Die Musterlösung zu diesem Übungsblatt stammt von Dr. Andreas Borchert.
/*
* Software I WS 89/90
* Blatt 8 10. Aufgabe
* AFB 12/89
* ANSI C und kleine Korrekturen: atl 12/96
*
* Simulation von Wator
* (aus Spektrum der Wissenschaft: Computer-Kurzweil)
*/
#include <stdio.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
/* externe Funktionen aus der C-Bibliothek */
extern long lrand48();
extern void srand48();
extern void exit();
/*
* Wator wird in quadratische Sektoren unterteilt;
* insgesamt gibt es ZEILEN*SPALTEN Sektoren
*/
#define ZEILEN 14
#define SPALTEN 32
#define RICHTUNGEN 4 /* jedes Feld hat 4 Nachbarn */
/*
* in einem Sektor gibt es entweder einen Hai, einen Fisch oder nur Wasser
*/
#define LEER ' '
#define HAI 'O'
#define FISCH '.'
int nfische; /* Anzahl der Fische und */
int nhaie; /* ... Haie zu Beginn */
int fbrut; /* wann haben die Fische Nachwuchs? */
int hbrut; /* und die Haie? */
int fasten; /* solange halten die Haie ohne Nahrung durch */
char wator[ZEILEN][SPALTEN]; /* das Meer von Wator */
int geburt[ZEILEN][SPALTEN]; /* Geburtzeit des Lebewesens auf wator[x][y] */
int hunger[ZEILEN][SPALTEN]; /* Hungerzeit des Hais auf wator[x][y] */
int gezogen[ZEILEN][SPALTEN]; /* Lebewesen auf wator[x][y] bereits bewegt? */
int chronos; /* Uhr */
void wator_ausgabe() /* Ausgabe des Feldes `wator' */
{ int zeile, spalte;
for (zeile = 0; zeile < ZEILEN; ++ zeile)
{ for (spalte = 0; spalte < SPALTEN; ++ spalte)
putchar(wator[zeile][spalte]);
putchar('\n');
}
}
void skip_nl() /* ueberliest den Zeilentrenner */
{ int ch;
while ((ch = getchar()) != EOF && ch != '\n')
;
}
int weiter() /* liefert TRUE, falls es weiter gehen soll */
{ int ch;
printf("Weiter? ");
if ((ch = getchar()) == EOF)
return FALSE;
if (ch == '\n')
return TRUE;
skip_nl();
return ch != 'n' && ch != 'N';
}
/*
* liest einen Wert ein
* `prompt' wird zu Beginn ausgegeben
* `tip' ist die Voreinstellung (wird bei Eingabe von <RETURN> gewaehlt)
*/
int wert_einlesen(char *prompt, int tip)
{ int wert;
int ch;
do
{ printf("%s [%3d] ", prompt, tip);
if ((ch = getchar()) == EOF)
exit(1); /* Abbruch */
if (ch == '\n')
return tip;
ungetc(ch, stdin); /* ch zum Wiedereinlesen zurueckgeben */
scanf("%d", & wert); /* scanf beruecksichtigt jetzt auch `ch' */
skip_nl();
} while (wert <= 0);
return wert;
}
/*
* Initialisierung der Random-Funktion, muss vor dem ersten Aufruf
* von random() aufgerufen werden
*/
void random_init()
{ long seedval;
printf("Bitte eine beliebige Zahl eingeben: ");
scanf("%ld", & seedval); skip_nl();
srand48(seedval);
}
/* liefert eine gleichverteilte Zufallszahl innerhalb [von..bis] */
int random(int von, int bis)
{ long rand;
rand = lrand48();
return von + rand % (bis - von + 1);
}
/*
* fuellt `anzahl' mal das `lebewesen' zufallsverteilt
* auf freie Felder des Feldes `wator';
* `brut' ist der [hf]brut Parameter des entsprechenden Lebewesens
*/
void fuelle(int anzahl, char lebewesen, int brut)
{ int zeile, spalte;
int i;
for (i = 0; i < anzahl; ++i)
{ do
{ zeile = random(0, ZEILEN-1);
spalte = random(0, SPALTEN-1);
}
while (wator[zeile][spalte] != LEER);
wator[zeile][spalte] = lebewesen;
geburt[zeile][spalte] = random(0, brut-1);
hunger[zeile][spalte] = random(0, fasten-1);
}
}
/*
* initialisiert das Feld `wator' und belegt es mit
* `nfische' Fischen und
* `nhaie' Haie
* falls die Anzahl zu gross ist, wird FALSE zurueckgeliefert
*/
int init_wator(int nfische, int nhaie)
{ int zeile, spalte;
if (nfische + nhaie > ZEILEN*SPALTEN)
return FALSE;
for (zeile = 0; zeile < ZEILEN; ++ zeile)
for (spalte = 0; spalte < SPALTEN; ++ spalte)
wator[zeile][spalte] = LEER;
fuelle(nhaie, HAI, hbrut);
fuelle(nfische, FISCH, fbrut);
return TRUE; /* alles OK */
}
void init_gezogen() /* Initialisierung von gezogen[][] */
{ int zeile, spalte;
for (zeile = 0; zeile < ZEILEN; ++ zeile)
for (spalte = 0; spalte < SPALTEN; ++ spalte)
gezogen[zeile][spalte] = FALSE;
}
/*
* Ueberpruefe, ob in wator[zeile][spalte] feldtyp vorliegt,
* wenn ja, wird in nx[index] und ny[index] zeile und spalte abgelegt
