🌌 康威生命游戏：数字宇宙的演化奇迹

康威生命游戏（Conway's Game of Life）是英国数学家约翰·康威在1970年创造的经典细胞自动机模型。这个零玩家游戏以其简单的规则却能产生令人惊叹的复杂模式，完美诠释了"简单孕育复杂"的哲学思想。

🎮 游戏规则：生命的律动

生命游戏在一个无限延伸的二维网格世界上演，每个格子代表一个细胞，拥有两种基本状态：

游戏通过四条优雅的规则驱动演化：

  1. 生存法则：当存活细胞拥有2-3个存活邻居时，继续绽放生命
  2. 孤独致死：存活细胞邻居少于2个时，因孤独而消亡
  3. 拥挤致死：存活细胞邻居超过3个时，因过度拥挤而逝去
  4. 新生法则：死亡细胞恰有3个存活邻居时，神奇地获得新生

💻 代码解析：数字生命的诞生

🏗️ 初始化：创造生命的世界

from random import choice
from turtle import *
from freegames import square

cells = {}  # 生命的容器

我们使用Python的turtle模块绘制这个微观宇宙，cells字典记录每个细胞的生死状态。

🌱 播种生命

def initialize():
    """随机初始化生命种子"""
    # 清空世界
    for x in range(-200, 200, 10):
        for y in range(-200, 200, 10):
            cells[x, y] = False
    
    # 在中心区域随机播种生命
    for x in range(-50, 50, 10):
        for y in range(-50, 50, 10):
            cells[x, y] = choice([True, False])

这段代码首先创造一个纯净的世界，然后在中心区域(-50到50)随机撒下生命的种子。

⏳ 生命演化：一代又一代

def step():
    """计算生命的下一个世代"""
    neighbors = {}  # 邻居计数器
    
    # 统计每个细胞的邻居数量
    for x in range(-190, 190, 10):
        for y in range(-190, 190, 10):
            count = -cells[x, y]  # 排除自身
            for h in [-10, 0, 10]:
                for v in [-10, 0, 10]:
                    count += cells[x + h, y + v]
            neighbors[x, y] = count
    
    # 应用生命规则
    for cell, count in neighbors.items():
        if cells[cell]:  # 存活细胞
            if count < 2 or count > 3:
                cells[cell] = False  # 死亡
        elif count == 3:  # 死亡细胞
            cells[cell] = True  # 新生

这段核心代码精确模拟了生命的兴衰更替，展现了简单规则如何创造复杂模式。

🎨 绘制生命图景

def draw():
    """绘制生命宇宙"""
    step()  # 计算下一代
    clear()  # 清空画布
    # 绘制每个细胞
    for (x, y), alive in cells.items():
        color = 'green' if alive else 'black'
        square(x, y, 10, color)
    update()  # 更新画面
    ontimer(draw, 100)  # 100毫秒后重绘

这段动画代码让生命在屏幕上跃动，每100毫秒演化一代。

🔍 探索无限可能

🌌 经典模式发现

⚡ 性能优化思路

  1. 使用numpy数组替代字典存储
  2. 实现更高效的邻居计数算法
  3. 考虑多线程计算

🧪 实验方向

🚀 启动生命宇宙

执行代码后，你将看到一个400×400像素的窗口，见证简单规则如何创造出令人着迷的复杂生命图景。每100毫秒，生命就演化一代，展现出无限的可能性。

生命游戏不仅是编程练习，更是理解复杂系统、涌现现象和计算理论的完美窗口。通过调整参数和规则，你可以探索这个数字宇宙中隐藏的无限奥秘！