CS106-lec0~3

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这一次的作业拖了整整一个月，不过读源码的能力上升了！

Lec 0 Debugger in Qt

在某行设置断点后，当程序以 Debug 模式执行，Qt 会弹出多个 Debug 界面
左下方call sack调用堆栈，表明当前所处函数体，点击函数名可跳至所点击函数位置（在编辑器中）
栈中的函数可能包含调用关系，灰色靠后的函数为程序自动调用，可忽略。

单步执行等 Debug 按钮位于调用堆栈上方，值的变化会随程序执行在右侧显示
这两天没看课，检索了网络上的各路信息，决定认怂改做 CS106B 的作业，B 和 X 的作业画风差别也太大了，x 的作业也太瞧得起我了，Assignment1 完成就得 400+行代码，B 的作业就正常多了，大概。

Assignment1 Life Game

不行！就要做 x 的作业！在codeStepByStep里发现了 lifeGame 的拆分练习，现在网页里继续，然后分块搬到 Qt 的作业项目里。

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void gameOfLife(Grid<int>& board){
    Grid<int> temp = board;
    int width = board.width();
    int height = board.height();
    for (int i = 0; i < height; i++){
        for (int j = 0; j < width; j++){
            int count = -1; //besides the cell itself

            for (int ni = -1; ni < 2; ni++){
                for (int nj = -1; nj < 2; nj++){
                    int x = i + ni;
                    int y = j + nj;

                    if (x >= 0 && y >= 0 && x < height && y < width && board[x][y] == 1)
                        count++;
                }
            }

            if (count <= 1 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count > 3 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count == 3 && board[i][j] == 0)
                temp[i][j] = 1;
        }
    }

    board = temp;

}

Assignment1 档案翻译
读 life-graphics.h 的接口注释
lifeGraphy.h
接下来是试着实现一个 3x3 的网格模拟，分析需求
_ 先实现 3x3 网格
_ TODO 初始化 Grid
_ TODO 单回合 cell 变化
_ TODO cell 年龄变化
_ TODO 输出结果并循环
_ TODO 显示图形
* TODO 退出

在 main 函数里实现
gameOfLife-codeStoS

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int main() {
    LifeDisplay display;
    display.setTitle("Game of Life");
    welcome();


    Grid<int> board = {
    {0, 1, 1},
    {0, 1, 0},
    {1, 1, 0}
};
    Grid<int> temp = board;
    int age = 1;

    while (age <= kMaxAge){
        display.setDimensions(board.numRows(), board.numCols());

        for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
            for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){
                int count = 0;

                for (int ni = -1; ni < 2; ni++){
                    for (int nj = -1; nj < 2; nj++){
                        int x = i + ni;
                        int y = j + nj;
                        if (x < 0 || x >= board.numRows() || y < 0 || y >= board.numCols())
                            continue;
                        count += board[x][y];

                    }
                }
                printf("%d, %d has %d neibours\n", i, j, count);
                if (board[i][j] == 1)
                    display.drawCellAt(i, j, age);

                count -= board[i][j];

                if (count <= 1 && board[i][j] == 1)
                    temp[i][j] = 0;
                else if (count > 3 && board[i][j] == 1)
                    temp[i][j] = 0;
                else if (count == 3 && board[i][j] == 0)
                    temp[i][j] = 1;
            }
        }
        display.printBoard();
        display.repaint();

        board = temp;
        age++;
        getLine("Hit [enter] to continue.....   ");
    }

    getLine("Hit [enter] to end.   ");
    return 0;
}

接下来的工作：

  • 随机生成地图/读取地图文件
  • 地图稳定性检测 - 细胞数为 0 时退出？
  • cell 独立显示年龄 - 新建一个二维数组来存储
  • 添加年龄死亡判定？

试着把之前都放在 main 里的函数功能拆分到各个函数内，发现 display 无法正常工作了

使用 sstream 库逐次读取字符，别忘了前两位是 board 的大小信息

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/**
 * 先实现3x3网格
 * TODO 初始化Grid
 * TODO 单回合cell变化
 * TODO cell 年龄变化
 * TODO 输出结果并循环
 * TODO 显示图形
 * TODO 退出
 */


