一个 ++问题-捕食者与被捕食者求大神解题C++.

问题描述

捕食者与被捕食者求大神解题C++. 
    创建简单的二维“捕食者-被捕食者”模拟。在这个模拟中，被捕食者是蚂蚁（ant），捕食者是狮蚁（doodlebug）。这些小生物生活在20×20的网格中。每个单元格每次只能由一个个体占据。网格是封闭的，所以个体不允许离开世界边缘。时间以time step为单位。个体在每个time step里面都要采取某项行动。

蚂蚁的行为像下面这样建模。
Move（移动）：在每个time step中，都随机向上、向下、向左或者向右移动。假如所选方向上的邻居单元格被占据，或者会造成蚂蚁移动到网格的边缘之外，那么蚂蚁就停留在当前的单元格中。
Breed（繁殖）：如果一只蚂蚁在3个time step中保存存活，在第3个time step结束之后（也就是在移动之后），该蚂蚁会繁殖。为了模拟繁殖，需要在相邻（上、下、左或者右）的一个空单元格中创建一只新蚂蚁。没有可用的空单元格，就不会繁殖。一旦成功繁殖出后代，除非再次经历3个time step，否则不能繁殖另一个后代。

狮蚁的行为像下面这样建模。
Move（移动）：在每个time step中，假如有一只相邻的蚂蚁（上、下、左或者右），就移动到那个单元格，吃掉蚂蚁。否则，狮蚁就按照和蚂蚁相同的规则移动。注意，狮蚁不能吃掉狮蚁。
Breed（繁殖）：假如一只狮蚁在8个time step中保持存活，在第8个time step结束之后，会按照与蚂蚁相同的方式繁殖出一只新狮蚁。
Starve（饥饿）：假如一只狮蚁在连续3个time step中没有吃掉一只蚂蚁，在第3个time step结束之后，它会感到饥饿并死亡。该狮蚁应从网格中拿掉。
在一轮中，所有狮蚁都应该先于蚂蚁移动。

写程序来实现这个模拟，使用ASCII字符“o”表示蚂蚁，“x”表示狮蚁。创建名为Organism（有机生物）的类，它封装了通用于蚂蚁和狮蚁的基本数据。该类应该有一个名为Move的virtual函数，它要在派生类Ant和Doodlebug中进行具体的定义。可能需要额外的数据结构来跟踪已移动的生物。
使用5只狮蚁和100只蚂蚁初始化这个世界。在每个time step后，都提示用户按Enter键移动到下一个time step。应该看到狮蚁和蚂蚁数量的循环变化——虽然一些随机性的混乱可能造成一种或两种生物的毁灭。

解决方案

问题有些高深，没有答案呀

解决方案二：

SOURCE.H

#ifndef __SOURCE_H__
#define __SOURCE_H__

struct Step
{
    int dx;
    int dy;
};

enum AnimalType
{
    IsAnt,
    IsDoodlebug
};

class Animal;
class Cell
{
public:
    int x;
    int y;
    Animal *animal;

public:
    Cell(int x0, int y0);
    Cell *nearbyCell(int dir);
    bool in(Animal *animal0);
    Animal *leave();
};

class Animal
{
protected:
    int maxBreedTime;
    int breedTime;
    int maxStarveTime;
    int starveTime;
public:
    AnimalType type;
    Animal *next;
    Animal *prior;
public:
    Animal();
    virtual ~Animal();

public://virtual
    virtual Animal *breedChild() = 0;
    virtual bool canEat(AnimalType animal) = 0;
    virtual bool eat() = 0;

public:
    Cell *cell;
    bool breed();
    bool move();
    void step();
};

class Ant :public Animal
{
public:
    Ant() ;
public:
    virtual Animal *breedChild();
    virtual bool canEat(AnimalType t);
    virtual bool eat();
};

class Doodlebug :public Animal
{
public:
    Doodlebug() ;
public:
    virtual Animal *breedChild();
    virtual bool canEat(AnimalType t);
    virtual bool eat();
};

Step Steps[4] = { { 0, 1 }, { 1, 0 }, { 0, -1 }, { -1, 0 } };
int maxWidth;
int maxHeight;
Cell ***Status;
Animal *DoodleBugs;
Animal *Ants;

#endif //__SOURCE_H__

SOURCE.CPP

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "Source.h"

