《計算機基礎實驗課程》綜合實驗報告簡單生態(tài)系統仿真

院 系：計算機學院實驗課程：計算機基礎實驗課程實驗項目：簡單生態(tài)系統仿真軟件指導老師：XXX開課時間：XXXX?XXXX年度第2學期專業(yè)：XXXX班級：XXXX級本X班學生：XXX學號：XXXXXXX設計和開發(fā)一個簡單的生態(tài)系統仿真軟件二、 中文摘要：簡單生態(tài)系統是指環(huán)境與生物之間相互關系的一個動態(tài)系統。在這個系統中，每種生物都有自己的發(fā)展形態(tài)，各種生物相互作用之后，使系統處于動態(tài)發(fā)展之中，最終達到平衡狀態(tài)?，F在可以用面向對象程序設計來設計一個簡單生態(tài)系統，實現該動態(tài)過程。環(huán)境、生物分別用不同的類進行設計，各種生物的發(fā)展規(guī)律由各生物類中的函數來實現。通過對此簡單生態(tài)系統的設計，使自己加深對面向對象程序設計的認識和實踐操作能力。三、 關鍵詞：簡單生態(tài)系統面向對象程序設計類與對象C卄四、 前言：（一） 實驗目的：通過本次綜合開發(fā)，加深對面向對象概念的理解，提高軟件設計和開發(fā)能力，培養(yǎng)自學能力和刻苦鉆研的精神，增強獨立思考的習慣和勇于創(chuàng)新的魄力。（二） 實驗任務：在了解供參考的仿真模型后，閱讀供參考的代碼，然后在代碼的基礎上進行完善或者重寫，默認采用控制臺的彩色顯示方式（參考代碼的basic.h中有相關的實現代碼），也可以考慮用圖形用戶界面（GUI）的方式顯示。修改完善各類生物物種的現有規(guī)則；嘗試著添加新的物種，并定義相應的規(guī)則；通過不斷的重構來完善系統的設訃和實現，在改進中體會如何權衡各種因素，通過合理有效的面向對象設計和實現，帶來代碼復用、隔離變化、#增加擴展性等方面的好處。仿真模型和代碼結構提倡按照自己的理解和能力進行自山發(fā)揮，使得仿真模型更合理、顯示方式更直觀、配置更方便、擴展更容易、可維護性更好。（三） 實驗要求：按照綜合設計實驗的格式要求撰寫本實驗的實驗報告；代碼規(guī)范、注釋簡潔清晰；獨立完成代碼的編寫和調試以及實驗報告的撰寫；（四） 供參考的仿真模型介紹：將作為我們研究對象的生態(tài)系統的世界地圖分為若干個方格，比如說40*40。假設本生態(tài)系統中存在一種植物（青草），兩種動物（兔子和狐貍）。每個方格根據上面是否生存有生物，相應地分為空白、有青草、有兔子、有狐貍。初始時，按照某種預設的生物分布對方格進行配置，形成初始的生態(tài)系統狀態(tài)。每次仿真循環(huán)時，對于每個給定的方格，計算周圉鄰居中不同生命物種的數量，再決定哪種生物將繼續(xù)生存下去，注意周圍鄰居要包括當前的方格本身。隨著仿真的推進，生態(tài)系統根據預設的生物生存規(guī)律和其它限制條件而變化。在若干仿真周期后，形成了不同的生態(tài)系統狀態(tài)。假設的生物生存規(guī)律和限制條件為：青草：如果在相鄰區(qū)域有比兔子能吃到的更多的草存在，則草存留下來,否則，草被吃光。兔子：如果兔子的年齡超過DRAB的限制，則兔子會老死；如果兔子附近有適當數量的狐貍，它們將被狐貍吃掉。狐貍：狐貍會死于過度擁擠或者年老。（五） 供參考的代碼介紹：程序類層次框架：用面向對象的方式設計了主體框架，其中包含3個主要的類，場景類Scene.世界類World、生物類LivingUnit,然后從生物類派生出4個類，空白方格單元類EmptyUnit＞有青草的方格單元類GrassUnit、有兔子的方格單元類RabbitUnit.有狐貍的方格單元類FoxUnito各類的主要功能分別介紹如下：場景類Scene主要包含下列公有函數：voidupdate(); 〃更新場景voiddisplayO； 〃顯示當前的場景voidrun(); 〃場景運行世界類World主要包含下列公有函數：voidupdate(); 〃更新世界voiddisplayO； 〃顯示世界voidsums(Positionpos,intsum[STATES]);//指定位置周圍的各類生物的〃總數的列表，返回結果保存在〃數組intsum[STATES]中以及5個供內部調用的私有函數：voidinitWorldO； 〃初始化世界，默認全空voidworldOfGrass(); 〃配置青草的世界voidworldOfRabbit();〃配置兔子的世界voidworldOfFox(); 〃配置狐貍的世界LivingUnit*locate(introw,intcolum);//根據指定位置返回指向存在于〃該位置的對象的指針此外，有1個私有屬性：Map*curMap;〃當前的世界地圖生物類LivingUnit該類為抽象基類，包含了3個純虛函數，需要派生類去實現：virtualStategetState()=O; 〃獲取生物所在位置的當前仿真時刻狀態(tài)virtualStatenextState()=O;〃該單元下一個仿真時刻的狀態(tài)virtualvoidround()=0; 〃周圍態(tài)勢，得到各類主物數訂統訃還有3個私有屬性Positionpos; 〃所在的位置WorldWorld; 〃所在的世界intsum[STATES]; 〃所在位置附近的各類生物數U統計程序運行方式：仿真開始時，按照內置的某種世界創(chuàng)建世界類World的一個對象，然后創(chuàng)建場景類Scene的一個對象用來加載，然后在仿真周期內，場景類Scene的對象循環(huán)運行，完成仿真任務。五、軟件的開發(fā)過程：本程序在原有的基礎上添加了一個新的生物一一Human,并對該程序中部分類的功能做了修改，開發(fā)過程如下：（一）添加新物種Human添加頭文件human,h；在human,h中添加如下內容，定義一個新的類HumanUnito#indude"living.h"classHumanUnitpublicLivingUnitpublic:HumanUnitfWorld*w,intrintc,inta=0)pos.row=r;pos.colum=c;world=w；}StategetStateO；StatenextState0；voidroundO；protected:intage；};添加cpp文件human,cpp；實現HumanUnit的功能。