概要
Prologの練習のためにCUIでライフゲームを作成しました。
以下の書籍のライフゲームをベースとして、ChatGPTで補間しつつなんとか完成させました。
- 小一時間でゲームをつくる → Amazon
コード
:- use_module(library(process)).
:- use_module(library(apply)).
% -----------------------------------------------------------
% 事実
% -----------------------------------------------------------
field(Field) :- Field = [
[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
].
field_height(12).
field_width(12).
% -----------------------------------------------------------
% 述語
% -----------------------------------------------------------
% run_command/1
run_command(Command) :- shell(Command, _).
% run_command/2
% ExitCode (int) : 終了コード
run_command(Command, ExitCode) :- shell(Command, ExitCode).
% read_input/1
read_input(IsEsc) :-
get_single_char(Code),
(
Code is 27 -> IsEsc = true
; IsEsc = false
).
main_loop() :-
field(Field),
main_loop(Field).
main_loop(Field) :-
draw_field(Field),
read_input(IsEsc),
(
IsEsc -> ! % Escで終了
; calc_living_matrix(Field, LivingCellMatrix),
step_simulation(Field, LivingCellMatrix, NewField),
main_loop(NewField)
).
neighbor_index_list(1, 1, W, H, EvalList) :-
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W , H ], [1 , H ], [2 , H ],
[W , 1 ], [2 , 1 ],
[W , 2 ], [1 , 2 ], [2 , 2 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(1, Y, W, H, EvalList) :-
Y < H,
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W, Y-1], [1 , Y-1], [2 , Y-1],
[W, Y ], [2 , Y ],
[W, Y+1], [1 , Y+1], [2 , Y+1]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(X, 1, W, H, EvalList) :-
X < W,
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[X-1, H ], [X , H ], [X+1, H ],
[X-1, 1 ], [X+1, 1 ],
[X-1, 2 ], [X , 2 ], [X+1, 2 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(W, 1, W, H, EvalList) :-
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W-1, H ], [W , H ], [1 , H ],
[W-1, 1 ], [1 , 1 ],
[W-1, 2 ], [W , 2 ], [1 , 2 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(W, Y, W, H, EvalList) :-
Y < H,
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W-1, Y-1], [W , Y-1], [1 , Y-1],
[W-1, Y ], [1 , Y ],
[W-1, Y+1], [W , Y+1], [1 , Y+1]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(1, H, W, H, EvalList) :-
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W, H-1], [1 , H-1], [2 , H-1],
[W, H ], [2 , H ],
[W, 1 ], [1 , 1 ], [2 , 1 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(X, H, W, H, EvalList) :-
X < W,
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[X-1, H-1], [X , H-1], [X+1, H-1],
[X-1, H ], [X+1, H ],
[X-1, 1 ], [X , 1 ], [X+1, 1 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(X, Y, W, H, EvalList) :-
X < W, Y < H,
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[X-1, Y-1], [X , Y-1], [X+1, Y-1],
[X-1, Y ], [X+1, Y ],
[X-1, Y+1], [X , Y+1], [X+1, Y+1]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
neighbor_index_list(W, H, W, H, EvalList) :-
% 周囲8セルの座標
IndexList = [
[W-1, H-1], [W , H-1], [1 ,H-1],
[W-1, H ], [1 ,H ],
[W-1, 1 ], [W , 1 ], [1 ,1 ]
],
eval_matrix(IndexList, EvalList), !.
eval_list([X], [Value]) :- Value is X.
eval_list([X | Rest], [Value | RestEvalList]) :-
Value is X,
eval_list(Rest, RestEvalList).
eval_matrix([Row], [EvalRow]) :-
eval_list(Row, EvalRow).
eval_matrix([Row | Rest], [EvalRow | EvalRest]) :-
eval_list(Row, EvalRow),
eval_matrix(Rest, EvalRest).
get_at(Matrix, [X, Y], Value) :-
nth1(Y, Matrix, Row),
nth1(X, Row, Value).
