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探索《文明发展模拟器》：从零开始构建文明的进化之路

article 2024/10/7 16:10:47

探索《文明发展模拟器》：从零开始构建文明的进化之路

在编程的世界里，模拟器一直是探索复杂系统行为的有力工具。文明的发展作为人类历史上最为宏大的主题之一，如何通过算法来模拟它的起伏与兴衰，成了一个既有趣又具挑战性的话题。今天，我们将探讨一个简化版的《文明发展模拟器》，并了解其设计思路与背后运作的机制。

程序概述

这个《文明发展模拟器》通过随机事件、人口增长、资源管理以及技术进步，来模拟一个文明的发展过程。程序的核心是一个 Civilization 类，它代表一个文明的多个属性，比如人口、资源、科技等。随着每一年的推进，文明会经历增长和衰退，甚至会面临崩溃。

核心功能

人口增长
- 每年人口按照随机的增长率增加。程序通过 population_growth() 方法进行计算，增长率在 1% 到 5% 之间浮动。随着人口的增加，文明能够获取更多的资源和实现更快的技术进步，但同时也增加了资源的消耗。
```
def population_growth(self):
    growth_rate = random.uniform(0.01, 0.05)
    self.population += int(self.population * growth_rate)
```

资源管理

资源是文明存续的关键。一开始每年 1% 的人口都会消耗资源，随着技术进步减少消耗资源，而资源的发现则是随机的。这种动态平衡决定了文明的走向。如果资源耗尽，文明就会面临崩溃。

def resource_management(self):
    base_consumption_rate = 0.01  # 基本消耗率为1%
    consumption_rate = base_consumption_rate / (1 + self.technology)  # 随技术进步减少资源消耗
    resource_consumption = int(self.population * consumption_rate)
    self.resources -= resource_consumption
    resource_discovery = random.randint(0, 10**10) # 资源发现范围，为了“文明长命”，使用了较大的固定范围
    self.resources += resource_discovery
    print(f"  Resources: {self.resources} (consumed {resource_consumption}, discovered {resource_discovery}).")

技术进步
- 文明的技术发展是整个程序的另一个关键要素。通过随机的技术增长率（1% 到 3%），文明可以在不断的进步中实现更高的效率，抵御外界的威胁。
```
def technological_advancement(self):
    tech_growth = random.uniform(0.01, 0.03)
    self.technology += tech_growth
```

随机事件

在历史进程中，文明会面临各种挑战，如战争、瘟疫、饥荒或自然灾害。程序中用 random_events() 模拟这些突发事件，它们会大幅减少人口或资源，甚至可能导致文明的崩溃。

def random_events(self):
    event_chance = random.randint(1, 100)
    if event_chance <= 10:
        disaster = random.choice(["war", "plague", "famine", "natural disaster"])
        loss_percentage = random.uniform(0.1, 0.3)

文明的崩溃
- 当资源或人口降至零时，文明便不再具备持续发展的条件，这时模拟器会终止该文明的演化。这个过程由 check_collapse() 方法进行检测。
```
def check_collapse(self):
    if self.population <= 0 or self.resources <= 0:
        self.is_alive = False
```

程序运行

运行这个模拟器非常简单。通过创建一个名为 Trisolaran 的文明，初始人口为 1000，资源为 5000，技术水平为 0.1。模拟器将持续运行，直至文明崩溃或年限达到用户给出的年份。

# Simulate a civilization with user-specified years
def simulate_civilization():
    civ_name = "Trisolaran"
    civ = Civilization(name=civ_name, population=1000, resources=5000, technology=0.1)

    # Ask the user for the number of years to simulate
    max_years = int(input("Enter the number of years you want to simulate: "))

    # Simulate civilization progress for the specified number of years
    while civ.is_alive and civ.year < max_years:
        civ.progress()