python下元胞自动机的代码和相应的绘图程序

定义元胞自动机CA的代码和相应的绘图程序

“““ Code example from Complexity and Computation a book about
exploring complexity science with Python.  Available free from

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Copyright 2011 Allen B. Downey.
Distributed under the GNU General Public License at gnu.org/licenses/gpl.html.
“““

import numpy

class CA（object）:
    “““A CA is a cellular automaton; the parameters for __init__ are:

    rule:  an integer in the range 0-255 that represents the CA rule
           using Wolfram‘s encoding.
    n:     the number of rows （timesteps） in the result.
    ratio: the ratio of columns to rows.
    “““

    def __init__（self rule n=100 ratio=2）:
        “““Attributes:
        table:  rule dictionary that maps from triple to next state.
        n m:   are the number of rows columns.
        array:  the numpy array that contains the data.
        next:   the index of the next empty row.
        “““
        self.table = self.make_table（rule）
        self.n = n
        self.m = ratio*n + 1
        self.array = numpy.zeros（（n self.m） dtype=numpy.int8）
        self.next = 0

    def make_table（self rule）:
        “““Returns a table for the given CA rule.  The table is a 
        dictionary that maps 3-tuples to binary values.
        “““
        table = {}
        for i bit in enumerate（binary（rule 8））:
            t = binary（7-i 3）
            table[t] = bit
        return table

    def start_single（self）:
        “““Starts with one cell in the middle of the top row.“““
        self.array[0 self.m/2] = 1
        self.next += 1

    def start_random（self）:
        “““Start with random values in the top row.“““
        self.array[0] = numpy.random.random（[1self.m]）.round（）
        self.next += 1

    def loop（self steps=1）:
        “““Executes the given number of time steps.“““
        [self.step（） for i in xrange（steps）]

    def step（self）:
        “““Executes one time step by computing the next row of the array.“““
        i = self.next
        self.next += 1

        a = self.array
        t = self.table
        for j in xrange（1self.m-1）:
            a[ij] = t[tuple（a[i-1 j-1:j+2]）]

    def get_array（self start=0 end=None）:
        “““Gets a slice of columns from the CA with slice indices
        （start end）.  Avoid copying if possible.
        “““
        if start==0 and end==None:
            return self.array
        else:
            return self.array[: start:end]


def binary（n digits）:
    “““Returns a tuple of （digits） integers representing the
    integer （n） in binary.  For example binary（33） returns （0 1 1）“““
    t = []
    for i in range（digits）:
        n r = divmod（n 2）
        t.append（r）

    return tuple（reversed（t））


def print_table（table）:
    “““Prints the rule table in LaTeX format.“““
    t = table.items（）
    t.sort（reverse=True）

    print ‘\\beforefig‘
    print ‘\\centerline{‘
    print ‘\\begin{tabular}{|c|c|c|c

 属性            大小     日期    时间   名称
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     文件        3344  2016-09-09 20:34  CA.py
     文件        5717  2016-09-09 20:44  CAdrawer.py