元胞自动机晶粒细化的代码

以下是一个简单的元胞自动机晶粒细化的 Python 代码示例：

import numpy as np

# 设置晶格大小和初始晶粒状态
grid_size = (100, 100)
grid = np.zeros(grid_size)
grid[40:60, 40:60] = 1

# 定义元胞自动机规则
def evolve(grid):
    new_grid = np.zeros_like(grid)
    for i in range(1, grid_size[0] - 1):
        for j in range(1, grid_size[1] - 1):
            neighbors = grid[i-1:i+2, j-1:j+2].ravel()
            if grid[i, j] == 1:
                if np.sum(neighbors) > 4:
                    new_grid[i, j] = 1
            else:
                if np.sum(neighbors) > 5:
                    new_grid[i, j] = 1
    return new_grid

# 迭代执行元胞自动机，直到晶粒细化完成
while True:
    new_grid = evolve(grid)
    if np.array_equal(new_grid, grid):
        break
    grid = new_grid

# 显示结果
import matplotlib.pyplot as plt
plt.imshow(grid, cmap='binary')
plt.show()

首先，我们设置了一个大小为 100x100 的晶格，并将其中心的 20x20 区域初始化为 1，表示一个初始晶粒。

然后，我们定义了一个 `evolve` 函数来执行元胞自动机规则。在这个例子中，我们使用了 Von Neumann 邻域，即每个细胞周围有上下左右四个邻居。如果一个细胞周围的邻居数量超过了一定阈值，它就会转化为一个新的晶粒。

最后，我们迭代执行元胞自动机，直到晶粒细化完成。每次迭代中，我们使用 `evolve` 函数来计算新的晶格状态，直到新的晶格状态和上一次的状态完全一致，表示晶粒细化完成。

最后，我们使用 Matplotlib 库来显示最终的晶格状态。