Pablu/Cellular-Automata-CS
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2023-01-10 22:47:42 +01:00
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5
.gitignore vendored Normal file
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@@ -0,0 +1,5 @@
.vs/
bin/
obj/
Properties/
App.config

54
Cellular Automata.csproj Normal file
View File

@@ -0,0 +1,54 @@
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Project ToolsVersion="15.0" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
<Import Project="$(MSBuildExtensionsPath)\$(MSBuildToolsVersion)\Microsoft.Common.props" Condition="Exists('$(MSBuildExtensionsPath)\$(MSBuildToolsVersion)\Microsoft.Common.props')" />
<PropertyGroup>
<Configuration Condition=" '$(Configuration)' == '' ">Debug</Configuration>
<Platform Condition=" '$(Platform)' == '' ">AnyCPU</Platform>
<ProjectGuid>{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}</ProjectGuid>
<OutputType>Exe</OutputType>
<RootNamespace>Cellular_Automata</RootNamespace>
<AssemblyName>Cellular Automata</AssemblyName>
<TargetFrameworkVersion>v4.7.2</TargetFrameworkVersion>
<FileAlignment>512</FileAlignment>
<AutoGenerateBindingRedirects>true</AutoGenerateBindingRedirects>
<Deterministic>true</Deterministic>
</PropertyGroup>
<PropertyGroup Condition=" '$(Configuration)|$(Platform)' == 'Debug|AnyCPU' ">
<PlatformTarget>AnyCPU</PlatformTarget>
<DebugSymbols>true</DebugSymbols>
<DebugType>full</DebugType>
<Optimize>false</Optimize>
<OutputPath>bin\Debug\</OutputPath>
<DefineConstants>DEBUG;TRACE</DefineConstants>
<ErrorReport>prompt</ErrorReport>
<WarningLevel>4</WarningLevel>
</PropertyGroup>
<PropertyGroup Condition=" '$(Configuration)|$(Platform)' == 'Release|AnyCPU' ">
<PlatformTarget>AnyCPU</PlatformTarget>
<DebugType>pdbonly</DebugType>
<Optimize>true</Optimize>
<OutputPath>bin\Release\</OutputPath>
<DefineConstants>TRACE</DefineConstants>
<ErrorReport>prompt</ErrorReport>
<WarningLevel>4</WarningLevel>
</PropertyGroup>
<ItemGroup>
<Reference Include="System" />
<Reference Include="System.Core" />
<Reference Include="System.Drawing" />
<Reference Include="System.Xml.Linq" />
<Reference Include="System.Data.DataSetExtensions" />
<Reference Include="Microsoft.CSharp" />
<Reference Include="System.Data" />
<Reference Include="System.Net.Http" />
<Reference Include="System.Xml" />
</ItemGroup>
<ItemGroup>
<Compile Include="Program.cs" />
<Compile Include="Properties\AssemblyInfo.cs" />
</ItemGroup>
<ItemGroup>
<None Include="App.config" />
</ItemGroup>
<Import Project="$(MSBuildToolsPath)\Microsoft.CSharp.targets" />
</Project>

25
Cellular Automata.sln Normal file
View File

@@ -0,0 +1,25 @@

Microsoft Visual Studio Solution File, Format Version 12.00
# Visual Studio Version 16
VisualStudioVersion = 16.0.29411.108
MinimumVisualStudioVersion = 10.0.40219.1
Project("{FAE04EC0-301F-11D3-BF4B-00C04F79EFBC}") = "Cellular Automata", "Cellular Automata.csproj", "{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}"
EndProject
Global
GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution
Debug|Any CPU = Debug|Any CPU
Release|Any CPU = Release|Any CPU
EndGlobalSection
GlobalSection(ProjectConfigurationPlatforms) = postSolution
{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU
{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU
{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU
{2B9C1C3B-985E-4EEA-A185-CE02A115652F}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU
EndGlobalSection
GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution
HideSolutionNode = FALSE
EndGlobalSection
GlobalSection(ExtensibilityGlobals) = postSolution
SolutionGuid = {4CE6EFDD-63F1-49F5-8A62-992563D6EFC2}
EndGlobalSection
EndGlobal