//========================================
//
// Cell
//
Cell::Cell(int x0, int y0)
{
    this->x = x0;
    this->y = y0;
    this->animal = NULL;
}
Cell *Cell::nearbyCell(int dir)
{
    int x0 = this->x + Steps[dir].dx;
    int y0 = this->y + Steps[dir].dy;
    if (x0 < 0 || y0 < 0 || x0 >= maxWidth || y0 >= maxHeight)
        return NULL;
    else
    {
        return Status[x0][y0];
    }
}
bool Cell::in(Animal *animal0)
{
    if (this->animal != NULL)
        return false;
    else
    {
        animal0->cell = this;
        this->animal = animal0;
        return true;
    }
}
Animal *Cell::leave()
{
    Animal *theAnimal = this->animal;
    theAnimal->cell = NULL;
    this->animal = NULL;
    return theAnimal;
}
//========================================
//
// Animal
//
Animal::Animal()
{
    this->cell = NULL;
    this->breedTime = 0;
    this->starveTime = 0;

    this->prior = NULL;
    this->next = NULL;
}
bool Animal::breed()
{
    if (this->breedTime >= maxBreedTime)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            Cell *c = this->cell->nearbyCell(i);
            if (c != NULL && c->animal == NULL)
            {
                c->in(this->breedChild());
                this->breedTime = 0;
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}
bool Animal::move()
{
    int dir = rand() % 4;
    Cell *c = this->cell->nearbyCell(dir);
    if (c == NULL)
        return false;
    else if (c->animal == NULL)
    {
        c->in(this->cell->leave());
        return true;
    }
}
void Animal::step()
{
    bool dosth = false;
    this->breedTime++;
    this->starveTime++;

    dosth |= this->breed();
    dosth |= this->eat();
    if (!dosth)
    {
        this->move();
    }

    if (this->maxStarveTime > 0 && this->starveTime >= this->maxStarveTime)
    {
        //starve
        this->cell->leave();
        delete (this);
    }
}
Animal::~Animal()
{
    Animal *t = this->next;
    this->prior->next = t;
    if (t != NULL)
        t->prior = this->prior;
}
//========================================
//
// Ant
//
Ant::Ant() : Animal()
{
    this->type = IsAnt;
    this->maxStarveTime = -1;
    this->maxBreedTime = 3;

    if (Ants != NULL)
    {
        this->prior = Ants;
        this->next = Ants->next;
        if (Ants->next != NULL) Ants->next->prior = this;
        Ants->next = this;
    }
}
Animal *Ant::breedChild()
{
    return new Ant();
}
bool Ant::canEat(AnimalType t)
{
    return false;
}
bool Ant::eat()
{
    return false;
}
//========================================
//
// Doodlebug
//
Doodlebug::Doodlebug() :Animal()
{
    this->type = IsDoodlebug;
    this->maxStarveTime = 3;
    this->maxBreedTime = 8;

    if (DoodleBugs != NULL)
    {
        this->prior = DoodleBugs;
        this->next = DoodleBugs->next;
        if (DoodleBugs->next != NULL) DoodleBugs->next->prior = this;
        DoodleBugs->next = this;
    }
}
Animal *    Doodlebug::breedChild()
{
    return new Doodlebug();
}
bool    Doodlebug::canEat(AnimalType t)
{
    if (t == IsAnt)
        return true;
    else
        return false;
}
bool    Doodlebug::eat()
{
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        Cell *c = this->cell->nearbyCell(i);
        if (c!=NULL && c->animal != NULL && this->canEat(c->animal->type))
        {
            Animal *theAnimal = c->leave();
            delete(theAnimal);
            this->starveTime = 0;
            return true;
        }
    }
    return false;
}
//========================================
//
// main
//
void randomSet(Animal *animal0)
{
    srand(0);
    int x;
    int y;
    do
    {
        x = rand() % maxWidth;
        y = rand() % maxHeight;
    }
    while (Status[x][y]->animal != NULL);
    Status[x][y]->in(animal0);
}
void  printoutHead()
{
    printf("+");
    for (int i = 0; i < maxWidth; i++)
    {
        printf("=");
    }
    printf("+n");
}
void printoutDetail(int r)
{
    printf("|");
    for (int i = 0; i < maxWidth; i++)
    {
        if (Status[i][r]->animal == NULL)
            printf(" ");
        else
        {
            switch (Status[i][r]->animal->type)
            {
            case IsAnt:
                printf("O");
                break;
            case IsDoodlebug:
                printf("X");
                break;
            default:
                printf("?");
                break;
            }
        }
    }
    printf("|n");
}
void printout()
{
    printoutHead();
    for (int i = 0; i < maxHeight; i++)
        printoutDetail(i);
    printoutHead();
}
void main()
{
    int nDoodleBug;
    int nAnt;

    printf("请输入区域宽度：");
    scanf("%d", &maxWidth);
    printf("请输入区域高度：");
    scanf("%d", &maxHeight);
    printf("请输入初始狮蚁数量：");
    scanf("%d", &nDoodleBug);
    printf("请输入初始蚂蚁数量：");
    scanf("%d", &nAnt);