/**
 * 初始化Grid
 * TODO 读取配置文件
 * TODO 随机生成
 *
 * random
 */
Grid<int> initRandomBoard(){
    /*
    srand(time(0));
    int rowRandom = rand() % 100;
    int colRandom = rand() % 100;
    Grid<int> board(rowRandom, colRandom);

    int height = rowRandom;
    int width = colRandom;

    for (int i = 0; i < height; i++){
        for (int j = 0; j < width; j++){
            board[i][j] = rand() % 2;


        }
    }
    */

    int height = randomInteger(3, 100);
    int width = randomInteger(3, 100);
    Grid<int> board(height, width);

    for (int i = 0; i < height; i++){
        for (int j = 0; j < width; j++){
            board[i][j] = randomInteger(0, 1);
        }
    }

    return board;
}

//读取地图文件
Grid<int> initfBoard(){


    ifstream input;
    input.open("../res/files/Fish");
    if (!input){
        printf("打开文件失败，使用随机地图！\n");
        return initRandomBoard();
    }

    int height; int width;

    input >> height;
    input >> width;

    Grid<int> board(height, width);
    string cell;

    int i = 0;int j = 0;
    while (input >> cell){
        if (cell == "-"){
            board[i][j] = 0;
        }
        else if (cell == "X"){
            board[i][j] = 1;
        }
    }

    input.close();
    return board;
}

//return age integer
int displayAge(int i, int j, Grid<int> &ageboard){

    return ageboard[i][j];
}

//稳定性检验-放在每次循环board更新之前
bool stableCheck(Grid<int> &board){
    int cellLeft = 0;
    for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
        for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){

            cellLeft += board[i][j];
        }
    }
    if (cellLeft == 0){
        printf("细胞全部死亡，模拟结束。\n");
        return false;
    }
    return true;
}


/**
 * cell 0/1逻辑
 */
void reboard(Grid<int> &board, Grid<int> &ageBoard){
    Grid<int> temp = board;
    for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
        for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){
            int count = 0;

            for (int ni = -1; ni < 2; ni++){
                for (int nj = -1; nj < 2; nj++){
                    int x = i + ni;
                    int y = j + nj;
                    if (x < 0 || x >= board.numRows() || y < 0 || y >= board.numCols())
                        continue;
                    count += board[x][y];

                    ageBoard[i][j]++;

                }
            }
            //printf("%d, %d has %d neibours\n", i, j, count);

            count -= board[i][j];

            if (count <= 1 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count > 3 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count == 3 && board[i][j] == 0)
                temp[i][j] = 1;
        }
    }
    //display.printBoard();
    //display.repaint();

    board = temp;
}

【已编辑】部分代码实现，正确性未测试。

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/**
 * Function: main
 * --------------
 * Provides the entry point of the entire program.
 */
int main() {
    LifeDisplay display;
    display.setTitle("Game of Life");
    welcome();

    //Where game map from
    Grid<int> board = initRandomBoard();
    //Grid<int> board = initfBoard();
    Grid<int> ageboard = initAgeboard(board);

    display.setDimensions(board.numRows(), board.numCols());
    int age = 0;

    while (true){


        for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
            for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){
                age = displayAge(i, j, ageboard);
                display.drawCellAt(i, j, age);
                display.repaint();
            }
        }



        stableCheck(board);

        reboard(board, ageboard);

        //temp func call
        //display.printBoard();

        //_sleep(1000);
        //getLine("Hit [enter] to continue.....   ");
    }

    getLine("Hit [enter] to end.   ");
    return 0;
}

以上代码直接导致程序卡死，又考虑到项目程序被拆的七零八落，遂重写，过程中注意到一些问题：
细胞死亡后应重置其对应位置的年龄信息

通过重读 graph 函数接口注释，发现 set 函数需要放进 while 内部，每回合刷新
另外，对于新生细胞无法绘制且 3x3 测试地图中心细胞不死亡且年龄正常增长问题，发现地图信息中的新细胞出现了，但没有绘制，没有 age 信息
进一步发现在更新 age 参数时使用的是与其一同更新的 board 数组，但其值在函数末端才更新，临时变化都存储在 temp 数组中，将 age++的执行条件由board == 1改为 temp == 1即可