448
Program.cs Normal file
View File

@@ -0,0 +1,448 @@
using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Drawing;
using System.Threading.Tasks;
using System.Collections.Generic;
namespace CellularAutomata
{
// Zum Anzeigen des Bildes in einer Synchronen weise
static class BufferedDisplay
{
// Zeigt das Bild und verwaltet alle Schritte um dies zu ermöglichen
public static void ShowDisplay(Cell[,] cells)
{
// GetString Methode wird aufgerufen, um alle Zellen in einen String zu bekommen
string outputToCon = GetString(cells);
// Der aktive Bereich zum schreiben wird auf 0,0 gesetzt um das vorherige Bild zu ersetzen
Console.SetCursorPosition(0, 0);
// Bild wird auf der Konsole ausgegeben
Console.WriteLine(outputToCon);
return;
}
// Die Zellen werden in einen String geschrieben um das Bild anzeigen zu können
private static string GetString(Cell[,] cells)
{
// Strinbuilder, weil schneller als "+="
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int y = 0; y < cells.GetUpperBound(1) + 1; y++)
{
for (int x = 0; x < cells.GetUpperBound(0) + 1; x++)
{
// Hinzufügen eines "X" wenn Zelle am Leben / eines " " (Leerzeichens) wenn Zelle Tot
sb.Append(cells[x, y].Alive ? "X" : " ");
}
// Linienende, es muss auf der nächsten Linie weiter geschrieben werden sonst macht das keinen sinn
sb.Append("\n");
}
// Rückgabe an Verwalter um String auf Konsole auszugeben
return sb.ToString();
}
}
// Das Herzstück des Programmes, ohne das nichts laufen würde
class Cell
{
// Ob die Zelle am leben oder Tot ist
public bool Alive { get => _alive; set => _alive = value; }
private bool _alive;
public bool Pattern = false;
// Durch synchronität ob die Zelle am ende der "Runde" sterben wird oder nicht
private bool _gonnaDie;
// Durch synchronität ob die Zelle am ende der "Runde" wiederbelebt wird oder nicht
private bool _gonnaRespawn;
private readonly int _x;
private readonly int _y;
private bool[] _latest = new bool[12];
// Die Nachbarn der Zelle, sehr wichtig für die Berechnungen ob eine Zelle stirbt / lebt / wiederbelebt wird
public List<Cell> _neighbours = new List<Cell>();
public Cell(int x, int y, bool alive)
{
_alive = alive;
_gonnaDie = false;
_x = x;
_y = y;
_gonnaDie = false;
_gonnaRespawn = false;
}
// Findung der Nachbarn
public void FindNeighbours(Cell[,] allCells)
// TODO: Modular machen
{
if (_x - 1 >= 0)
_neighbours.Add(allCells[_x - 1, _y]);
if (_y - 1 >= 0)
_neighbours.Add(allCells[_x, _y - 1]);
if (_x + 1 <= allCells.GetUpperBound(0))
_neighbours.Add(allCells[_x + 1, _y]);
if (_y + 1 <= allCells.GetUpperBound(1))
_neighbours.Add(allCells[_x, _y + 1]);
if (_y - 1 >= 0 & _x - 1 >= 0)
_neighbours.Add(allCells[_x - 1, _y - 1]);
if (_y + 1 <= allCells.GetUpperBound(1) & _x + 1 <= allCells.GetUpperBound(0))
_neighbours.Add(allCells[_x + 1, _y + 1]);
if (_x + 1 <= allCells.GetUpperBound(0) && _y - 1 >= 0)
_neighbours.Add(allCells[_x + 1, _y - 1]);
if (_y + 1 <= allCells.GetUpperBound(1) && _x - 1 >= 0)
_neighbours.Add(allCells[_x - 1, _y + 1]);
}
// Zelle wird makiert für Tot / leben / wiederbelebung
public void DeadOrAlive()
{
int counter = 0;
// Es wird gezählt wieviele Lebende Nachbarn eine Zelle hat
foreach (var item in _neighbours)
{
if (item._alive)
{
counter++;
}
}
// Um rechenleistung zu schonen wird nur geguckt ob die Zelle stirbt, wenn sie auch lebt um sterben zu Können
if (_alive)
{
// Anpassungsmöglichkeiten wann eine Zelle stirbt
if (counter < 2 || counter > 3)
{
_gonnaDie = true;
}
// Oder wann nicht
else
{
_gonnaDie = false;
}
}
if (!_alive && counter == 3)
{
_gonnaRespawn = true;
}
}
// Synchrones sterben / wiederbeleben / Nichts passieren
public void Die()
{