    //maxWidth = 3;
    //maxHeight = 4;
    //nDoodleBug = 2;
    //nAnt = 5;

    Status = new Cell**[maxWidth];
    DoodleBugs = new Doodlebug();
    Ants = new Ant();

    for (int i = 0; i < maxWidth; i++)
    {
        Status[i] = new Cell*[maxHeight];
        for (int j = 0; j < maxHeight; j++)
        {
            Status[i][j] = new Cell(i, j);
        }
    }

    for (int i = 0; i < nDoodleBug; i++)
    {
        randomSet(new Doodlebug());
    }
    for (int i = 0; i < nAnt; i++)
    {
        randomSet(new Ant());
    }

    printout();
    system("pause");
    while (true)
    {
        Animal *a = DoodleBugs->next;
        Animal *a0;
        for ( a0 = (a == NULL ? NULL : a->next); a != NULL; a = a0, a0 = (a == NULL ? NULL : a->next))
            a->step();
        a = Ants->next;
        for ( a0 = (a == NULL ? NULL : a->next); a != NULL; a = a0, a0 = (a == NULL ? NULL : a->next))
            a->step();
        printout();

        system("pause");
    }
}

解决方案三：

大致分析如下,等有空写:
/*无论多复杂的问题都从最简单最容易想到的地方下手:
1.首先创建二维数组表示世界char 世界[20][20];
2.创建两种动物一维数组char 蚂蚁类[400],狮蚁类[400];
3.初始化两种动物随机分布，需要随机产生2个数表示数组维度序号int a = rand() % 20,b = rand() % 20;同时检测是否已经赋值以完成初始化随机分布。
4.移动判断：如果数组元素不等于空，则固定二维中的一维并使另一维序++或--交替去完成，随机生成0或1决定方向，传递返回维度序号。
5.狮蚁生存判断：5.1吃掉判断：有吃则饥饿为0， 5.2饥饿判断：取值判断
6.繁殖判断：移动+时间步判断
7.创建两种动物类包含二维序和时间步数struct 蚂蚁类{ int aa; int bb; int 繁殖; };struct 狮蚁类{ int aa; int bb; int 繁殖; int 饥饿; };
8.
*/

解决方案四：

分析还需要进一步推敲

解决方案五：

一个地球星球上茫茫人海,怎么会没答案?
/*捕食者与被捕食者求大神解题C++.
创建简单的二维“捕食者-被捕食者”模拟。在这个模拟中，被捕食者是蚂蚁（ant），捕食者是狮蚁（doodlebug）。这些小生物生活在20×20的网格中。每个单元格每次只能由一个个体占据。网格是封闭的，所以个体不允许离开世界边缘。时间以time step为单位。个体在每个time step里面都要采取某项行动。
蚂蚁的行为像下面这样建模。
Move（移动）：在每个time step中，都随机向上、向下、向左或者向右移动。假如所选方向上的邻居单元格被占据，或者会造成蚂蚁移动到网格的边缘之外，那么蚂蚁就停留在当前的单元格中。
Breed（繁殖）：如果一只蚂蚁在3个time step中保存存活，在第3个time step结束之后（也就是在移动之后），该蚂蚁会繁殖。为了模拟繁殖，需要在相邻（上、下、左或者右）的一个空单元格中创建一只新蚂蚁。没有可用的空单元格，就不会繁殖。一旦成功繁殖出后代，除非再次经历3个time step，否则不能繁殖另一个后代。

狮蚁的行为像下面这样建模。
Move（移动）：在每个time step中，假如有一只相邻的蚂蚁（上、下、左或者右），就移动到那个单元格，吃掉蚂蚁。否则，狮蚁就按照和蚂蚁相同的规则移动。注意，狮蚁不能吃掉狮蚁。
Breed（繁殖）：假如一只狮蚁在8个time step中保持存活，在第8个time step结束之后，会按照与蚂蚁相同的方式繁殖出一只新狮蚁。
Starve（饥饿）：假如一只狮蚁在连续3个time step中没有吃掉一只蚂蚁，在第3个time step结束之后，它会感到饥饿并死亡。该狮蚁应从网格中拿掉。
在一轮中，所有狮蚁都应该先于蚂蚁移动。

