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Projekt "Game of Life" - Aufgabenstellung

Eines der ältesten und bekanntesten Simulationsspiele von primitivem Leben ist das "Game of Life", das von dem Mathematiker John H. Conway vorgeschlagen wurde.
Game of Life wird auf einem rechteckigen Spielfeld mit einer festen Anzahl Zellen gespielt wird. Jedes Element des Spielfelds enthält eine Zelle, die entweder tot ist oder lebt. Der Anfangszustand des Spielfelds wird per Zufallszahlengenerator ermittelt oder vom Benutzer vorgegeben. Ein Folgezustand wird für die komplette Population auf der Basis der folgenden Regeln bestimmt: Man schreibe ein Java-Programm, das das Spiel realisiert und folgenden Sollkonzeptrahmen erfüllt.

Sollkonzeptrahmen

1. Systemziele

Das System realisiert eines der ältesten Simulationen des Wachstums von Zellkulturen, das unter dem Namen "Game of Life" bekannt ist und von dem Mathematiker John H. Conway [Con71] vorgeschlagen wurde.
Der Anfangszustand des Spielfelds, d.h. die Anfangsbelegung der Plätze mit lebenden oder toten Zellen, wird zufällig durch das Programm vorgegeben oder vom Benutzer bestimmt. Ferner kann der Benutzer zu beliebigen Zeiten den Berechnungslauf anhalten, um z.B. eine Generation genauer zu betrachten, oder ganz abbrechen. Die Nummer der aktuellen Generation wird durch das Programm angezeigt.
Das System benötigt zum Ablauf nur das Java-Laufzeitsystem.

2. Kurzbeschreibung

Die Kurzbeschreibung besteht aus einer auf das Wesentliche reduzierten Fassung des Sollkonzepts.

3. Benutzermodell

Der Benutzer ist in der Lage, auf dem vorliegenden Rechner das Java-Laufzeitsystem zu starten, ferner kann er Eingaben gemäß den Angaben der Benutzungsschnittstelle vornehmen.
Weitergehende Kenntnisse des Betriebssystems oder der verwendeten Programmiersprache sind nicht erforderlich.

4. Basismaschine

Das System arbeitet im Dialog und benötigt zum Ablauf neben Zentraleinheit (PC oder Mac) eine Tastatur, eine Maus und einen Bildschirm sowie das Java-Laufzeitsystem. Weitere spezielle Hard- oder Softwareanforderungen bestehen nicht.

5. Benutzungsschnittstelle

Das Programm berechnet nacheinander alle Generationen von Zellkulturen auf der Grundlage der Regeln des Game of Life und zeigt sie auf dem Bildschirm zusammen mit der Nummer der Generation an.
Lebende Zellen werden durch einen roten, tote Zellen durch einen schwarzen Punkt angezeigt.
Das Programm erlaubt die Analyse von Zellkulturen bis zu einer maximalen Größe.

Eingaben erfolgen - soweit möglich - durch die Maus, sonst über die Tastatur.
Dem Benutzer stehen folgende Eingriffs-/Eingabemöglichkeiten zur Verfügung: Festlegung der Größe des Spielfelds, Erzeugung einer zufälligen Verteilung von lebenden und toten Zellen als Anfangsgeneration, Vorgabe einer frei wählbaren Anfangsgeneration, Löschen des gesamten Spielfelds, Festlegung der Ausgabegeschwindigkeit von Zellgenerationen, Starten und Stoppen der Berechnung von Generationen, Beenden des Programms. Alle Eingabemöglichkeiten können zu beliebiger Zeit während des Programmlaufs geschehen.

Fehlersituationen und fehlerhafte Eingaben werden durch aussagekräftige Meldungen angezeigt, fehlerhafte Eingaben ggf. erneut angefordert.

6. Erweiterungsmöglichkeiten

7. Grobstruktur

  1. Initialisierung
  2. Eingaberoutine für Benutzereingaben
  3. Erzeugung einer Folgegeneration
  4. Ausgabe einer Generation

8. Literatur

[Con71] M. Gardner: The fantastic combinations of John Conway's new solitaire game "life". Scientific American 223 (1971) 120-123

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