Cellumina

一个易于创建和运行 细胞自动机 的库。

特性

Cellumina提供了一个表示二维字符网格的 Automaton 结构体。这个网格可以从向量、文件或图像初始化。此外，用户可以配置自动机使用的 Rule 来将其转换为下一个步骤。转换到下一个状态可以手动启动，也可以在固定的时间步长上启动，例如当使用Cellumina作为更大图形应用程序的一部分时。

规则

• 模式替换规则
  • 指定在每一步搜索的模式，并将其替换为第二个模式。
  • 示例： 下落沙模拟。
• 环境规则
  • 单元格的下一个状态完全由它上一步的环境决定。
  • 示例： 规则90。
  • 示例： 生命游戏。

这些规则可以通过创建这些结构体并使用常规Rust代码来添加。

模式替换规则也可以通过使用 serde 进行（反）序列化，或从（保存到）自定义文件类型中加载。这种表示比serde版本更易于阅读，如果您不希望Rust文件包含大量模式初始化网格，则可以轻松手动创建。

此外，可以覆盖公共特质 Rule 来实现完全自定义的规则。

实时预览

Cellumina可以在“实时预览”模式下运行。然后它将接管配置好的自动机，自行运行它，并在单独的窗口中显示单元格状态。这对于仅仅尝试细胞自动机很有用。

用户还可以直接更改单元格的状态。按下任意（字符或空格）按钮，然后鼠标点击将替换当前悬停的单元格为按下的字符。自动机也可以通过 Enter 暂停和恢复。自动机的当前状态可以保存到文件中，使用 Ctrl + S，目前支持以下格式：txt（每行一行字符）以及png, jpeg, ico, pnm, bmp, exr, tiff（与 image crate 支持的完全相同）。这些文件的常规限制适用，例如保存为 jpeg 可能会导致压缩，因此 .jpeg-文件不适合保存和重新加载自动机。

实时视图功能默认不包含在库中，必须通过 display 功能启用。

用法

要在自己的项目中使用 Cellumina，只需将以下行添加到您的 Cargo.toml 文件中

  [dependencies]
  cellumina = "0.1"

或者

  [dependencies]
  cellumina = {version = "0.1", features = ["display"]}

如果您想启用 实时视图。

示例

示例文件夹 包含以下示例

• game_of_life：使用环境规则实现的康威生命游戏。
• sand：一个小型的落沙模拟，使用模式替换规则模拟落沙、火和灰烬。
• rule90：一个实现 Rule 90 的 1 维自动机的示例，演示如何使用 Cellumina 的 2D-网格显示 1 维自动机的多个连续状态。
• to_string：一个示例，说明如何将规则转换为不同的字符串/文件类型。

所有示例都可以通过以下命令运行

   git clone https://github.com/Linus-Mussmaecher/cellumina

并使用 cargo run --examples <name> --features="display" 执行，例如

  cargo run --examples sand --features="display"

日志记录

Cellumina 通过 log crate 支持日志记录。您可以使用任何记录器，如 env-log 或 simple-logger，根据它们的文档初始化它们并从 cellumina 接收日志输出。

性能

由于模式替换可能是一个相当昂贵的操作，cellumina 使用 rayon crate 并行运行这些操作。小模式（例如，当使用落沙模拟创建死亡动画或类似效果时）的运行时间可以忽略不计。较大的模式，特别是有多个模式或规则时，可能需要更多计算时间，但仍然可以在单独运行时以高帧率查看。请注意，调试和发布配置下的运行时间差异很大。