sum_by_index_list(Field, IndexList, Sum) :-
maplist(get_at(Field), IndexList, ValueList),
foldl(plus, ValueList, 0, Sum).
calc_living_matrix(Field, LivingMatrix) :-
field_width(W), field_height(H),
calc_living_matrix(1, 1, W, H, Field, LivingMatrix).
calc_living_matrix(X, Y, W, H, Field, LivingMatrix) :-
Y < H,
calc_living_matrix_row(X, Y, W, H, Field, LivingRow),
Next is Y+1,
calc_living_matrix(X, Next, W, H, Field, LivingRowList),
LivingMatrix = [LivingRow | LivingRowList], !.
calc_living_matrix(X, H, W, H, Field, LivingMatrix) :-
calc_living_matrix_row(X, H, W, H, Field, LivingRow),
LivingMatrix = [LivingRow], !.
calc_living_matrix_row(X, Y, W, H, Field, LivingRow) :-
X < W,
neighbor_index_list(X, Y, W, H, IndexList),
sum_by_index_list(Field, IndexList, Living),
Next is X+1,
calc_living_matrix_row(Next, Y, W, H, Field, LivingList),
LivingRow = [Living | LivingList], !.
calc_living_matrix_row(W, Y, W, H, Field, LivingRow) :-
neighbor_index_list(W, Y, W, H, IndexList),
sum_by_index_list(Field, IndexList, Living),
LivingRow = [Living], !.
step_simulation([Row], [LivingRow], ResultMatrix) :-
step_simulation_row(Row, LivingRow, NewRow),
ResultMatrix = [NewRow], !.
step_simulation([Row | RestRows], [LivingRow | LivingRestRows], ResultMatrix) :-
step_simulation_row(Row, LivingRow, NewRow),
step_simulation(RestRows, LivingRestRows, NewMatrix),
ResultMatrix = [NewRow | NewMatrix], !.
step_simulation_row([Cell], [Living], ResultRow) :-
step_simulation_cell(Cell, Living, NewCell),
ResultRow = [NewCell], !.
step_simulation_row([Cell | RestCells], [Living | LivingList], ResultRow) :-
step_simulation_cell(Cell, Living, NewCell),
step_simulation_row(RestCells, LivingList, NewRow),
ResultRow = [NewCell | NewRow], !.
step_simulation_cell(Cell, 2, Cell). % 維持
step_simulation_cell(_, 3, 1). % 誕生／生存
step_simulation_cell(_, _, 0). % 死滅
% cell(0, ' ').
cell(0, '□').
cell(1, '■').
% draw_row/1
draw_row([]) :- format('\n'), !.
draw_row([X | Xs]) :-
cell(X, Cell),
format('~w', [Cell]),
draw_row(Xs).
% draw_matrix/1
draw_matrix([]) :- format('\n'), !.
draw_matrix([Row | Rest]) :-
draw_row(Row),
draw_matrix(Rest).
% draw_field/1
draw_field(Field) :-
run_command('clear'), % 画面クリア(Mac/Linux)
draw_matrix(Field).
% メイン処理 (VSCodeのデバッグ用にstartという名前にしている)
start :-
main_loop.
% メインを実行
:- initialization(start, main).
使い方
とりあえず起動した後に Enter を押下すると時間が進むようになっています。
終了する場合は Esc キーを押下してください。
簡単な説明
Prologは生成済み配列の要素を変更することができないので、変更する場合は配列を作り直す必要があります。
この制約があるため、ライフゲームの生存判定がややこしくなっています。
特に周囲の8マスを見つける処理は、力技になっています(neighbor_index_listのあたり)。
行列を要素を更新できないので、一旦各セルの周囲8マスの生存数をすべて計算して行列を作成し、その情報を元に次の時刻のデータを計算するという流れになっています。
- 各セルの周囲の生存数を計算 :
calc_living_matrix/2 - 次の時刻のデータを計算 :
step_simulation/3