运用“元胞自动机模型”的“华为杯”研赛获奖论文

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2021-10-16 19:49 上传

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- [- Z" O5 O4 _# C元胞自动机理论
& s* E3 @9 Q, C- n: A8 q  v+ K# j许多复杂的问题都可以通过元胞自动机来建立模型，元胞自动机实质上是定义在一个具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上，并按照一定的局部规则，在离散的时间维度上演化的动力学系统。
1 D  E4 [- v% ?1 N* U% o元胞又可称为单元、细胞，是元胞自动机的最基本的组成部分。
元胞具有以下特点：
* _  r) U. _& g8 s1 t9 ?1）元胞自动机最基本的单元。
2）元胞有记忆贮存状态的功能。
3）所有元胞状态都按照元胞规则不断更新。
演化规则
* m* D, z) j( v7 [中心元胞的下一个状态由中心元胞的当前状态和其邻居的当前状态按照一定的规则确定。
# B& ?8 a3 q7 ]
对于这个专题，主要研究了两个问题，来学习元胞自动机，第一、森林火灾的模拟，第二、单车道交通流的模拟。
对于森林火灾的模拟：
森林火灾的元胞自动机模型有三种状态：空位，燃烧着的树木及树木。则某元胞下一时刻状态由该时刻本身的状态和周围四个邻居的状态以一定的规则确定，规则如下：
2 m7 r. T- @) i4 b+ e1）如果某树木元胞的4个邻居有燃烧着的，那么该元胞下一时刻的状态是燃烧着的。
2）一个燃烧着的元胞在下一时刻变成空位。
, n8 x8 {2 ?) v; o! \5 y7 p3）所有树木元胞以一个低概率开始燃烧（模拟闪电引起的火灾）
4）所有空元胞以一个低概率变成树木（以模拟新的树木的生长）
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