基于MATLAB的元胞自动机多模型模拟系统

资 源 简 介

本项目提供了一个集成多种经典元胞自动机模型的MATLAB模拟平台，包含生命游戏、表面张力模拟和渗流集群等基础模型，支持可视化展示和参数调整，便于复杂系统行为的研究与分析。

详 情 说 明

基于MATLAB的元胞自动机多模型模拟系统

项目介绍

本项目是一个集成多种经典元胞自动机模型的模拟平台，实现了包括生命游戏、表面张力模拟、渗流集群等基础CA模型。系统采用矩阵运算优化技术，提供实时图形可视化界面，支持用户交互式配置参数和动态模拟控制。适用于元胞自动机的入门学习和基础研究。

功能特性

• 多模型集成：支持三种经典元胞自动机模型

- 生命游戏：经典的Conway生命游戏模拟 - 表面张力：模拟流体表面张力现象 - 渗流集群：研究渗流理论和相变行为

• 交互式配置：支持自定义网格尺寸、初始状态、演化规则等参数
• 实时可视化：动态显示元胞状态演化过程，支持帧率控制
• 数据记录与分析：保存演化过程数据，提供统计指标输出
• 结果导出：支持MAT格式数据和图像序列导出功能

使用方法

基本操作流程

1. 模型选择：通过参数指定要模拟的模型类型

- 'GameOfLife'：生命游戏模型 - 'SurfaceTension'：表面张力模型 - 'Percolation'：渗流集群模型

1. 参数配置：

- 设置网格尺寸（如[50,50]表示50×50网格） - 定义初始状态矩阵（0-1分布或特定数值） - 配置模型特定规则参数（如生命游戏的生存/繁殖阈值）

1. 运行模拟：

- 控制迭代次数和显示帧率 - 实时观察演化过程动态 - 监控统计指标变化

1. 结果处理：

- 查看演化历史数据 - 导出模拟结果数据或图像

示例代码调用

% 基本参数设置 modelType = 'GameOfLife'; gridSize = [50, 50]; initialState = rand(gridSize) > 0.5; % 随机初始状态 ruleParams = [3, 3]; % 生命游戏规则参数

% 运行模拟 main(modelType, gridSize, initialState, ruleParams);

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必需工具箱：无特殊要求（仅使用基础MATLAB功能）
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡
• 操作系统：Windows/Linux/macOS均可运行

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括模型调度、参数解析、演化计算、可视化渲染和结果输出等完整流程。它负责协调各功能组件的执行顺序，处理用户输入的参数配置，调用相应的元胞自动机演化算法，实现实时图形显示界面，并管理模拟数据的记录与导出操作。该文件通过模块化设计将复杂的模拟过程封装为统一的接口，为用户提供简洁易用的操作体验。