《计算机基础实验课程》综合实验报告简单生态系统仿真

院 系：计算机学院实验课程：计算机基础实验课程实验项目：简单生态系统仿真软件指导老师：XXX开课时间：XXXX〜XXXX年度第2学期专业：XXXX班级：XXXX级本X班学生：XXX学号：XXXXXXX设计和开发一个简单的生态系统仿真软件二、 中文摘要：简单生态系统是指环境与生物之间相互关系的一个动态系统。在这个系统中，每种生物都有自己的发展形态，各种生物相互作用之后，使系统处于动态发展之中，最终达到平衡状态。现在可以用面向对象程序设计来设计一个简单生态系统，实现该动态过程。环境、生物分别用不同的类进行设计，各种生物的发展规律由各生物类中的函数来实现。通过对此简单生态系统的设计，使自己加深对面向对象程序设计的认识和实践操作能力。三、 关键词：简单生态系统面向对象程序设计类与对象C卄四、 前言：（一） 实验目的：通过本次综合开发，加深对面向对象概念的理解，提高软件设计和开发能力，培养自学能力和刻苦钻研的精神，增强独立思考的习惯和勇于创新的魄力。（二） 实验任务：在了解供参考的仿真模型后，阅读供参考的代码，然后在代码的基础上进行完善或者重写，默认采用控制台的彩色显示方式（参考代码的basic.h中有相关的实现代码），也可以考虑用图形用户界面（GUI）的方式显示。修改完善各类生物物种的现有规则；尝试着添加新的物种，并定义相应的规则；通过不断的重构来完善系统的设讣和实现，在改进中体会如何权衡各种因素，通过合理有效的面向对象设计和实现，带来代码复用、隔离变化、#增加扩展性等方面的好处。仿真模型和代码结构提倡按照自己的理解和能力进行自山发挥，使得仿真模型更合理、显示方式更直观、配置更方便、扩展更容易、可维护性更好。（三） 实验要求：按照综合设计实验的格式要求撰写本实验的实验报告；代码规范、注释简洁清晰；独立完成代码的编写和调试以及实验报告的撰写；（四） 供参考的仿真模型介绍：将作为我们研究对象的生态系统的世界地图分为若干个方格，比如说40*40。假设本生态系统中存在一种植物（青草），两种动物（兔子和狐狸）。每个方格根据上面是否生存有生物，相应地分为空白、有青草、有兔子、有狐狸。初始时，按照某种预设的生物分布对方格进行配置，形成初始的生态系统状态。每次仿真循环时，对于每个给定的方格，计算周圉邻居中不同生命物种的数量，再决定哪种生物将继续生存下去，注意周围邻居要包括当前的方格本身。随着仿真的推进，生态系统根据预设的生物生存规律和其它限制条件而变化。在若干仿真周期后，形成了不同的生态系统状态。假设的生物生存规律和限制条件为：青草：如果在相邻区域有比兔子能吃到的更多的草存在，则草存留下来,否则，草被吃光。兔子：如果兔子的年龄超过DRAB的限制，则兔子会老死；如果兔子附近有适当数量的狐狸，它们将被狐狸吃掉。狐狸：狐狸会死于过度拥挤或者年老。（五） 供参考的代码介绍：程序类层次框架：用面向对象的方式设计了主体框架，其中包含3个主要的类，场景类Scene.世界类World、生物类LivingUnit,然后从生物类派生出4个类，空白方格单元类EmptyUnit＞有青草的方格单元类GrassUnit、有兔子的方格单元类RabbitUnit.有狐狸的方格单元类FoxUnito各类的主要功能分别介绍如下：场景类Scene主要包含下列公有函数：voidupdate(); 〃更新场景voiddisplayO； 〃显示当前的场景voidrun(); 〃场景运行世界类World主要包含下列公有函数：voidupdate(); 〃更新世界voiddisplayO； 〃显示世界voidsums(Positionpos,intsum[STATES]);//指定位置周围的各类生物的〃总数的列表，返回结果保存在〃数组intsum[STATES]中以及5个供内部调用的私有函数：voidinitWorldO； 〃初始化世界，默认全空voidworldOfGrass(); 〃配置青草的世界voidworldOfRabbit();〃配置兔子的世界voidworldOfFox(); 〃配置狐狸的世界LivingUnit*locate(introw,intcolum);//根据指定位置返回指向存在于〃该位置的对象的指针此外，有1个私有属性：Map*curMap;〃当前的世界地图生物类LivingUnit该类为抽象基类，包含了3个纯虚函数，需要派生类去实现：virtualStategetState()=O; 〃获取生物所在位置的当前仿真时刻状态virtualStatenextState()=O;〃该单元下一个仿真时刻的状态virtualvoidround()=0; 〃周围态势，得到各类主物数訂统讣还有3个私有属性Positionpos; 〃所在的位置WorldWorld; 〃所在的世界intsum[STATES]; 〃所在位置附近的各类生物数U统计程序运行方式：仿真开始时，按照内置的某种世界创建世界类World的一个对象，然后创建场景类Scene的一个对象用来加载，然后在仿真周期内，场景类Scene的对象循环运行，完成仿真任务。五、软件的开发过程：本程序在原有的基础上添加了一个新的生物一一Human,并对该程序中部分类的功能做了修改，开发过程如下：（一）添加新物种Human添加头文件human,h；在human,h中添加如下内容，定义一个新的类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；实现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中的枚举类型State中添加HUMAN,添加人类的寿命DHUM=5,太多的人类数为THHUM=2o在world,h中添加classHumanUnit；在枚举类型Simworld中添加WORLD_OFJIUMAN；在World中添加空型类函数WorldofHuman()。在world,cpp中编入worldofHuman的世界初始化的代码；在world的构造函数中修改switch,如下：caseWORLD_OF_HUMAN:worldOfHumanO；break;在display函数中添加颜色的显示，人类单元为蓝色单元格。在empty,cpp中StateEmptyUnit：:nextState()添加以下代码:if(sum[HUMAN]>l){returnHUMAN;}(二)修改原来存有的代码，增加其功能修改grass的类函数：StateGrassUnit:nextStateO{round0；if(sum[GRASS]>(sum[RABBIT]+sum[HUMAN])){returnGRASS;}else{returnEMPTY;}}修改rabbit的类函数：StateRabbitUnit:nextState0{round0；if(sum[RABBIT]>(sum[FOX]+sum[HUMAN])){returnRABBIT;}elseif(age>DRAB){returnEMPTY;}elseiffsum[GRASS]==0){returnEMPTY;}else{returnEMPTY;}}修改fox的类函数：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,使之都形如下列代码：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、系统测试情况: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 0000002011121121220000002■51515I5I5I5B頃fcisBiysiggr0000002GEEEEhfa000000200000020000000002000000200000000002000000200000200000020000002000000000000200000020000000000000200000020000000000000200000020000002^00000002000000200000000200000020000000020000002000GEEEEhfa00200000020000002000032 0000002 0000002 00000200000020800002080000000000200000028000000000000200000020000000观0002 8008002 008000200000020080002800000200000003002 0000002 0000002 0000002 800000000 0000000 0308000 8000000 80000000000030000000300000000000000000000000irr

5T510090090990009900990000000000000000000000111120111112011111201111120005T5WA200200200200002 0099 2 0999 2 0000112 00000WA2 09999L200909i2 000002 0000001002 0090092 0000002 0000002 0000000002 0000002 0000092 00