写程序来实现这个模拟，使用ASCII字符“o”表示蚂蚁，“x”表示狮蚁。创建名为Organism（有机生物）的类，它封装了通用于蚂蚁和狮蚁的基本数据。该类应该有一个名为Move的virtual函数，它要在派生类Ant和Doodlebug中进行具体的定义。可能需要额外的数据结构来跟踪已移动的生物。
使用5只狮蚁和100只蚂蚁初始化这个世界。在每个time step后，都提示用户按Enter键移动到下一个time step。应该看到狮蚁和蚂蚁数量的循环变化——虽然一些随机性的混乱可能造成一种或两种生物的毁灭。
/
/无论多复杂的问题都从最简单最容易想到的地方下手:
1.首先创建二维数组表示世界动物类容器 世界[20][20] = {};
2.struct 蚁类{char 名称 int 繁殖; int 饥饿; bool 移标 = false; };
3.初始化两种动物随机分布，需要随机产生2个数表示数组维度序号int a = rand() % 20,b = rand() % 20;同时检测是否已经赋值以完成初始化随机分布。
4.移动判断：如果数组元素不等于空，则固定二维中的一维并使另一维序++或--交替去完成或二维各+1或-1形成八个方向移动，四方或八方选择int 八方[8][2]={{0,1},{1,0},{1,1},{0,-1},{-1,0},{-1,-1},{1,-1},{-1,1}}rand() % 4。
5.狮蚁生存判断：5.1吃蚂蚁判断：有吃则饥饿为0， 5.2饥饿判断：取值判断
6.繁殖判断：时间步判断
其实对写游戏没兴趣，不过消磨时间倒是玩别人写的游戏，哈哈；这是第一次对这种题目有点兴趣，所以，还是花费了点时间和精力进行构思和调试，以上基本实现从初步分析和后来推敲来写这个程序，注释掉的繁殖语句，还没写的狮蚁处理函数，或许什么时候有心情了会补充完整，发布在博客中。
/
void 随机种子()
{
time_t now;
time(&now);
srand((unsigned int)now);
}
int *方向(int 维)
{
static int 八方[8][2] = { { 0, 1 }, { 1, 0 }, { 0, -1 }, { -1, 0 }, { 1, 1 }, { -1, -1 }, { 1, -1 }, { -1, 1 } };
return 八方[维];
}
struct 蚁类{ char 名称 = '.'; int 繁殖 = 0; int 饥饿 = 0; bool 移标 = false; };
void 随即分布数组(蚁类 数组[20][20], int 数量, char 名称 = '!')
{
随机种子();
do
{
int 一维 = rand() % 20, 二维 = rand() % 20;
if (数组[一维][二维].名称 == '.')
{
数组[一维][二维].名称 = 名称;
数量--;
}
} while (数量);
}
void 显示蚁数组(蚁类 数组[20][20])
{
int 一维(0), 二维(0);
do
{
std::cout << 数组[一维][二维++].名称;
if (二维 > 19)
{
二维 = 0;
一维++;
std::cout << endl;
}
} while (一维 < 20);
}
void 蚂蚁动作(蚁类 数组[20][20], bool 移动判断)
{
随机种子();
int 一维(0), 二维(0);
do
{
int 移动 = rand() % 8, 移向1 = 一维 + 方向(移动)[0], 移向2 = 二维 + 方向(移动)[1];
if (移向1 >= 0 && 移向1 < 20)if (移向2 >= 0 && 移向2 < 20)/移动在界内*/
{
蚁类 移点 = 数组[一维][二维], 移格 = 数组[移向1][移向2];
if (移点.名称 == '|')/*蚂蚁*/
{
if (移格.名称 == '!')/*被吃掉*/
{
数组[一维][二维] = 蚁类();
continue;
}
if (移格.名称 == '.' && 移动判断 == 移点.移标)/*移动*/
{
数组[移向1][移向2] = 移点;
数组[移向1][移向2].繁殖++;
数组[移向1][移向2].移标 = 移动判断 ? false : true;
//if (移点.繁殖 == 3)/*新生*/
//{
// 数组[一维][二维].繁殖 = 0;
// 数组[一维][二维].移标 = 移动判断 ? false : true;
// 数组[移向1][移向2].繁殖 = 0;
//}
//else
数组[一维][二维] = 蚁类();
}
}
}
if (++二维 > 19){ 二维 = 0; ++一维; }
} while (一维 < 20);
std::cout << endl;
}

主函数调用

蚁类 蚁[20][20];
随即分布数组(蚁,100, '|');
随即分布数组(蚁, 5);
显示蚁数组(蚁);

int 步伐(2000); bool 移动判断 = false;
do
{
    蚂蚁动作(蚁, 移动判断);
    移动判断 = 移动判断 ? false : true;
    system("cls");
    显示蚁数组(蚁);
    //Sleep(6);
} while (--步伐);

之上运行可以看到在2000步内蚂蚁移动和被吃的屏幕演示,暂时注释掉繁殖代码.
时间： 2024-11-04 18:44:49

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