#include"human.h"#include”emptyh”StateHumanUnit:getStateQreturnHUMAN;StateHumanUnit::nextState0{roundO；if[sum[HUMAN]>TMHUM){returnEMPTY;}elseif(age>DHUM){returnEMPTY;}elseif(sum[RABBIT]==O&&sum[FOX]==0&&sum[GRASS]==0){returnEMPTY;}else{returnHUMAN;}}voidHumanUnit：roundO{world->sums(possum);}在basic,h中的枚舉類型State中添加HUMAN,添加人類的壽命DHUM=5,太多的人類數為THHUM=2o在world,h中添加classHumanUnit；在枚舉類型Simworld中添加WORLD_OFJIUMAN；在World中添加空型類函數WorldofHuman()。在world,cpp中編入worldofHuman的世界初始化的代碼；在world的構造函數中修改switch,如下：caseWORLD_OF_HUMAN:worldOfHumanO；break;在display函數中添加顏色的顯示，人類單元為藍色單元格。在empty,cpp中StateEmptyUnit：:nextState()添加以下代碼:if(sum[HUMAN]>l){returnHUMAN;}(二)修改原來存有的代碼，增加其功能修改grass的類函數：StateGrassUnit:nextStateO{round0；if(sum[GRASS]>(sum[RABBIT]+sum[HUMAN])){returnGRASS;}else{returnEMPTY;}}修改rabbit的類函數：StateRabbitUnit:nextState0{round0；if(sum[RABBIT]>(sum[FOX]+sum[HUMAN])){returnRABBIT;}elseif(age>DRAB){returnEMPTY;}elseiffsum[GRASS]==0){returnEMPTY;}else{returnEMPTY;}}修改fox的類函數：StateFoxUnit:nextState0{round0；if(sum[HUMAN]>sum[FOX]){returnEMPTY;}elseif(sum[FOX]>TMFOX){returnEMPTY;}else{if(age>DFOX){returnEMPTY;}elseif(sum[RABBIT]==0){returnEMPTY;}else{returnFOX;}}}在world,cpp中修改WORLD_OF_GRASSWORLD_OF_RABBITW0RLD_0F_F0X和添加WORLD_OF_HUMAN,使之都形如下列代碼：for(inti=2;i<N-2;++i)for(intj=2;j<N-2;++j){if((i+j)%7==0){(*curMap)[i][j]=RABBIT;}else(*curMap)[i][j]=FOX;else{if[(i+j)%7==2){(*curMap)[i][j]=HUMAN;}else{(*curMap)[i][j]=GRASS;}六、系統測試情況:一一Gras：s：-Rabbit-Fox~H?man 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000&&ZQZQ2 8 .2 800001200200200280000012002002002808000；1200200200200890■2 00 2 00 2 00 2 80 02002002002000200200200200002 09 2 09 2 00 2 000020020022002002002000200200200200002 09 2 09 2 00 2 0000200200200200020020020011200000200200200000 2 00 2 00 2 002j00020020020020009302 00i200 2 00 2 000299 2 00i200 2 00 2 000299 200 200 200002 99 2 99 2 00 2 0000209 29911200 200 02001111200200200000120011200 200 00020020020021009 2 00 2 00 2 00 20003090909000900302 00i2 00 2 00 2 0002 00 2 00i2 00 2 00 2 0002 00 2 00 2 00L20000112 0011112 00 12 00i.i20000290 290 丄290 280 898000000TOC\o"1-5"\h\z002 00 12 90 2 80 2 00 8002 90 2 90 12 00 2 80 00000-2901200丄200.200000200200200i2000030 2 00 2 00 2 80 2 