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Grid<int> initRandomBoard(){
    Grid<int> board = {
        {0, 1, 0},
        {0, 1, 0},
        {0, 1, 0}
    };

    return board;
}

Grid<int> initAgeBoard(Grid<int> &board){
    Grid<int> ageBoard(board.numRows(), board.numCols());

    for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
        for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){
            if (board[i][j] == 1){
                ageBoard[i][j] = 1;
            } else {
                ageBoard[i][j] = 0;
            }
        }
    }

    return ageBoard;
}

int getAge(int i, int j, Grid<int> &ageBoard){
    return ageBoard[i][j];
}

void next(Grid<int> &board, Grid<int> &ageBoard){
    Grid<int> temp = board;
    Grid<int> tempAge = ageBoard;
    for (int i = 0; i < board.numRows(); i++){
        for (int j = 0; j < board.numCols(); j++){
            int count = 0;

            for (int ni = -1; ni < 2; ni++){
                for (int nj = -1; nj < 2; nj++){
                    int x = i + ni;
                    int y = j + nj;
                    if (x < 0 || x >= board.numRows() || y < 0 || y >= board.numCols())
                        continue;
                    count += board[x][y];

                }
            }
            count -= board[i][j];

            if (count <= 1 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count > 3 && board[i][j] == 1)
                temp[i][j] = 0;
            else if (count == 3 && board[i][j] == 0)
                temp[i][j] = 1;


            if (temp[i][j] == 1){
                tempAge[i][j]++;
            }
            else if (temp[i][j] == 0){
                tempAge[i][j] = 0;
            }
        }
    }
    board = temp;
    ageBoard = tempAge;
}


/**
 * Function: main
 * --------------
 * Provides the entry point of the entire program.
 */
int main(){
    LifeDisplay display;
    display.setTitle("Game of Life");
    welcome();

    Grid<int> board = initRandomBoard();
    int height = board.numRows();
    int width = board.numCols();

    Grid<int> ageboard = initAgeBoard(board);

    while (stableCheck(board)){
        display.setDimensions(height, width);

        for (int i = 0; i < height; i++){
            for (int j = 0; j < width; j++){
                if (board[i][j] == 1){
                    int age = getAge(i, j, ageboard);

                    display.repaint();
                    display.drawCellAt(i, j, age);
                }
            }
        }
        display.printBoard();
        next(board, ageboard);

        getLine("Hit [enter] to continue....   ");
    }
    getLine("Hit [enter] to end.   ");
    return 0;
}

接下来的任务：

  • 导入地图文件
  • 稳定性检验

不过说实话，折腾这么久，其实一直都在写我已经很熟悉了的东西，然而关于文件读写其实一直都没什么进展，这会是接下来的关键部分。不过做这个的时候确实学会去读接口注释，库文件了。

简单读取文本文件

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ifstream input;
input.open("./res/files/Fish");
string line;
while (getline(input, line)){
    cout << line << endl;
}
input.close();

简单研究了一下，其实不难
用 getline 读取的时候注意头为#的要当成注释忽略掉
然后读取配置每行的 cell 时依然是套两层循环，i，j 都读出来了，用 stoi 函数处理一下字符串型的高，宽值
注意别把 getline 放到第二层循环里去了，不然没两下就跑去读下一行的内容了

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Grid<int> initFileBoard(){
    ifstream input;
    input.open("./res/files/Fish");

    string height;
    string width;
    string line;

    //排除注释
    do{
        getline(input, height);
        getline(input, width);
    }while (height[0] == '#' && width[0] == '#');

    int h = stoi(height);
    int w = stoi(width);
    Grid<int> fboard(h, w);

    for (int i = 0; i < h; i++){
        getline(input, line);

        for (int j = 0; j < w; j++){
            if (line[j] == '-'){
                fboard[i][j] = 0;
            } else if (line[j] == 'X'){
                fboard[i][j] = 1;
            }
        }
    }

    input.close();
    return fboard;
}

至此基本上本作业的难点都做完了，拖了一个月真是不好意思
接下来就是用户选择文件或随机，没什么难度。
要加快进度了，做完稳定性检测就开下一题。

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