C++Qt开发-单线程实现生命游戏

Posted 2021-10-30 ADCodeMaster

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++Qt开发-单线程实现生命游戏相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

生命游戏规则:

生命游戏中，对于任意细胞：
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。

1.当前细胞为存活状态时，当周围的活细胞低于2个时，该细胞因孤独而死亡;
2.当前细胞为存活状态时，当周围有2个或3个活细胞时，该细胞保持原样;
3.当前细胞为存活状态时，当周围有3个以上活细胞时，该细胞因资源匮乏而死亡;

4.当前细胞为死亡状态时，当周围有3个活细胞时，该细胞变成存活状态(模拟繁殖)。

活细胞的周围只能有2个或3个细胞，否则死亡。
死细胞的周围如果有3个活细胞，复活。
否则不变。
黑格代表活细胞，白格代表死细胞

QT代码实现：

0.实现思路

设置widget主页面的长宽，确定像素范围。
选取像素宽度，画线
通过随机数生成随机细胞，使用矩形填充代表细胞，因为矩形有四个点，我们以左上角的点为枢纽点
确定像素位置关系后，填充
实现生命游戏算法函数
使用定时器，定时调用函数，刷新widget，自动调用painterEvent事件,完成下一次绘画

1.因为要画图，使用widget类

2.widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QPainter>
#include <QVector>
#include <QLineF>
#include <QPoint>
#include <QPainterPath>
#include <QRect>
#include <cmath> //取整函数
#include <cstdlib> //随机数函数
#include <QDebug> //调式用
#include <QPair>
#include <QTimerEvent> // 定时器
#include <QPen>

#define SIZE 800 //6400个细胞面板,640000个像素点,数组保存的是像素面板,不要改
#define TIME 100 //定时器事件间隔，可以改
#define Cells 3000 //总共有6400个方格，首先随机生成活细胞，可以改


QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private:

    int TimerId; //定时器ID
    QVector<QLineF> Lines; //保存线，用于画方格
    QVector<QPair<int,int>> CellsPoint; //保存每个细胞的坐标，用于遍历时减少循环，用于绘图
    QVector<QPair<int,int>> NextCellsPoint; //用于存放下一次细胞矩阵的坐标，用于绘图
    int LiveCells[SIZE][SIZE]; //用于保存活细胞的方格,1代表活，0代表死，用于算法
    int NextLiveCells[SIZE][SIZE];//用于存放下一次细胞矩阵的容器
    //int (* LiveCells)[SIZE] = new int[SIZE][SIZE];
    //int (* NextLiveCells)[SIZE] = new int[SIZE][SIZE];
    Ui::Widget *ui;

protected:
    //TopLeft
    int TopLeft(int x,int y);
    //TopRight
    int TopRight(int x,int y);
    //BottomRight
    int BottomRight(int x,int y);
    //BottomLeft
    int BottomLeft(int x,int y);

    //BottomSide
    int BottomSide(int x,int y);
    //TopSide
    int TopSide(int x,int y);
    //RightSide
    int RightSide(int x,int y);
    //LeftSide
    int LeftSide(int x,int y);

    //Mid
    int Mid(int x,int y);

    //面板更新和坐标容器更新
    void UpData();

    //生命游戏算法-生成下一次活细胞图
    void NextCells();

    //繁衍函数
    void Multiply();

    //死亡函数
    bool Death(QPair<int,int> Point);

    //遍历四周细胞函数
    int Around(QPair<int,int> Point);

    //保存画线的像素点
    void LinesPoint();

    //随机生成细胞函数
    void RandomCells();

    //重载绘画事件
    //qt里所有的重载函数都是受保护的函数
    void paintEvent(QPaintEvent *event);

    //重载定时器事件
    void timerEvent(QTimerEvent *event);

private slots:
    void on_pushButton_Random_clicked();
    void on_pushButton_Start_clicked();
    void on_pushButton_Stop_clicked();
};
#endif // WIDGET_H

函数功能分析

    //TopLeft
    int TopLeft(int x,int y);
    //TopRight
    int TopRight(int x,int y);
    //BottomRight
    int BottomRight(int x,int y);
    //BottomLeft
    int BottomLeft(int x,int y);

    //BottomSide
    int BottomSide(int x,int y);
    //TopSide
    int TopSide(int x,int y);
    //RightSide
    int RightSide(int x,int y);
    //LeftSide
    int LeftSide(int x,int y);

    //Mid
    int Mid(int x,int y);

实现判断（x，y）处的细胞周围的细胞数，这些函数由Around函数调用实现。

    //繁衍函数
    void Multiply();

    //死亡函数
    bool Death(QPair<int,int> Point);

生存和死亡函数，由NextCells函数调用。

    //面板更新和坐标容器更新
    void UpData();

更新函数，完成必要容器和数组的更新重置

    //保存画线的像素点
    void LinesPoint();

保存线的点集合

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{

    ui->setupUi(this);
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

int Widget::TopLeft(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y+10] == 1)
    {
        around++; //TopLeft
    }
    return around;
}

int Widget::TopSide(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::TopRight(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::RightSide(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::LeftSide(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::Mid(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x-10][y-10] == 1)
    {
        around++; //TopLeft
    }
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++; //TopMid
    }
    if(LiveCells[x+10][y-10] == 1)
    {
        around++; //TopRight
    }
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++; //Left
    }
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++; //Left
    }
    if(LiveCells[x-10][y+10] == 1)
    {
        around++; //BottomLeft
    }
    if(LiveCells[x][y+10] == 1)
    {
        around++; //BottomMid
    }
    if(LiveCells[x+10][y+10] == 1)
    {
        around++; //BottomRight
    }
    return around;
}

int Widget::BottomLeft(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::BottomSide(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x+10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

int Widget::BottomRight(int x,int y)
{
    int around = 0;
    if(LiveCells[x][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y-10] == 1)
    {
        around++;
    }
    if(LiveCells[x-10][y] == 1)
    {
        around++;
    }
    return around;
}

//面板更新和坐标容器更新
void Widget::UpData()
{
    CellsPoint.clear();
    CellsPoint = NextCellsPoint; // 将下一次细胞坐标赋值给CellsPoint
    NextCellsPoint.clear(); //清空
    for(int i =0;i<SIZE;i++)
    {
        for(int j =0;j<SIZE;j++)
        {
            LiveCells[i][j] = NextLiveCells[i][j];
        }
    }
    memset(NextLiveCells, 0, SIZE*SIZE*4); //清空
}

//生命游戏算法-生成下一次活细胞坐标容器
void Widget::NextCells()
{
    //模拟繁殖，死亡，不变
    Multiply();
    //面板赋值和坐标赋值
    UpData();
    return;
}

//模拟繁殖，死亡，不变
void Widget::Multiply()
{
    for(int i=0; i<SIZE; i+=10)
    {
        for(int j=0; j<SIZE; j+=10)
        {
            if(LiveCells[i][j] == 0)
            {
                QPair<int,int> Point(i,j);
                int around = Around(Point);
                if(around == 3)
                {
                    //复活该细胞
                    NextCellsPoint.push_back(Point); //复活以上是关于C++Qt开发-单线程实现生命游戏的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 QT 信号槽  异步事件驱动  单线程 多并发
 线程安全的对象生命期管理
 iOS---多线程实现方案一 (pthreadNSThread)
 “生命游戏”的多线程算法思考
 QT 实用代码片段
 [UE4]UE4是单线程的吗？