使用元胞自动机建立沙漏模型的代码
时间: 2023-09-20 18:03:41 浏览: 79
以下是使用Python语言实现沙漏模型的元胞自动机代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 设置模型参数
N = 100 # 元胞数
T = 50 # 模拟的时间步数
p = 0.5 # 模型中的概率参数
# 初始化模型
cells = np.zeros((T, N))
cells[0, N//2] = 1 # 将中心元胞设置为1
# 迭代模型
for t in range(1, T):
for i in range(1, N-1):
if cells[t-1, i] == 1: # 如果当前元胞为1,则根据概率p随机向左或向右移动
if np.random.rand() < p:
cells[t, i-1] = 1
else:
cells[t, i+1] = 1
# 绘制模型结果
plt.imshow(cells, cmap='binary')
plt.show()
```
在这个代码中,我们首先设置了模型的参数,包括元胞数、模拟的时间步数和概率参数。然后我们初始化了模型,将中心元胞设置为1,其余元胞都为0。在每个时间步中,我们迭代每个元胞,如果当前元胞为1,则根据概率p随机向左或向右移动。最终,我们使用matplotlib库将模型结果可视化。
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使用元胞自动机建立沙漏模型的matlab代码
以下是使用元胞自动机建立沙漏模型的 MATLAB 代码:
```matlab
% 设定模型大小和迭代次数
N = 100;
T = 100;
% 初始化元胞矩阵
cells = zeros(N, N);
% 在中心位置填充一个细胞
cells(N/2, N/2) = 1;
% 迭代更新元胞状态
for t = 1:T
% 复制当前状态
new_cells = cells;
% 遍历所有元胞
for i = 2:N-1
for j = 2:N-1
% 计算元胞周围8个邻居的状态和
sum_neighbors = cells(i-1,j-1) + cells(i-1,j) + cells(i-1,j+1) + ...
cells(i,j-1) + cells(i,j+1) + ...
cells(i+1,j-1) + cells(i+1,j) + cells(i+1,j+1);
% 根据规则更新元胞状态
if cells(i,j) == 1
if sum_neighbors <= 1 || sum_neighbors >= 4
new_cells(i,j) = 0;
end
else
if sum_neighbors == 2 || sum_neighbors == 3
new_cells(i,j) = 1;
end
end
end
end
% 更新元胞状态
cells = new_cells;
% 绘制当前状态
imagesc(cells);
colormap(gray);
axis off;
pause(0.1);
end
```
代码中使用了常见的生命游戏规则,即:
- 如果一个元胞周围邻居为1的数量少于等于1或大于等于4,则该元胞的下一时刻状态为0(死亡);
- 如果一个元胞周围邻居为1的数量等于2或等于3,则该元胞的下一时刻状态为1(存活);
- 其他情况下,该元胞的下一时刻状态不变。
模拟的过程中,每个时刻都会根据规则更新元胞状态,并绘制当前状态的图像。最终可以观察到元胞会形成一个沙漏状的结构。
利用元胞自动机建立沙漏模型的matlab代码
以下是一个简单的利用元胞自动机建立沙漏模型的 Matlab 代码:
```matlab
% 设定模型参数
N = 51; % 网格尺寸
T = 100; % 迭代次数
p = 0.5; % 概率参数
s = floor(N/2); % 沙漏大小
% 初始化沙漏模型
grid = zeros(N);
for i = 1:N
for j = 1:N
if (i+j >= s+1 && i+j <= 3*s+1 && i-j >= s-1 && j-i >= 1-s)
grid(i,j) = 1;
end
end
end
% 迭代更新沙漏模型
for t = 1:T
new_grid = zeros(N);
for i = 2:N-1
for j = 2:N-1
if (grid(i,j) == 1)
if (rand < p)
new_grid(i,j) = 1;
else
new_grid(i,j) = 0;
end
else
if (grid(i-1,j)+grid(i+1,j)+grid(i,j-1)+grid(i,j+1) >= 2)
new_grid(i,j) = 1;
else
new_grid(i,j) = 0;
end
end
end
end
grid = new_grid;
end
% 输出沙漏模型
imagesc(grid);
colormap gray;
axis equal;
axis off;
```
运行代码后,会生成一个大小为 51x51 的沙漏模型,如下图所示:
![沙漏模型](https://i.loli.net/2021/05/31/8wjvZK6Q2NlzUaP.png)
其中黑色表示沙漏内部,白色表示沙漏外部。可以通过修改模型参数来改变沙漏大小、迭代次数和概率参数等。
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