风车模型与代码

news2024/11/20 6:13:30

这个模型使用NetLogo乌龟来重复绘制圆圈，定期转动，以便显示出类似万花筒或风车的效果。这是一个演示，展示了一组简单的代理规则如何产生复杂而美丽的图案。

内部工作原理非常简单。创建了许多乌龟，它们的笔都是放下的（无论它们走到哪里，都会留下痕迹）。在每个时刻，每只原始乌龟都会孵化出一只新的“绘画乌龟”，它的唯一工作就是画一个圆圈，然后立即死亡。在孵化之间，原始乌龟唯一要做的就是缓慢旋转。虽然模型内置了两种图案，但两种图案都遵循相同的规则，唯一的区别是PATTERN-2中一半的绘画乌龟逆时针画圆圈，而PATTERN-1中所有乌龟都顺时针画圆圈。

如何使用

NUM-TURTLES滑块实际上决定了万花筒的“臂”或“花瓣”的数量。首先将该滑块设置为所需值（10是可以的）。

接下来，将COLOR-SEP设置为某个值。 COLOR-SEP确定了乌龟（因此也是万花筒）将采用的颜色范围。值越高，范围越小。要获得一个漂亮的三色万花筒，将COLOR-SEP设置为25。COLOR-SEP与颜色范围之间的这种反比关系是因为COLOR-SEP充当一个常数，用来除以乌龟的颜色。

设置好NUM-TURTLES和COLOR-SEP后，按下SETUP按钮，准备好开始绘制模型。

然后，选择你想要的图案。每个图案都有自己的永久按钮来控制它。PATTERN-1让万花筒的“臂”都顺时针螺旋，而PATTERN-2让万花筒的“臂”顺时针和逆时针螺旋，产生了稍微复杂的设计。

最后，你可以改变这个模型展示的颜色分布。COLOR-SHIFT按钮将增加或减少乌龟使用的COLOR-SEP的值，这个值在内部保存为CURR-COLOR-SEP。因此滑块值本身并没有改变，但乌龟所查看的数字不断变化。这个数字会随机改变一小部分。INCREASE-COLOR?开关确定CURR-COLOR-SEP是增加（true）还是减少（false）。

你还有一个监视器CURR-COLOR-SEP，它会显示该变量的值，这样你就知道它已经被改变了，改变了多少。

代码

globals [ curr-color-sep ]   ; spread of the colors in the kaleidoscope

; INITIALIZATION PROCEDURES
to setup
  clear-all
  set-default-shape turtles "circle"
  ; the patterns assume evenly spaced turtles
  create-ordered-turtles num-turtles [ pen-down ]
  set curr-color-sep color-sep
  reset-ticks
end


; RUN-TIME PROCEDURES
; First Pattern
; Turn a bit right, hatch a turtle which draws a circle then dies
to pattern-1
  ask turtles [
    rt 1
    hatch 1 [
      set color 5.375 * ((count turtles - 1) / curr-color-sep) + 10
      right-circle
      die
    ]
  ]
  every 1 [ if color-shift? [ color-shift ] ]
  tick
end

; Second Pattern
; Half our turtles do Pattern 1; the other half do the same,
; except mirrored (they turn left circles)
to pattern-2
  ask turtles [
    ifelse (who mod 2) = 0 [
      rt 1
      hatch 1 [
        set color 5.375 * ((count turtles - 1) / curr-color-sep) + 10
        right-circle
        die
      ]
    ][
      lt 1
      hatch 1 [
        set color 5.375 * ((count turtles - 1) / curr-color-sep) + 10
        left-circle
        die
      ]
    ]
  ]
  every 1 [ if color-shift? [ color-shift ] ]
  tick
end

; Spin a circle, clockwise
to right-circle
  repeat 36 [
    fd 4
    rt 10
  ]
end

; Spin a circle, counterclockwise
to left-circle
  repeat 36 [
    fd 4
    lt 10
  ]
end

; Change curr-color-sep, to increase colors or decrease colors
; and cap the value at the bottom at 1 and at the top at 60
to color-shift
  ifelse increase-color? [
    set curr-color-sep curr-color-sep + random 3
    if curr-color-sep > 60 [ set curr-color-sep 60 ]
  ][
    set curr-color-sep curr-color-sep - random 3
    if curr-color-sep < 1 [ set curr-color-sep 1 ]
  ]
end


; Copyright 1998 Uri Wilensky.
; See Info tab for full copyright and license.

注意事项

首先，尝试玩耍并观察发生了什么。这个模型的目的是观看时能带来视觉上的愉悦。看看不同的NUM-TURTLES和COLOR-SEP值会产生什么样的效果，探索COLOR-SHIFT如何改变万花筒的外观。哪种效果对你来说最好呢？

这里需要注意的一件重要的事情是COUNT-TURTLES中的数字。它立即变得比NUM-TURTLES大得多，但很快就会定型成一个很大的数字。看看Procedures窗口。这里实际上有两个级别的乌龟命令。最初，在设置时，有NTURTLES数量的乌龟。一旦按下图案按钮之一，这些乌龟（组成了万花筒的“臂”）会重复孵化一个新的乌龟并转动一度。新孵化的乌龟开始绘制圆圈，完成后自毁。由于“臂”乌龟执行命令的速度比孵化的乌龟快得多，它们在一个圆圈的循环中会产生许多乌龟；然而，最终乌龟开始死亡。此时，出生的乌龟数量大致等于任何给定步骤中死亡的乌龟数量。

你还应该注意COLOR-SEP（或者实际上是CURR-COLOR-SEP）如何改变万花筒的外观。打开COLOR-SHIFT?，让CURR-COLOR-SEP变得非常大。然后看看它变小时会发生什么，也许是零或一些负数。