// Pattern recognition, damit man nicht alle 3000 Runden warten muss wenn es nur noch statisch ist
Pattern = true;
_latest[0] = _latest[1];
_latest[1] = _latest[2];
_latest[2] = _latest[3];
_latest[3] = _latest[4];
_latest[4] = _latest[5];
_latest[5] = _latest[6];
_latest[6] = _latest[7];
_latest[7] = _latest[8];
_latest[8] = _latest[9];
_latest[9] = _latest[10];
_latest[10] = _latest[11];
_latest[11] = _alive;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
if (!_latest[i] == _latest[i + 6])
{
Pattern = false;
}
}
// Wird sterben
if (_gonnaDie == true)
{
_alive = false;
}
// Wird wiederbelebt
if (_gonnaRespawn == true)
{
_alive = true;
_gonnaRespawn = false;
}
_gonnaDie = false;
}
}
// Einlese System von
class AutomataReader
{
public string[] lines;
private readonly int _maxX;
private readonly int _maxY;
public AutomataReader(string path, int x = 0, int y = 0)
{
// Die Datei wird eingelesen und in einen String gepackt
lines = System.IO.File.ReadAllLines(path);
_maxX = x;
_maxY = y;
}
// Eher veraltet / findet die längste linie um die variable maxX zu setzen
public int FindLongestLine()
{
int longestLine = 0;
int tmpCounter = 0;
foreach (var line in lines)
{
foreach (var chr in line)
{
tmpCounter++;
}
longestLine = tmpCounter > longestLine ? tmpCounter : longestLine;
tmpCounter = 0;
}
return longestLine;
}
// Umwandlung des Strings in Zellen (Obj)
public Cell[,] FromFile()
{
Cell[,] output;
// Wenn angabe für größe des "Brettes" gegeben wird dieses Brett auf die Angabe gesetzt
if (_maxX > 0 && _maxY > 0)
{
output = new Cell[_maxX, _maxY];
}
// Falls keine Angabe wird die Größe des "Brettes" auf die Längste Linie gesetzt und wieviele Linien es gibt
else
{
output = new Cell[FindLongestLine(), lines.Length];
}
//Initialisierung der Zellen
for (int i = 0; i < output.GetUpperBound(0) + 1; ++i)
{
for (int j = 0; j < output.GetUpperBound(1) + 1; j++)
{
output[i, j] = new Cell(i, j, false);
}
}
int x = 0, y = 0;
// Setzung der Zellen auf Lebendig oder Tot abhängig davon was in der Datei angegeben wurde
foreach (var line in lines)
{
foreach (var chr in line)
{
output[x, y].Alive = chr == 'X';
x++;
}
x = 0;
y++;
}
return output;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// Alle Zellen
Cell[,] allCells;
// Stopwatch zum Ermöglichen von gleich langen "Runden"
Stopwatch sw = new Stopwatch();
Random r = new Random();
// Angabe wie groß das Feld mit Zellen sein soll in Vertikal. Horizontal = Vertikal * 2
int size = 60;
bool loadFromFile = false;
long timeToNextFrame = 100;
bool done = false;
bool patternRecognition = true;
Restart:
Console.Clear();
while (true)
{
Console.WriteLine("Welcome to my Cellular Automata simulation.");
Console.WriteLine("-------------------------------------------");
Console.WriteLine("[S]tart");
Console.WriteLine("S[e]ttings");
Console.WriteLine("E[n]d");
string input = Console.ReadLine();
Console.Clear();
switch (input.ToLower())
{
case "s":
goto Start; //DONT DO THIS!!!!
case "e":
while (!done)
{
Console.WriteLine("[S]ize of Field: " + size);
Console.WriteLine("[L]oad from File: " + loadFromFile);
Console.WriteLine("[T]ime to next Frame: " + timeToNextFrame);
Console.WriteLine("[Q]uit to Main Menu");
string input2 = Console.ReadLine();
switch (input2.ToLower())
{
case "s":
Console.WriteLine("Enter new Size");
string newSize = Console.ReadLine();
if (!int.TryParse(newSize, out size))
{
Console.WriteLine("Input wasnt accepted. Please try again.");
Console.ReadKey(true);
}
break;
case "l":
Console.WriteLine("Enter [T]rue / [F]alse");
loadFromFile = Console.ReadLine().ToLower() == "t" ? true : false;
break;
case "t":
