Automat komórkowy

Problem badawczy

Celem jest badanie zachowań automatu komórkowego — układu składającego się z czworokątnych komórek ułożonych w siatkę. Zakładamy, że każda z komórek przyjmuje stan aktywny bądź nieaktywny i zmienia go w zależności od wartości komórek sąsiednich. Ponadto przyjmujemy periodyczny warunek brzegowy — komórki na krawędzi układu jako swoich sąsiadów będą traktować pola z drugiej strony.

Rozwiązanie problemu

Program jest w stanie symulować automat komórkowy dla różnych warunków przejścia stanów komórek. Warunki zapisywane są w pliku konfiguracyjnym config jako parametr bornConditions określający ilości sąsiednich komórek aktywnych, przy których pole nieaktywne zostanie aktywowane oraz surviveConditions definiujący, kiedy komórka ma przetrwać iterację. Ilość przebiegów symulacji kontroluje opcja iter. Rozmiar układu zależny jest od boardSize natomiast wielkość pojednyczej komórki w wyjściowym pliku graficznym od fieldSize. Forma danych wyjściowych ustalana jest przez parametr outputMode zapisany jako suma wartości odpowiadającym trybom:

1. Rysowanie stanów układu we wszystkich iteracjach jako grafiki i zapisywanie ich jako frame*.bmp
2. Rysowanie finalnego stanu układu jako grafiki zapisanej jako output.bmp
3. Wyświetlanie finalnego stanu w konsoli gdzie " _ " reprezentuje komórkę nieaktywną a " @ " aktywną
4. Wypisanie finalnego stanu układu do pliku tekstowego (output.txt) Stan początkowy układu jest definiowany przy pomocy parametru init poprzez podanie pozycji komórek aktywnych w formacie kolumna-wiersz, gdzie indeksy numerowane są od zera do wielkości układu pomniejszonego o 1.

Przykład użycia

Załóżmy, że chcemy zasymulować układ Gry w życie na zasadach Johna Conwaya. Potrzebujemy zatem ustawić w pliku konfiguracyjnym odpowiednie wartości

bornConditions=3
surviveConditions=2,3

Chcemy zasymulować 512 iteracji układu, zatem ustawiamy wartość iter na 512

iter=512

Interesuje nas układ o rozmiarze 64x64 gdzie jedna komórka reprezentowana będzie przez pojedynczy piksel

fieldSize=1
boardSize=64

Stan końcowy układu chcemy otrzymać jako plik tekstowy oraz wszystkie iteracje jako pliki graficzne (8+2)

outputMode=10

Jako stan początkowu układu ustawiamy strukturę Gosper glider gun w następujący sposób:

init=25-1,25-2,23-2,13-3,14-3,21-3,22-3,35-3,36-3,12-4,16-4,21-4,22-4,35-4,36-4,1-5,2-5,11-5,17-5,21-5,22-5,1-6,2-6,11-6,15-6,17-6,18-6,23-6,25-6,11-7,17-7,25-7,12-8,16-8,13-9,14-9,

Po uruchomieniu w folderze z programem zostanie utworzone 513 grafik (gdzie pierwsza to stan początkowy) o rozmiarze 64x64. Przy użyciu programu imagemagick możemy utworzyć gif

convert -scale 800% -delay 10 -loop 0 frame*.bmp example1.gif

Wykorzystane biblioteki

turtle.h

Instrukcja kompilacji

Ubuntu

Aby skompilować program należy użyć tych komend w folderze repozytorium.

gcc -c turtle.c -o turtle.o -lm
gcc -Wall -Wextra core.c turtle.o -lm

Visual Studio

1. Sklonuj repozytorium
2. Przejdź do
   • File
   • New
   • Project From Existing Code...
   • wybierz Visual C++
   • wybierz folder z repozytorium i podaj nazwę projektu
   • zakończ tworzenie
3. Przejdź do
   • Build
   • Batch Build...
   • Wybierz odpowiednią architekruerę i skompiluj program
   • pamiętaj dodać plik konfiguracyjny, aby program mógł działać poprawnie