Jeu de la vie 🧬

Prérequis

tableaux à deux dimensions
fonctions
modules
Programmation orientée objet

Présentation

Je vous propose un mini projet individuel visant à reproduire le jeu de la vie proposé par Conway en 1970. Le jeu de la vie est ce qu'on appelle un automate cellulaire : c'est un « tableau » dont l'état de chaque case ou cellule dépent de l'état des cases voisines. À chaque « tour » de jeu, on met à jour l'ensemble des cases en fonction de leurs voisines et on recommence.

Dans le jeu de la vie, chaque cellule peut avoir deux états :

vivante ;
morte.

L'état d'une cellule au tour suivant dépend de l'état de ses huit voisins directs. Il y a deux règles simples qui s'appliquent :

une cellule morte possédant exactement trois voisines vivantes devient vivante : elle naît ;
une cellule vivante possédant deux ou trois voisines vivantes le reste, sinon elle meurt.

Si vous voulez des précisions ou en savoir plus allez sur la page Wikipédia du jeu de la vie.

Travail demandé

Vous allez donc coder le jeu de la vie en utilisant la programmation orientée objet.

Classe `JeuDeLaVie`

Vous allez créer une classe JeuDeLaVie avec un attribut tableau. Nous auront besoin de quelques modules, voici donc comment devra commencer votre programme :

🐍 Script Python

import os
import time
import copy

class JeuDeLaVie:

Constructeur

Le constructeur prendra en argument un tableau à deux dimensions de taille quelconque rempli de 0 et de 1 représentant les cellules. Un 0 pour une cellule morte et un 1 pour une cellule vivante. Voici les caractéristiques attendues du constructeur :

🐍 Script Python

def __init__(self, tableau):
        """
        Affecte un tableau à deux dimensions à l’attribut tableau

        tableau: tableau à deux dimensions
        """

Méthode `affiche()`

Cette méthode doit permettre d'afficher le tableau dans le shell. On n'utilisera pas d'interface graphique pour simplifier le programme. Attention, il faudra effacer le contenu du shell avant chaque affichage pour donner l'effet d'une vidéo. Après avoir importé le module os il faut utiliser l'une des commandes suivantes en fonction de votre système d'exploitation :

pour Windows : os.system('cls')

Autre méthodes

Voici la liste des autres méthodes de la classe JeuDeLaVie avec leurs docstrings qui font office de cahier des charges.

🐍 Script Python

def run(self, nombre_tours, delai):
        """
        Méthode principale du jeu.

        Fait tourner le jeu de la vie pendant nombre_tours.
        Elle rafraichit l’affichage à chaque tour
        et attend delai entre chaque tour.

        nombre_tours: nombre de tours à effectuer
        delai: temps d’attente en secondes entre chaque tour
        """

🐍 Script Python

def tour(self):
        """
        Met à jour toute les cellules du tableau en respectant les règles
        du jeu de la vie.
        """

🐍 Script Python

def valeur_case(self, i, j):
        """
            Renvoie la valeur de la case [i][j] ou 0 si la case n’existe pas.
        """

🐍 Script Python

def total_voisins(self, i, j):
        """Renvoie la somme des valeurs des voisins de la case [i][j]."""

🐍 Script Python

def resultat(self, valeur_case, total_voisins):
        """
        Renvoie la valeur suivante d’une la cellule.

        valeur_case: la valeur de la cellule (0 ou 1)
        total_voisins: la somme des valeurs des voisins
        return: la valeur de la cellule au tour suivant

        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(0, 3)
        1
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(0, 1)
        0
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(0, 4)
        0
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(1, 2)
        1
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(1, 3)
        1
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(1, 1)
        0
        >>> a = JeuDeLaVie([])
        >>> a.resultat(1, 4)
        0
        """

Utilisation du programme

Pour instancier le jeu de la vie et la lancer il faudra alors ajouter ces commandes à la fin de votre fichier :

🐍 Script Python

tableau =  [[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]]

mon_jeu = JeuDeLaVie(tableau)
mon_jeu.run(100, 0.1)

Et pour avoir un affichage correct il sera surement nécessaire de lancer le programme à partir de la ligne de commande :

Dans l'invite de commande Windows (cmd.exe) :
```
python3 JeuDeLaVie.py
```

OU plus simple

Dans Spyder : Run \ Configuration per file... : Modifiez comme ceci :
Spyder exécutera désormais le fichier dans une invite de commande windows où les éléements s'afficheront grâce la fonction print().

L'état initial donné ici devrait faire apparaitre un motif qui se déplace en diagonale. Voici un autre état initial qui provoque une expension des cellules vivantes :

🐍 Script Python

tableau =  [[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]]

À vous d'essayer différentes situations initiales pour voir ce qu'il se passe.

Aides et conseils

Délais

Pour faire attendre le programme nous avons besoin du module time avec la méthode time.sleep().

Copier un tableau

À un moment donné, vous allez avoir besoin de copier l'attribut tableau de la classe. Pour avoir une copie indépendante de l'original il vous faudra utiliser la méthode copy.deepcopy() du module copy.

Améliorations

Si vous êtes rapide, vous pouvez apporter des améliorations au programme. Voici quelques suggestions :

détecter s'il n'y a plus de changements dans le tableau entre deux tours et arrêter alors le programme ;
permettre de choisir le symbole représentant une cellule vivante ;
proposer de choisir parmi des configurations initiales pré-enregistrées ;
ajouter une interface graphique (pour ceux qui savent le faire). ;
toute autre idée pour améliorer le programme…

Tableau du barème

Voilà le barème complet sur 14 pour ce projet.

Tâche	Barème
Affichage basique	1 point
Affichage amélioré	1 point
Valeur case	1 point
Total voisins	1 point
Tour	1 point
Run	1 point
Arrêt automatique	1 point
Configuration pré-enregistrées	1 point
Interface graphique [Bonus]	1 point bonus
Code propre	2 points
Code optimisé	2 points
Commentaires	2 points
Total	14

Jeu de la vie 🧬

Prérequis

Présentation

Travail demandé

Classe JeuDeLaVie

Constructeur

Méthode affiche()

Autre méthodes

Utilisation du programme

Aides et conseils

Délais

Copier un tableau

Améliorations

Tableau du barème

Ressources pour l'interface graphique

Classe `JeuDeLaVie`

Méthode `affiche()`