Console.WriteLine("Enter new time to next Frame");
string newttnf = Console.ReadLine();
if (!long.TryParse(newttnf, out timeToNextFrame))
{
Console.WriteLine("Input wasnt accepted. Please try again.");
}
break;
case "q":
done = true;
break;
default:
Console.WriteLine("Your input wasnt recognised please try again.");
break;
}
Console.Clear();
}
done = false;
break;
case "n":
System.Environment.Exit(0);
break;
default:
Console.WriteLine("Wrong input");
break;
}
Console.Clear();
}
// TODO: Menu und Settings verbessern
Start:
// Initialisierungsprozess
// Check ob Input Datei vorhanden falls man ein Eigenes Design Importieren möchte
if (loadFromFile && File.Exists(@"XXXXXX\Manual.txt"))
{
// TODO: -> zu Static klasse
AutomataReader automataReader = new AutomataReader(@"XXXXXX\Manual.txt", 60, 180);
// Der richtige Import von der Datei
allCells = automataReader.FromFile();
}
else
{
// Größe des Feldes der Zellen wird gesetzt
allCells = new Cell[size * 2, size];
for (int x = 0; x < allCells.GetUpperBound(0) + 1; x++)
{
for (int y = 0; y < allCells.GetUpperBound(1) + 1; y++)
{
allCells[x, y] = new Cell(x, y, r.Next(0, 100) > 30 ? false : true);
}
}
}
// Warten auf eingabe um Positionierung der Konsole zu ermöglichen
Console.ReadKey(true);
for (int x = 0; x < allCells.GetUpperBound(0) + 1; x++)
{
for (int y = 0; y < allCells.GetUpperBound(1) + 1; y++)
{
// Jeder Zelle werden seine Nachbarn zugewiesen
allCells[x, y].FindNeighbours(allCells);
}
}
// Zeigen des Aufbaus der Zellen mit einem Standbild um möglicherweise zu reproduzieren des Versuches
BufferedDisplay.ShowDisplay(allCells);
// Warten auf eingabe um das Programm starten zu lassen
Console.ReadKey(true);
patternRecognition = true;
// So oft wie die Anzahl es bestimmt, meistens befindet sich das Bild aber in einem "Stillstand", dadurch das alle Zellen Tod sind
// Oder nicht sterben können
for (int i = 0; i < 3000; i++)
{
if (i > 12 && patternRecognition)
{
bool foundPattern = true;
foreach (var item in allCells)
{
if (!item.Pattern)
{
foundPattern = false;
break;
}
}
if (foundPattern)
{
Console.WriteLine("Pattern found!");
Console.ReadKey(true);
goto Restart;
}
}
int height = allCells.GetLength(0);
int width = allCells.GetLength(1);
Parallel.For(0, height, y =>
{
for (int x = 0; x < width; x++)
{
// Zelle wird zum sterben / überleben / wiedergeboren werden makiert
// Dieser Step ist notwendig, damit die Zellen nicht asynchron von einander operieren
allCells[y, x].DeadOrAlive();
}
});
// Zeigt den Bildschirm
BufferedDisplay.ShowDisplay(allCells);
Parallel.For(0, height, y =>
{
for (int x = 0; x < width; x++)
{
// Lässt die Zelle sterben falls sie stirbt / Zelle wird geboren falls sie geboren werden soll
allCells[y, x].Die();
}
});
// Um für eine "Runde" immer gleich viel Zeit zu brauchen, wird gemessen wie lange alles gebraucht hat und die restlichen ms werden dann abgewartet
sw.Stop();
// Prüfung ob die "Runde" länger als vorgeschriebe Zeit gedauert hat
if (sw.ElapsedMilliseconds < timeToNextFrame)
{
// Wenn nicht dann wird die Zeit hier von der vorgeschriebenen Zeit subtrahiert
long time = timeToNextFrame - sw.ElapsedMilliseconds;
// Und die rest Zeit wird hier gewartet, um gleich Lange "Runden" zu garantieren
System.Threading.Thread.Sleep((int)time);
}
// Neustart der Zeit messung
sw.Restart();
}
goto Restart; //DONT DO THIS!!!!
}
}
}

6
README.md Normal file
View File

@@ -0,0 +1,6 @@
# Cellular Automata
Cellular Automata or also known as Conways Game of Life is one of my favorite projects to programm.
This one is a pretty nice Version with Settings and Multithreading.
Still 2 Years old for me uploading it.
Dont exactly know whats in there