居，则诞生一个新生命。

总的来说，生命游戏是一款富有挑战性和趣味性的游戏，它可以激发我们对数学、计算机科学和生命哲学的兴趣。希望今天的分享能够让大家更好地理解和欣赏生命游戏的魅力。

二、C++生命游戏设计

本设计书旨在介绍如何使用C++编程语言实现生命游戏。生命游戏是由英国数学家约翰·康威在1970年发明的一款基于元胞自动机理论的模拟游戏，其规则简单而富有哲理。

首先，我们需要创建一个名为"TheGameOfLife"的项目，并编写头文件life.h和源文件life.cpp。其中，life.h定义了生命游戏类的基本结构，包括成员函数和私有变量；life.cpp实现了生命游戏类中的各个成员函数，如初始化游戏状态、打印当前状态以及更新游戏状态等。

此外，我们还需要编写两个辅助函数：instructions()用于打印使用生命游戏的说明信息；user_says_yes()用于获取用户的输入，并判断是否为肯定回答。这两个函数分别在utility.h中声明并在utility.cpp中实现。

最后，我们将编写主程序文件main.cpp，以运行我们的生命游戏并查看结果。在这个过程中，我们可以尝试不同的初始布局，观察它们如何按照生命游戏的规则演变。

通过这个C++实现的生命游戏，我们可以更好地理解和欣赏生命游戏的魅力，同时也能激发我们对数学、计算机科学和生命哲学的兴趣。

三、C++生命游戏实现

接下来，我将向大家展示如何使用C++编程语言实现生命游戏。在这个示例程序中，我们将创建一个名为"TheGameOfLife"的项目，并编写头文件life.h和源文件life.cpp。通过这些文件，我们可以定义游戏的基本结构、初始化游戏、打印当前状态以及更新游戏状态。

在Dev C++里创建项目TheGameOfLife

1、编写头文件life.h

这个头文件定义了生命游戏类（Life）的基本结构，包括成员函数和私有变量。其中的常量 maxrow 和 maxcol 分别表示网格的最大行数和最大列数。包含的成员函数有 initialize()、print() 和 update()。

const int maxrow = 20, maxcol = 60; // grid dimensionsclass Life {
public:	void initialize();void print();void update();		
private:int grid[maxrow + 2][maxcol + 2]; // allows for two extra rows and columnsint neighbor_count(int row, int col);	
};#define DONE
#include "life.cpp"

2、编写C++程序life.cpp

这个源文件实现了生命游戏类中的各个成员函数。initialize() 函数用于初始化游戏状态，用户可以指定活细胞的位置；print() 函数负责打印当前的游戏状态；update() 函数根据邻居计数规则更新游戏状态到下一代。

#ifdef DONE
void Life::initialize() 
/*Pre: NonePost: The Life object contains a configuration specified by the user.*/
{int row, col;for (row = 0; row <= maxrow + 1; row++)for (col = 0; col <= maxcol + 1; col++)grid[row][col] = 0;cout << "List the coordinates for living cells." << endl;cout << "Terminate the list with the special pair -1 -1" << endl;cin >> row >> col;while (row != -1 || col != -1) {if (row >=1 && row <= maxrow)if (col >=1 && col <= maxcol)grid[row][col] = 1;elsecout << "Column " << col << " is out of range." << endl;elsecout << "Row " << row << " is out of range." << endl;cin >> row >> col;			}
}void Life::print() 
/*Pre: The Life object contains a configuration.Post: The configuration is written for the user.*/
{int row, col;cout << "\nThe current Life configuration is:" << endl;for (row = 1; row <= maxrow; row++) {for (col = 1; col <= maxcol; col++) if (grid[row][col] == 1) cout << '*';else cout << ' ';cout << endl;}cout << endl;		
}void Life::update() 
/*Pre: The Life object contains a configurationPost: The Life object contains the next generation of configuration.*/
{int row, col;int new_grid[maxrow + 2][maxcol + 2];for (row = 1; row <= maxrow; row++)for (col = 1; col <= maxcol; col++)switch(neighbor_count(row, col)) {case 2:new_grid[row][col] = grid[row][col]; // Status stays the same.break;case 3:new_grid[row][col] = 1; // Cell is alive.break;default:new_grid[row][col] = 0; // Cell is dead.					}for (row = 1; row <= maxrow; row++)for (col = 1; col <= maxcol; col++)grid[row][col] = new_grid[row][col];
}int Life::neighbor_count(int row, int col)
/*Pre: The Life object contains a configuration, and the coordinates row and coldefine a cell inside its hedge.Post: The number of living neighbors of the specified cell is returned.*/
{int i, j;int count = 0;for (i = row - 1; i <= row + 1; i++)for (j = col - 1; j <= col + 1; j++)count += grid[i][j]; // Increase the count if neighbor is alive.count -= grid[row][col]; // Reduce count, since cell is not its own neighbor.	return count;
}
#endif

3、编写头文件utility.h

这个头文件包含了两个辅助函数声明：instructions() 用于打印使用生命游戏的说明信息；user_says_yes() 用于获取用户的输入，并判断是否为肯定回答。

#include <iostream>
#include <istream>
using namespace std;
#include "life.h"void instructions();
bool user_says_yes();#define DONE
#include "utility.cpp"

4、编写程序文件utility.cpp

这个源文件实现了 utility.h 中声明的两个辅助函数。instructions() 函数打印关于如何使用生命游戏的详细说明；user_says_yes() 函数接收用户输入并返回一个布尔值，表示用户是否给出了肯定回答。

#ifdef DONE
void instructions() 
/*Pre: None.Post: Instructions for using the Life program have been printed.*/
{cout << "Welcome to Conway's game of Life." << endl;cout << "This game uses a grid of size " << maxrow << " by " << maxcol << " in which " << endl;cout << "each cell can either be occupied by an organism or not." << endl;cout << "The occupied cells change from generation to generation" << endl;cout << "according to the number of neighboring cells which are alive." << endl;
}bool user_says_yes() 
{int c;bool initial_response = true;do { // Loop until an appropriate input is received.if (initial_response) cout << " (y,n)? " << flush;elsecout << "Respond with either y or n: " << flush;do { // Ignore white space.c = cin.get();			} while (c == '\n' || c == ' ' || c == '\t');initial_response = false;		} while (c != 'y' && c != 'Y' && c != 'n' && c != 'N');return(c == 'y' || c == 'Y');
}
#endif

5、编写主程序文件main.cpp

#include "utility.h"
int main() // Program to play Conway's game of Life
/*Pre: The user supplies an initial configuration of living cells.Post: The program prints a sequence of pictures showing the changes in theconfiguration of living cells according to the rules for the game of Life.Uses: The class Life and its methods initialize(), print(), and update().The functions instructions(); user_says_yes().*/
{Life configuration;instructions();configuration.initialize();		cout << "count = " << configuration.neighbor_count(2, 3) << endl;configuration.print();		cout << "Continue viewing new generations? " << endl;while (user_says_yes()) {configuration.update();configuration.print();cout << "Continue viewing new generations? " << endl;}return 0;
}