1. 問題

在一個1000*1000格子的棋盤上，有一只螞蟻(ant)，螞蟻的爬行規(guī)則是：（1）如果螞蟻所在的棋盤是白色的，則螞蟻將所在格子設(shè)置為黑色，并向右邊爬行一個格子。（2）如果螞蟻所在的棋盤是黑色的，則螞蟻將所在格子設(shè)置為白色，并向左邊爬行一個格子。問：請顯示螞蟻爬行10000次后，棋盤的樣子。

2. 思考

首先，我們需要創(chuàng)建一個棋盤類（Board）和一個螞蟻類（Ant）。棋盤類包含一個二維數(shù)組表示棋盤的狀態(tài)，以及一個方法用于顯示棋盤。螞蟻類包含螞蟻當(dāng)前的位置和爬行方法。

解析：

1. 創(chuàng)建棋盤類（Board），包含一個二維數(shù)組表示棋盤狀態(tài)，以及一個方法用于顯示棋盤。
2. 創(chuàng)建螞蟻類（Ant），包含螞蟻當(dāng)前的位置.方向，和爬行方法 move。
3. 在主函數(shù)中，創(chuàng)建一個1000*1000的棋盤實(shí)例和一個螞蟻實(shí)例。
4. 讓螞蟻爬行10000次。
5. 顯示爬行后的棋盤狀態(tài)。

3. 代碼

3.1 設(shè)計(jì) Board類 和 Ant 類， 代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

class Board:
    def __init__(self, size):
        self.size = size
        # 創(chuàng)建初始棋盤，設(shè)置為全0的格子： 注意： 0 表示 白色，1表示 黑色
        self.board = np.zeros((size, size))
        
    def display(self):
        # Create the figure and axes
        fig, ax = plt.subplots()
        # Display the array as an image using imshow
        # cmap='gray' sets the colormap to grayscale
        # imshow 似乎 0 表示黑的，1 表示白色，因此，我這里用函數(shù) np.logical_not()取反了一下 
        plt.imshow(np.logical_not(self.board), cmap='gray')  
        # Set axis labels and title (optional)
        ax.set_xlabel("X-axis")
        ax.set_ylabel("Y-axis")
        ax.set_title("Footprint of Ant on 2D World")
        # Display the plot
        plt.show()
		
		
class Ant:
    def __init__(self, board):
        # 假定初始在 棋盤中央
        self.x = board.size // 2
        self.y = board.size // 2
        # 假定初始方向朝上， 90度
        self.direction = 90
        
    def climb_one(self, board):
        if self.direction == 0 :       # right， 向右邊爬行一格
            self.x = self.x + 1
        elif self.direction == 270:    # down，  向下爬行一格
            self.y = self.y - 1             
        elif self.direction == 180:    # left,   向左爬行一格
            self.x = self.x - 1
        elif self.direction == 90:     # up,     向上爬行一格
            self.y = self.y + 1  
        # 處理一下跑出邊界問題：
        #    如果小于0, 則移動到最大值處， PS: 這樣設(shè)置是有部分道理的，因?yàn)樾∮? 時候，direction是向左 或 向上的，
        #                                 移動到最大值時候，ant 方向向內(nèi)
        #    如果大于最大值，則移動到0 處
        if self.x == -1 : 
            self.x = board.size - 1
        if self.y == -1 : 
            self.y = board.size - 1
        if self.x == board.size - 1 : 
            self.x = 0
        if self.y == board.size - 1 : 
            self.y = 0
			
    def move(self, board):
        if board.board[self.x][self.y] == 0:  # 原來是白色0 
            # Step 1： 腳下格子設(shè)置為黑色1 
            board.board[self.x][self.y] = 1   
            # Step 2： 右轉(zhuǎn)
            self.direction = (self.direction - 90) % 360
            # Step 3：爬行一格
            self.climb_one(board)
        else:   # 原來是黑色1 
            # Step 1： 腳下格子設(shè)置為白色0
            board.board[self.x][self.y] = 0
            # Step 2：左 轉(zhuǎn)
            self.direction = (self.direction + 90) % 360
            # Step 3：爬行一格
            self.climb_one(board)
			
			

3.2 測試代碼

def run():
    board = Board(250)       # 棋盤大小設(shè)置
    ant = Ant(board)
    
    for _ in range(1000000):   # 螞蟻爬行次數(shù)
        ant.move(board)
    
    print("moving ......")
    board.display()

if __name__ == '__main__':
    run()
	
	

4 結(jié)果展示

4.1 螞蟻初始方向頭朝上，棋盤 100* 100 ， 爬行 15000次

4.2 螞蟻初始方向頭朝上，棋盤 100* 100 ， 爬行 1000次

4.3 螞蟻初始方向頭朝上，棋盤 1000* 1000 ， 爬行 50000次

4.4 螞蟻初始方向頭朝右，棋盤 250* 250 ， 爬行 50000次

4.5 螞蟻初始方向頭朝右，棋盤 250* 250 ， 爬行 100W次

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-855142.html

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