用于创建简单网格世界的健身房 - Python

在本文中，我们将介绍如何在 Python 中创建一个简单的网格世界。这个网格世界是一个由网格单元格组成的环境，它使用简单的规则来模拟生命在其中的行为。我们将使用 Python 的 OOP（面向对象编程）概念来实现这个网格世界。

实现网格世界

在 Python 中实现网格世界的第一步是定义网格单元格。我们可以使用一个类来表示网格单元格：

class Cell:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __str__(self):
        return f"({self.x},{self.y})"

我们要定义一个网格单元格的两个属性：x 和 y。这些属性描述了单元格在网格之中的位置。

接下来，我们可以定义一个网格类来表示整个环境。这个网格类将使用一个二维数组来储存所有的单元格：

class Grid:
    def __init__(self, num_rows, num_cols):
        self.num_rows = num_rows
        self.num_cols = num_cols
        self.grid = [[Cell(x, y) for y in range(num_cols)] for x in range(num_rows)]
    
    def __str__(self):
        res = ""
        for row in self.grid:
            res += "\n".join(map(str, row)) + "\n"
        return res

在这个类中，我们首先定义了网格的行和列的数量。然后，我们创建了一个二维数组，使用嵌套的列表推导式来创建所有的网格单元格。最后，我们定义了一个 str 方法，用于以字符串的形式打印整个网格。

现在我们可以创建一个简单的网格，使用 Grid 类：

grid = Grid(5, 5)
print(grid)

这应该打印出一个看起来像这样的东西：

(0,0) (0,1) (0,2) (0,3) (0,4)
(1,0) (1,1) (1,2) (1,3) (1,4)
(2,0) (2,1) (2,2) (2,3) (2,4)
(3,0) (3,1) (3,2) (3,3) (3,4)
(4,0) (4,1) (4,2) (4,3) (4,4)

这是我们刚刚创建的 5x5 的网格。

添加网格功能

现在我们已经创建了一个基本的网格，我们需要向它添加更多功能。具体地说，我们需要添加一个在网格单元之间移动的功能。我们可以通过将这个功能添加到 Cell 类中来实现。

class Cell:
    ...
    
    def get_neighbors(self, grid):
        neighbors = []
        for dx in [-1, 0, 1]:
            for dy in [-1, 0, 1]:
                if dx == 0 and dy == 0:
                    continue
                x2, y2 = self.x + dx, self.y + dy
                if x2 >= 0 and x2 < grid.num_rows and y2 >= 0 and y2 < grid.num_cols:
                    neighbors.append(grid.grid[x2][y2])
        return neighbors

在这个新的方法中，我们首先定义了一个空列表来保存所有我们发现的邻居单元格。然后，我们迭代一个 [-1, 0, 1] 的列表来计算每个邻居单元格的偏移量。最终，只要偏移量不是(0,0) 并且不超出网格边界，我们就将邻居添加到 neighbors 列表中。最后，我们将此列表返回。

现在，我们已经定义了一个 get_neighbors 方法，我们可以使用它来实现一个简单的移动功能。

class Cell:
    ...
    
    def move(self, grid):
        neighbors = self.get_neighbors(grid)
        if len(neighbors) == 0:
            return # nowhere to go
        new_cell = random.choice(neighbors)
        grid.grid[self.x][self.y], grid.grid[new_cell.x][new_cell.y] = \
            grid.grid[new_cell.x][new_cell.y], grid.grid[self.x][self.y]
        self.x, self.y = new_cell.x, new_cell.y

在这个新的函数中，我们首先使用 get_neighbors 方法来计算周围的所有邻居单元格。然后，我们检查邻居单元格列表的长度是否为零。如果是，这意味着我们已经没有任何地方可去，因此我们直接返回。否则，我们从邻居单元格列表中选择一个随机的单元格，然后使用 Python 的交换变量功能来交换当前单元格和新单元格的位置。

现在，我们已经添加了一个移动函数，我们可以在网格上移动。例如，我们可以在刚刚创建的网格中移动单元格 (0,0)，如下所示：

grid = Grid(5, 5)
print(grid)

cell = grid.grid[0][0]
print(f"Starting cell: {cell}")
cell.move(grid)
print(f"New cell: {cell}")

这应该打印出一些类似这样的东西：

(0,0) (0,1) (0,2) (0,3) (0,4)
(1,0) (1,1) (1,2) (1,3) (1,4)
(2,0) (2,1) (2,2) (2,3) (2,4)
(3,0) (3,1) (3,2) (3,3) (3,4)
(4,0) (4,1) (4,2) (4,3) (4,4)

Starting cell: (0,0)
New cell: (1,0)

这表明我们已经成功地将单元格从(0,0)移动到了(1,0)。注意，由于我们使用了随机选择的邻居进行移动，因此每次运行上述代码时结果可能会不同。

总结

在本文中，我们介绍了使用 Python 创建简单网格世界的方法。我们创建了一个 Cell 类和一个 Grid 类，用于表示网格单元格和整个环境。我们还向 Cell 类添加了一个移动函数，可以将单元格在网格上移动。这些概念为进一步发展更为复杂网格世界的应用奠定了基础。