ライフゲーム - Siv3D/Reference-JP GitHub Wiki

# include <Siv3D.hpp>

template <class Type>
class CellularAutomaton
{
public:

    using type = Type;

    // 近傍と自身の情報
    struct Neighbors
    {
        Type tl, t, tr, l, c, r, bl, b, br;
    };

    // 自身と近傍の値から、次の世代の値を決める関数
    using RuleFuncType = std::function<Type(const Neighbors&)>;

    // セルの値を色に変換する関数
    using ColorFuncType = std::function<Color(const Type&)>;

    // width:   セルの個数（横）
    // height:  セルの個数（縦）
    // cellsize:    セルの大きさ（ピクセル）
    // rule:    セルの更新のルール
    // colorRule: 色の表現のルール
    CellularAutomaton(
        int32 width,
        int32 height,
        RuleFuncType rule,
        ColorFuncType colorRule
        )
        : m_image(width, height, Palette::Black)
        , m_texture(m_image)
        , m_data((width + 2)*(height + 2))
        , m_tmpData((width + 2)*(height + 2))
        , m_width(width)
        , m_height(height)
        , m_ruleFunction(rule)
        , m_colorFunction(colorRule) {}

    int32 width() const
    {
        return m_width;
    }

    int32 height() const
    {
        return m_height;
    }

    Type getPixel(int32 y, int32 x) const
    {
        return m_data[getStride()*(y + 1) + (x + 1)];
    }

    void setPixel(int32 y, int32 x, Type value)
    {
        m_data[getStride()*(y + 1) + (x + 1)] = value;
    }

    void setRule(RuleFuncType rule)
    {
        m_ruleFunction = rule;
    }

    void setColorRule(ColorFuncType rule)
    {
        m_colorFunction = rule;
    }

    void update()
    {
        // すべてのセルを更新
        for (auto y : step(m_height))
        {
            for (auto x : step(m_width))
            {
                Neighbors n;
                n.tl = getPixel(y - 1, x - 1);
                n.t = getPixel(y - 1, x);
                n.tr = getPixel(y - 1, x + 1);
                n.l = getPixel(y, x - 1);
                n.c = getPixel(y, x);
                n.r = getPixel(y, x + 1);
                n.bl = getPixel(y + 1, x - 1);
                n.b = getPixel(y + 1, x);
                n.br = getPixel(y + 1, x + 1);

                setPixelTemp(y, x, m_ruleFunction(n));
            }
        }

        m_data = m_tmpData;

        // Image を更新
        for (auto y : step(m_height))
        {
            for (auto x : step(m_width))
            {
                m_image[y][x] = m_colorFunction(getPixel(y, x));
            }
        }

        // 動的テクスチャをイメージで更新
        m_texture.fill(m_image);
    }

    const Texture& getTexture()
    {
        return m_texture;
    }

private:

    Image m_image;

    DynamicTexture m_texture;

    Array<Type> m_data, m_tmpData;

    int32 m_width, m_height;

    RuleFuncType m_ruleFunction;

    ColorFuncType m_colorFunction;

    int32 getStride() const
    {
        return m_width + 2;
    }

    void setPixelTemp(int32 y, int32 x, Type value)
    {
        m_tmpData[getStride()*(y + 1) + (x + 1)] = value;
    }
};

using Simulation = CellularAutomaton<int>;

// セルの状態をランダムに 0 か 1 にする
void Reset(Simulation& simulation)
{
    for (auto y : step(simulation.height()))
    {
        for (auto x : step(simulation.width()))
        {
            simulation.setPixel(y, x, Random(1));
        }
    }
}

void Main()
{
    //
    // 誕生: 死んでいるセル (0) の周囲に 3 つの生きているセル (1) があれば次の時間ステップでは生きる (1 になる)。
    // 維持: 生きているセル (1) の周囲に 2 つか 3 つの生きているセル (1) があれば次の世代でも生き残る (1 のままである)。
    // 死亡: 上以外の場合には次の世代では死ぬ (「0」になる)。
    // http://ja.wikipedia.org/wiki/セル・オートマトン より
    //
    const auto Rule = [](const Simulation::Neighbors& n)
    {
        const int32 sum = n.tl + n.t + n.tr + n.l + n.r + n.bl + n.b + n.br;

        if (n.c == 0 && sum == 3)
        {
            return 1;
        }
        else if (n.c == 1 && (sum == 2 || sum == 3))
        {
            return 1;
        }

        return 0;
    };

    // 1 なら緑、0 なら黒
    const auto ColorRule = [](Simulation::type v)
    {
        return v ? Palette::Lime : Palette::Black;
    };

    Simulation simulation{ 160, 120, Rule, ColorRule };

    Reset(simulation);

    Graphics2D::SetSamplerState(SamplerState::ClampPoint);

    while (System::Update())
    {
        if (Input::MouseL.clicked)
        {
            Reset(simulation);
        }

        if (System::FrameCount() % 5 == 0)
        {
            simulation.update();
        }

        simulation.getTexture().scale(4.0).draw();
    }
}

# include <Siv3D.hpp>

void Main()
{
    Graphics2D::SetSamplerState(SamplerState::ClampPoint);
    Image img(128, 96, [](auto) { return Color(Random(1), 0, 0); });
    DynamicTexture tex;

    while (System::Update())
    {
        for (auto b : step(img.size))
        {
            int32 s = 0;
            for (auto d : step({ -1, -1 }, { 3, 3 }))
                s += img.getPixel<ImageAddressMode::Wrap>(b + d).r;

            img[b].b = (s == 3) || (img[b].r && s == 4);
        }

        tex.fill(img.forEach([](Color& p) { p.g = (p.r = p.b) ? 255 : 0; }));

        tex.scale(5).draw();

        System::Sleep(0.1s);
    }
}