* und 1 zurueckgeliefert, ansonsten 0;
* die Koordinaten zeile, spalte duerfen den Rand um eins verlassen -
* in diesem Fall wird zeile und spalte entsprechend der Torusform
* korrigiert
*/
int teste(int zeile, int spalte, char feldtyp,
int nx[RICHTUNGEN], int ny[RICHTUNGEN], int index)
{
/* Torusform von Wator */
if (zeile == -1)
zeile = ZEILEN-1;
else if (zeile == ZEILEN)
zeile = 0;
if (spalte == -1)
spalte = SPALTEN-1;
else if (spalte == SPALTEN)
spalte = 0;
if (wator[zeile][spalte] == feldtyp)
{ nx[index] = zeile;
ny[index] = spalte;
return 1;
}
else
return 0;
}
/*
* sucht nach einem Nachbarfeld zu [zeile][spalte] mit
* der Belegung `feldtyp';
* falls erfolgreich (Return-Wert TRUE),
* wird in x und y die Nachbarposition abgelegt
*/
int suche(int zeile, int spalte, char feldtyp, int *x, int *y)
{ int anzahl; /* Anzahl der Moeglichkeiten */
int i;
int nx[RICHTUNGEN], ny[RICHTUNGEN]; /* Nachbarfelder */
anzahl = 0;
anzahl += teste(zeile-1, spalte , feldtyp, nx, ny, anzahl);
anzahl += teste(zeile , spalte-1, feldtyp, nx, ny, anzahl);
anzahl += teste(zeile , spalte+1, feldtyp, nx, ny, anzahl);
anzahl += teste(zeile+1, spalte , feldtyp, nx, ny, anzahl);
if (anzahl)
{ i = random(0, anzahl-1);
* x = nx[i];
* y = ny[i];
return TRUE;
}
else
return FALSE;
}
/*
* bewege das Lebewesen auf [zeile][spalte] (HAI oder FISCH)
* entsprechend seiner Vorlieben;
* ggf. gibt es ein Junges
*/
void bewege_tier(int zeile, int spalte)
{ int nx, ny; /* die Nachbarkoordinaten */
char art; /* HAI oder FISCH */
int brut; /* Wert von hbrut oder fbrut je nach art */
int bewegen; /* kann es sich bewegen? */
art = wator[zeile][spalte];
if (art == FISCH)
{ bewegen = suche(zeile, spalte, LEER, & nx, & ny);
brut = fbrut;
}
else /* art == HAI */
{ if (suche(zeile, spalte, FISCH, & nx, & ny))
{ bewegen = TRUE;
hunger[nx][ny] = 0;
}
else
{ bewegen = suche(zeile, spalte, LEER, & nx, & ny);
hunger[nx][ny] = hunger[zeile][spalte] + 1;
}
if (hunger[zeile][spalte] == fasten)
{ bewegen = FALSE;
wator[zeile][spalte] = LEER;
}
brut = hbrut;
}
if (bewegen)
{ wator[nx][ny] = art;
geburt[nx][ny] = geburt[zeile][spalte];
if (geburt[zeile][spalte] % brut != chronos % brut)
wator[zeile][spalte] = LEER;
else /* Geburt */
hunger[zeile][spalte] = 0;
gezogen[nx][ny] = TRUE;
}
}
/*
* bewege alle Tiere der Art `art'
*/
void bewege_tiere(char art)
{ int zeile, spalte;
for (zeile = 0; zeile < ZEILEN; ++ zeile)
for (spalte = 0; spalte < SPALTEN; ++ spalte)
if (! gezogen[zeile][spalte] &&
wator[zeile][spalte] == art)
bewege_tier(zeile, spalte);
}
void statistik_ausgabe()
{
int zeile, spalte;
int haie = 0, fische = 0;
char art;
for (zeile = 0; zeile < ZEILEN; ++ zeile){
for (spalte = 0; spalte < SPALTEN; ++ spalte){
art = wator[zeile][spalte];
if( art == FISCH ) fische++;
else if( art == HAI ) haie++;
}
}
printf( "Statistik %d %d %d\n", chronos, fische, haie );
}
int main()
{
printf("\n*** WA-TOR ***\n\n");
printf("Parameter:\n");
nfische = wert_einlesen("nfische", 200);
nhaie = wert_einlesen("nhaie ", 20);
fbrut = wert_einlesen("fbrut ", 3);
hbrut = wert_einlesen("hbrut ", 10);
fasten = wert_einlesen("fasten ", 3);
random_init();
if (! init_wator(nfische, nhaie))
{ printf("Zuviele Haie oder Fische!\n");
exit(1);
}
for (chronos = 0; wator_ausgabe(), statistik_ausgabe(), weiter(); ++chronos)
{ init_gezogen();
bewege_tiere(FISCH);
bewege_tiere(HAI);
}
return 0;
}
Dazu holen wir aus der Ausgabe des Programms nur die
Statistik-Zeilen heraus und legen sie in einer Datei ab:
oberon$ cat wator.dat
Statistik 0 200 20
Statistik 1 232 22
Statistik 2 271 23
Statistik 3 299 28
...
GNUPLOT läßt sich interaktiv bedienen, oder durch
Skripte. Diese sehen z.B. so aus:
oberon$ cat stat.plt
plot "wator.dat" using 2:3 title "Fische" with lines, \
"wator.dat" using 2:4 title "Haie" with lines
In den interaktiven Modus kommt mann mit dem Kommando "gnuplot". Einmal in GNUPLOT kann man sich die Dokumentation mit "help" ansehen. Das Plot-Skript lädt man (vom Gnuplot-Prompt aus) mit 'load "stat.plt"'.
Viel Spaß beim Experimentieren ...