康威生命游戏 · 原理与代码
生命游戏:每个格子看周围 8 个邻居,活邻居 2~3 个就活下去,正好 3 个就出生。
运行逻辑
访问 `/generative/gol` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-generative'` 懒加载 `demos/kits/kit-generative.js`,调用 `mount(host, { variant: 'gol' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `gol`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createCanvasStage` 创建 `<canvas>`(HiDPI 上限 2×、ResizeObserver 自适应)和右侧信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21
引入的组件与依赖
react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createCanvasStage — 共享 Canvas 2D 舞台:画布 + 信息面板、HiDPI、单一 rAF 循环、指针状态、自动演示指针; hueOf — 取颜色的色相(0–360°); clamp — 把数值限制在区间内; TAU — 常量 2π; fmt — 数字格式化(固定小数位); F — 公式块 HTML; S.clear — 用背景色清屏(可半透明做拖尾); S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; ctx.fillRect() — 填充矩形; ctx.strokeRect() — 描边矩形; ctx.beginPath() — 开始一条新路径; ctx.moveTo() — 移动画笔起点(不画线); ctx.arcTo() — 用切线画圆角弧; ctx.closePath() — 闭合当前子路径; ctx.fill() — 填充当前路径; ctx.stroke() — 描边当前路径; ctx.arc() — 画圆弧/圆(圆心、半径、起止角); ctx.drawImage() — 把图像/离屏画布绘制到画布上; ctx.save() — 保存当前绘图状态(变换、样式、裁剪); ctx.rect() — 向路径添加矩形; ctx.clip() — 用当前路径设置裁剪区域; ctx.restore() — 恢复之前保存的绘图状态
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-generative.js: FAM.gol (L179-L203)
代码解释
L179-203: 调用工厂函数 `gFam()` 生成本 demo 的完整定义(spec + doc + build),传入下面这些配置。 L179-179: 标题(信息面板与控件面板显示):「生命游戏」。 L179-179: 「大小」类滑块的范围与默认值:格子大小。 L179-179: 「数量」类滑块的范围与默认值:初始密度 %。 L180-180: 本 demo 专属的额外滑块/开关:死亡拖影。 L180-180: 默认主色。 L180-180: 速度滑块名称。 L180-180: 数量参数的说明文字。 L180-180: 额外参数的说明文字。 L180-180: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(5 个:疏、密、大格、小格、无拖影)。 L181-181: 「说明」正文。 L181-181: 「公式」主公式。 L181-181: 第二条公式。 L182-203: 每帧绘制函数:用 Canvas 2D 的 `fillRect`, `strokeRect` 绘制;数学计算用到 `Math.round`, `Math.max`, `Math.floor`, `Math.random`;返回读数 `mode`, `n`, `cell` 给信息面板。
原理
活: 邻居 ∈ {2, 3} → 存活 死: 邻居 = 3 → 诞生 Conway 生命游戏:每个格子是活或死。每一代同时按规则更新:活细胞周围有 2 或 3 个活邻居就继续活,否则死去;死格子恰好有 3 个活邻居就诞生新细胞。指针划过会撒下新细胞,系统也会定期投放「滑翔机」。 生成艺术 = 用简单的数学规则 + 随机数/噪声,让电脑自己「画」出图案;改变参数就是改变规则。