08000000000000000000000000in00000005151515151515155T5I5000000.51511112111121111211112iS0000000000008000200280200830001L200：i2(80000000200l20000200200280200111120011200i1211120011200!i2112001120011200000000200290000l2092301111290；l239001112112300303033'51500；12002002002001i200000000112800000：i20011200112001i200J2091；2001I20011200112111121112112002909000011200112000000!1200!120080000112001120011200001i200112001A200!1200112001L210001120011200：12001120011200000000000000002000120000200000000030000000000003000000000000000000000000000008000IH00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000H0j1 12 0 2 0111：.2 8 ,2 000L111200.112091111200-20000L1120002000111200020000090L12000020000120000L200000TOC\o"1-5"\h\z001200002000020000200000002 0009 2 0000 2 0008 2 0000 0&&000020000200082000020QQ&QQ92 0000 2 0008 2 0008 200QQQQ&Q2 0000 2 0000 2 0000 2 0080> 2 000012 0900 2 0000 2 00000 2QQQ92 00001i2 0000 2 000000 2 0000 2&QQQ2 0000 2 0000000J2 0000 2 0000 2 0000 2 000000002&9QQ2 0000 2 0000 2 0000 8002 0000 2 0009 2 0000 2 0000 00& 0000 2 0009 2 0000 2 0000 20000000200002000020000200000000 2 0003 2 0000 2 0000 2 0000120000200002000020000OJ2 0003 2 0000 2 0000 2 000000 \2 9999 2 9999 2 0000 2 0000009 2 0999 2 0989 2 0000 2 00000000J.2 0999 2 9999 2 0000 2 0008 0002 9909 2 0909 2 0000!2 0000 009 0999 2 0009 2 0000 2 0000 20000009 2 0009 2 0000 2 0000 200099099 2S909 200002000020009A11120999 2000020000200000.1112：000020000120000120000TOC\o"1-5"\h\z00 2 0900 2 0000 2 0000 2 00000002000020000120000200000000.2 0000 2 0009 2 0000 2 0000 0002 0000.2 0000一2 0090 2 0000 8000000.20000_280002800020000000 2 9000.2 0008.2 8000-2009000002000020000.20008.200QQQ&QQQQQQQ0000000000000008000000000000300000000000000000000000000000000300000 00000002J0002000020000>00200200200；0000002002002R9:1000230002002002002103020020020020003020020920020000020020028112002002002030111200200200209928020020020330802002002002003000280200200200002002002002J00020020020000020020020000020020020!128020020020111280200200200002802002002030980200200200200000020020020028000802002002002J000200200200800902030000000000000000000000000000000000000003000009000000090000000000000000000000000(5l5>5<55EEin0000Y00000000000000000002000000020000000200000000L1U1202011111202000Lilian11112111121111200L1120L20L2QL20L120.20L20L2002002002002000090000000000000000000000000000000000000010009090000090900000900000000000000000000111120111112011111201111120002002002002000012 0090 2 0999 2 0000 2 000002 0909912 0099912 000002 0000002 0909002 0090902 0000002 00000005155T55155T5002 0999092 0990992 0000002 000000009 0999992 0099092 0000002 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5T510090090990009900990000000000000000000000111120111112011111201111120005T5WA200200200200002 0099 2 0999 2 0000112 00000WA2 09999L200909i2 000002 0000001002 0090092 0000002 0000002 0000000002 0000002 0000092 00