ToB企服应用市场:ToB评测及商务社交产业平台

标题: 兰顿蚂蚁：从无序到有序的巨大征程 [打印本页]
作者: 花瓣小跑    时间: 2024-5-17 23:13
标题: 兰顿蚂蚁：从无序到有序的巨大征程
1. 问题

在一个1000*1000格子的棋盘上，有一只蚂蚁(ant)，蚂蚁的爬行规则是：（1）如果蚂蚁地点的棋盘是白色的，则蚂蚁将地点格子设置为黑色，并向右边爬行一个格子。（2）如果蚂蚁地点的棋盘是黑色的，则蚂蚁将地点格子设置为白色，并向左边爬行一个格子。问：请表现蚂蚁爬行10000次后，棋盘的样子。
2. 思索

首先，我们需要创建一个棋盘类（Board）和一个蚂蚁类（Ant）。棋盘类包含一个二维数组表示棋盘的状态，以及一个方法用于表现棋盘。蚂蚁类包含蚂蚁当前的位置和爬行方法。
解析：
3. 代码

3.1 设计 Board类 和 Ant 类， 代码如下：
  1. import matplotlib.pyplot as plt
  2. import numpy as np
  4. class Board:
  5.     def __init__(self, size):
  6.         self.size = size
  7.         # 创建初始棋盘，设置为全0的格子： 注意： 0 表示 白色，1表示 黑色
  8.         self.board = np.zeros((size, size))
  9.         
  10.     def display(self):
  11.         # Create the figure and axes
  12.         fig, ax = plt.subplots()
  13.         # Display the array as an image using imshow
  14.         # cmap='gray' sets the colormap to grayscale
  15.         # imshow 似乎 0 表示黑的，1 表示白色，因此，我这里用函数 np.logical_not()取反了一下
  16.         plt.imshow(np.logical_not(self.board), cmap='gray')  
  17.         # Set axis labels and title (optional)
  18.         ax.set_xlabel("X-axis")
  19.         ax.set_ylabel("Y-axis")
  20.         ax.set_title("Footprint of Ant on 2D World")
  21.         # Display the plot
  22.         plt.show()
  23.                
  24.                
  25. class Ant:
  26.     def __init__(self, board):
  27.         # 假定初始在 棋盘中央
  28.         self.x = board.size // 2
  29.         self.y = board.size // 2
  30.         # 假定初始方向朝上， 90度
  31.         self.direction = 90
  32.         
  33.     def climb_one(self, board):
  34.         if self.direction == 0 :       # right， 向右边爬行一格
  35.             self.x = self.x + 1
  36.         elif self.direction == 270:    # down，  向下爬行一格
  37.             self.y = self.y - 1            
  38.         elif self.direction == 180:    # left,   向左爬行一格
  39.             self.x = self.x - 1
  40.         elif self.direction == 90:     # up,     向上爬行一格
  41.             self.y = self.y + 1  
  42.         # 处理一下跑出边界问题：
  43.         #    如果小于0, 则移动到最大值处， PS: 这样设置是有部分道理的，因为小于0 时候，direction是向左 或 向上的，
  44.         #                                 移动到最大值时候，ant 方向向内
  45.         #    如果大于最大值，则移动到0 处
  46.         if self.x == -1 :
  47.             self.x = board.size - 1
  48.         if self.y == -1 :
  49.             self.y = board.size - 1
  50.         if self.x == board.size - 1 :
  51.             self.x = 0
  52.         if self.y == board.size - 1 :
  53.             self.y = 0
  54.                        
  55.     def move(self, board):
  56.         if board.board[self.x][self.y] == 0:  # 原来是白色0
  57.             # Step 1： 脚下格子设置为黑色1
  58.             board.board[self.x][self.y] = 1   
  59.             # Step 2： 右转
  60.             self.direction = (self.direction - 90) % 360
  61.             # Step 3：爬行一格
  62.             self.climb_one(board)
  63.         else:   # 原来是黑色1
  64.             # Step 1： 脚下格子设置为白色0
  65.             board.board[self.x][self.y] = 0
  66.             # Step 2：左 转
  67.             self.direction = (self.direction + 90) % 360
  68.             # Step 3：爬行一格
  69.             self.climb_one(board)
  70.                        
  71.                        
复制代码
3.2 测试代码
  1. def run():
  2.     board = Board(250)       # 棋盘大小设置
  3.     ant = Ant(board)
  4.    
  5.     for _ in range(1000000):   # 蚂蚁爬行次数
  6.         ant.move(board)
  7.    
  8.     print("moving ......")
  9.     board.display()
  11. if __name__ == '__main__':
  12.     run()
  13.        
  14.        
复制代码
4 结果展示

4.1 蚂蚁初始方向头朝上，棋盘 100* 100 ， 爬行 15000次


4.2 蚂蚁初始方向头朝上，棋盘 100* 100 ， 爬行 1000次


4.3 蚂蚁初始方向头朝上，棋盘 1000* 1000 ， 爬行 50000次


4.4 蚂蚁初始方向头朝右，棋盘 250* 250 ， 爬行 50000次


4.5 蚂蚁初始方向头朝右，棋盘 250* 250 ， 爬行 100W次



免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。



欢迎光临 ToB企服应用市场:ToB评测及商务社交产业平台 (https://dis.qidao123.com/) Powered by Discuz! X3.4