java实现第八届蓝桥杯生命游戏

生命游戏

题目描述
康威生命游戏是英国数学家约翰·何顿·康威在1970年发明的细胞自动机。
这个游戏在一个无限大的2D网格上进行。

初始时，每个小方格中居住着一个活着或死了的细胞。
下一时刻每个细胞的状态都由它周围八个格子的细胞状态决定。

具体来说：

1. 当前细胞为存活状态时，当周围低于2个（不包含2个）存活细胞时， 该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量稀少）
2. 当前细胞为存活状态时，当周围有2个或3个存活细胞时， 该细胞保持原样。
3. 当前细胞为存活状态时，当周围有3个以上的存活细胞时，该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量过多）
4. 当前细胞为死亡状态时，当周围有3个存活细胞时，该细胞变成存活状态。 （模拟繁殖）

当前代所有细胞同时被以上规则处理后, 可以得到下一代细胞图。按规则继续处理这一代的细胞图，可以得到再下一代的细胞图，周而复始。

例如假设初始是:(X代表活细胞，.代表死细胞)
.....
.....
.XXX.
.....

下一代会变为:
.....
..X..
..X..
..X..
.....

康威生命游戏中会出现一些有趣的模式。例如稳定不变的模式：

....
.XX.
.XX.
....

还有会循环的模式：

......      ......       ......
.XX...      .XX...       .XX...
.XX...      .X....       .XX...
...XX.   -> ....X.  ->   ...XX.
...XX.      ...XX.       ...XX.
......      ......       ......

本题中我们要讨论的是一个非常特殊的模式，被称作"Gosper glider gun"：

......................................
.........................X............
.......................X.X............
.............XX......XX............XX.
............X...X....XX............XX.
.XX........X.....X...XX...............
.XX........X...X.XX....X.X............
...........X.....X.......X............
............X...X.....................
.............XX.......................
......................................

假设以上初始状态是第0代，请问第1000000000(十亿)代一共有多少活着的细胞？

注意：我们假定细胞机在无限的2D网格上推演，并非只有题目中画出的那点空间。
当然，对于遥远的位置，其初始状态一概为死细胞。

注意：需要提交的是一个整数，不要填写多余内容。

package 生命游戏;

import java.util.HashMap;

import java.util.HashSet;

import java.util.Map;

import java.util.Scanner;

public class Main {

//文件终止符问题, 点出去再点进来，无语。。。。。

static int[][] dir = {{1,-1},{1,1},{-1,1},{-1,-1},{0,1},{0,-1},{1,0},{-1,0}};

public static void main(String[] args) {

Scanner sc = new Scanner(System.in);

Map<Integer, HashSet> lifemap = new HashMap<>();//记录本轮生命体

Map<Integer, HashSet> nmap = new HashMap<>();//记录下一轮生命体

Map<Integer, HashSet> visit = new HashMap<>();//在每一轮中记录是否被访问过

//初始化

int row = 0;//y的值

String str;

//处理输入

while(sc.hasNext()) {

str = sc.nextLine();

for(int x = 0; x < str.length(); x++) {

if(str.charAt(x) == ‘X’) {

if(lifemap.containsKey(x)) {//把这个点加到map里

lifemap.get(x).add(row);

}else {

HashSet nset = new HashSet<>();

nset.add(row);

lifemap.put(x, nset);

}

}

}

row++;

}

int fans = 0;

for(Integer x : lifemap.keySet()) {

for(Integer y : lifemap.get(x)) {

//System.out.println(x + " " + y);

fans++;

}

}

System.out.println(fans);

//模拟游戏

int cnt = 0;

while(cnt < 100) {

for(Integer x : lifemap.keySet()) {//第一轮

for(Integer y : lifemap.get(x)) {

                if(visit.containsKey(x)) //在某个点周围被先访问了，直接跳过
                    if(visit.get(x).contains(y))
                        continue;

                if(visit.containsKey(x)) {//把这个点标记已访问
                    visit.get(x).add(y);
                }else {
                    HashSet<Integer> nset = new HashSet<>();
                    nset.add(y);
                    visit.put(x, nset);
                }

                int num = 0;
                //System.out.print(x + " " + y + " : ");
                for(int[] d : dir) {//周围八个点，第一层
                    int curx = x + d[0];
                    int cury = y + d[1];
                    boolean alive = false;
                    if(lifemap.containsKey(curx))
                        if(lifemap.get(curx).contains(cury)) {
                            num++;
                            alive = true;
                        }
                    if(alive)
                        continue;
                    //System.out.print(curx + " " + cury + " : ");
                    if(visit.containsKey(curx)) //如果被访问过，就跳过这个点
                        if(visit.get(curx).contains(cury))
                            continue;

                    if(visit.containsKey(curx)) {//把这个点标记已访问
                        visit.get(curx).add(cury);
                    }else {
                        HashSet<Integer> nset = new HashSet<>();
                        nset.add(cury);
                        visit.put(curx, nset);
                    }

                    int cnum = 0;
                    for(int[] cd : dir) {//周围8个点,第二层
                        int cx = curx + cd[0];
                        int cy = cury + cd[1];
                        if(lifemap.containsKey(cx))
                            if(lifemap.get(cx).contains(cy)) {
                                cnum++;
                            }
                    }
                    //System.out.print(cnum);
                    //System.out.println();
                    if(cnum == 3) {
                        if(nmap.containsKey(curx)) {//把这个点加到map里
                            nmap.get(curx).add(cury);
                        }else {
                            HashSet<Integer> nset = new HashSet<>();
                            nset.add(cury);
                            nmap.put(curx, nset);
                        }
                    }
                }

                //System.out.print(num);
                //System.out.println();
                if(num < 2) {
                    ;
                }else if(num >=2 && num <= 3) {
                    if(nmap.containsKey(x)) {
                        nmap.get(x).add(y);
                    }else {
                        HashSet<Integer> nset = new HashSet<>();
                        nset.add(y);
                        nmap.put(x, nset);
                    }
                }else{
                    ;
                }

            }
        }
        lifemap = new HashMap<>();
        lifemap.putAll(nmap);
        nmap.clear();
        visit.clear();
        cnt++;
        int ans = 0;
        for(Integer x : lifemap.keySet()) {
            for(Integer y : lifemap.get(x)) {
                //System.out.println(x + " " + y);
                ans++;
            }
        }
        System.out.println(ans);
    }
    sc.close();
}

}