如何在python中激发森林火灾？

Question

我目前正在做一个学习python的小项目。该项目创建一个随机森林，然后将森林点燃以激发森林火灾。所以我设法用一个函数创建了森林。林只是0和1的数组。0表示水，1表示树

所以现在我真的被困在如何用我的阵列激发森林大火上了。我确实知道火灾应该如何发生和蔓延的逻辑，但我不知道应该如何编写代码

逻辑是：

1. 我将使用2表示火，3表示燃烧区域。因此，当树木被烧毁时，阵列中的所有1将变为2，然后是3。以0表示的水不会受到影响。我认为这部分需要使用for循环来完成。所以循环的一次迭代将1变为2，然后下一次for循环将2变为3，并重复直到数组结束

2. 火灾需要从森林的中心开始，因此我需要计算出阵列中心的位置索引，并检查它是否为1，而不是0来启动火灾。这可以在if-else条件下完成

3. 然后，火势将向外蔓延到北面、南面、东面、西面等相邻的1

所以我很难写出循环，用2替换1，然后用3替换2，这样它就可以从一棵树传播到另一棵树

我设法编写了一个函数来创建随机林。问题在于把森林放火。我试着写一些for循环，但我真的不知道该如何解决这个问题

#Define parameters for createForest Function. Sets the parameters for the forest too.
width = int(5) 
height = int(5) 
density = float(0.7) # probability of spawning a tree 
forest = [[]]

#Making a random forest
def createForest(width, height, density): 
    forest = np.random.choice(2, size=(width, height), p=[(1-density), density]) 
    return forest

print(createForest(width, height, density))
forest = createForest(width, height, density) # updates forest into the list

这将以随机顺序打印0和1的数组：

[[1 0 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]
 [0 0 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]
 [1 1 1 1 1]]

Answer 1

不是为了帮你解决整个问题，带走所有的乐趣，但我相信缺少的部分是np.where：

import numpy as np
forest = np.random.randint(0, 2, (10,10))
x, y = np.where(forest == 1)
print(x)  # up down
print(y)  # left right

此函数输出矩阵中的x、y坐标，您可以使用该坐标对其执行测试，并在相邻单元格（坐标）中对其执行操作

您可以像这样组合这些坐标对以在其上迭代：

coord_pairs = np.vstack((x,y))
coord_pairs.shape  # (2, 48)
coord_pairs[0,:]  # x
coord_pairs[1,:]  # y

for k in range(coord_pairs.shape[1]):
    print(f"x:{coord_pairs[0,k]}, y:{coord_pairs[1,k]}")

还需要state management as explained in this other answer on your question

Answer 2

您正在实现一个细胞自动机，要模拟它，您需要为您的工作创建一个阵列副本。基本算法的工作原理如下：

new_state = state.copy()
for i in range(height):
    for j in range(width):
        new_state[i,j] = calculate_new_cell(state, i, j)

state = new_state

（函数依赖于细胞自动机的规则。）