康威生命游戏的简单实现

生命游戏，数学家John Conway发明的一个游戏，又称康威生命演化，生命棋，细胞自动机。

康威有许多好玩有趣的发明，最广为人知的一个是外观数列（Look-and-Say），这里不多说，另一个就是生命游戏（Game-of-Life）。

关于康威，摘录一段Wikipedia的叙述:

約翰·何頓·康威（John Horton Conway，1937年12月26日－），生於英國利物浦，數學家，活躍於有限群的研究、趣味數學、紐結理論、數論、組合博弈論和編碼學等範疇。

康威年少時就對數學很有強烈的興趣：四歲時，其母發現他背誦二的次方；十一歲時，升讀中學的面試，被問及他成長後想幹甚麼，他回答想在劍橋當數學家。後來康威果然於劍橋大學修讀數學，現時為普林斯頓大學的教授。

生命游戏模拟的是二维平面上生命的演化过程。

规则很简单：每个细胞有两种状态--存活或死亡，每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动。

如果一个活细胞周围有2至3个活细胞，在下一个阶段继续存活，否则死亡；
如果一个死细胞周围有3个活细胞，在下一个阶段将变成活细胞，否则继续保持死亡
康威生命游戏是简单规则产生复杂变化的典型例子。在演变过程中，可以看到一些非常美妙的变化，和一些优美的几何图形。

下面是用HTML5 Canvas实现的一个简单版本。

源码：https://github.com/mirreal/moon9/tree/master/GameOfLife

DEMO：http://mirreal.net/game-of-life/

JS代码如下：

function Game() {
this.stones = [];
this.canvas = new Canvas();

this.init();
}

Game.prototype.init = function() {
var self = this;

this.createRandomStones();
this.draw();

this.getAroundStones();

this.eventHandler();

this.loop = setInterval(function() {
self.update();
self.draw();
}, 120);
};

Game.prototype.eventHandler = function() {
var self = this;

var snapshotButton = document.getElementById('snapshotButton'),
snapshotImageElement = document.getElementById('snapshotImageElement'),
canvas = document.getElementById('canvas');

snapshotButton.onclick = function(event) {
event.preventDefault();

if (snapshotButton.innerHTML == 'Snapshot') {
clearInterval(self.loop);
var dataUrl = canvas.toDataURL();
snapshotImageElement.src = dataUrl;
snapshotImageElement.style.display = 'inline';
canvas.style.display = 'none';
snapshotButton.innerHTML = 'Continue';
} else {
self.loop = setInterval(function() {
self.update();
self.draw();
}, 800);
canvas.style.display = 'inline';
snapshotImageElement.style.display = 'none';
snapshotButton.innerHTML = 'Snapshot';
}
};
};

Game.prototype.createRandomStones = function() {
for (var i = 0; i < 32; i++) {
for (var j = 0; j < 32; j++) {
var status = Math.random() < 0.2 ? true : false;
this.stones.push(new Stone({x: i, y: j}, status))
}
}
};

Game.prototype.draw = function() {
var self = this;

this.canvas.drawGrid("lightgrey", 20, 20);
this.stones.forEach(function(stone) {
if (stone.status === true) {
self.canvas.drawStone(stone);
}
});
};

Game.prototype.getAroundStones = function() {
var self = this;

this.stones.forEach(function(stone) {
stone.around.forEach(function(position) {
stone.aroundStones.push(self.stones[32*position.x + position.y]);
});
});
};

Game.prototype.update = function() {
var self = this;

this.stones.forEach(function(stone) {
stone.aroundStones.forEach(function(s) {
if (s.status === true) stone.aliveCount += 1;
});

if (stone.status === true) {
if (stone.aliveCount === 2 || stone.aliveCount === 3) {
stone.nextStatus = true;
} else {
stone.nextStatus = false;
}
} else {
if (stone.aliveCount === 3) stone.nextStatus = true;
else stone.nextStatus = false;
}
});

this.stones.forEach(function(stone) {
stone.status = stone.nextStatus;
stone.aliveCount = 0;
});
}

function Stone(position, status) {
this.x = position.x;
this.y = position.y;

this.status = status;
this.nextStatus = false;

this.aroundStones = [];
this.aliveCount = 0;

this.around = [];
this.getAround();
}

Stone.prototype.getAround = function() {
for (var i = this.x-1; i <= this.x+1; i++) {
for (var j = this.y-1; j <= this.y+1; j++) {
if (i == this.x && j == this.y) continue;
if (i < 0 || i >= 32) continue;
if (j < 0 || j >= 32) continue;
this.around.push({x: i, y: j});
}
}
};

function Canvas() {
this.canvas = document.getElementById('canvas');
this.context = canvas.getContext('2d');
}

Canvas.prototype.drawGrid = function(color, stepx, stepy) {
var canvas = this.canvas;
var ctx = this.context;

ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
ctx.save();
ctx.strokeStyle = color;
ctx.lineWidth = 0.5;

for (var i = stepx + 0.5; i < ctx.canvas.width; i += stepx) {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(i, 0);
ctx.lineTo(i, ctx.canvas.height);
ctx.stroke();
ctx.closePath();
}

for (var i = stepy + 0.5; i < ctx.canvas.height; i += stepy) {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, i);
ctx.lineTo(ctx.canvas.width, i);
ctx.stroke();
ctx.closePath();
}
ctx.restore();
};

Canvas.prototype.drawStone = function(stone) {
var ctx = this.context;

var x = 20 * stone.x + 10;
var y = 20 * stone.y + 10;

ctx.fillStyle = 'orange';
ctx.beginPath();
ctx.arc(x, y, 9, 0, Math.PI*2, false);
ctx.closePath();
ctx.fill();
};

new Game();

TIPS:
在Google搜索

Conway's Game of Life

,会看到Google的一个实现。

原文：http://blog.mirreal.net/blog/2014/08/21/game-of-life/