tui

rlifesrc

试玩 Rust。尝试写一个生命游戏搜索工具。具体来说就是照抄 David Bell 写的 lifesrc 和 Jason Summers 写的 WinLifeSearch。其具体的算法可见 Dean Hickerson 的说明。

写得非常糟糕，和 WinLifeSearch 相比缺少很多功能，而且速度要慢很多，但支持更多规则。

支持 Life-like 和 non-totalistic 的规则，但后者比前者要略慢一些。也支持六边形以及von Neumann 邻域的规则，但目前是通过转化成 non-totalistic 规则来实现的，速度较慢。还支持 Generations 规则。

这里是 rlifesrc 的命令行界面和文本界面。网页版的说明见web/ 目录。

• rlifesrc
  • 安装
  • 用法
    • 命令行
    • 文本界面
  • 编译

安装

rlifesrc 是用 Rust 写的。没有 Rust 的话，先安装 Rust。

然后可以直接用 Rust 的包管理器 Cargo 来下载和安装。

cargo install rlifesrc

若需从源代码编译，请见编译部分。

用法

这个算法适合搜索小周期的宽扁或者瘦高的图样，但理论上也能搜别的图样。

提供命令行和文本（TUI）两种界面。

其用法如下：

USAGE:
    rlifesrc [FLAGS] [OPTIONS] <X> <Y> [ARGS]

FLAGS:
    -a, --all
            输出所有的满足条件的图样，而非只输出第一个
            仅适用于命令行界面

        --backjump
            （试验性的）启用 backjumping
            目前的实现特别慢，仅在搜索大静物（比如说 64x64）时有用。

    -n, --no-tui
            不进入文本界面，直接开始搜索
            此即命令行界面

    -R, --reduce
            搜到结果时自动缩小活细胞个数的上界
            新的上界会被设置为当前的活细胞个数减一（只考虑活细胞最少的一代）。

        --reset-time
            开始新的搜索时重置计时
            仅适用于文本界面

    -S, --skip-subsym
            跳过在比指定的对称性更多的变换下不变对称图样。
            也就是说，跳过对称群真包含指定的对称性的对称群的图样。

    -p, --subperiod
            不跳过基本周期小于指定周期的图样

    -h, --help
            显示此帮助信息的英文版

    -V, --version
            显示版本信息


OPTIONS:
    -c, --choose <CHOOSE>
            如何为未知的细胞选取状态
             [默认: dead]  [可能的值: dead, alive, random, d, a, r]

    -C, --config <CONFIG>
            从文件中读取配置
            支持的格式：JSON，YAML，TOML。
            如果已经提供了配置文件，将会忽略除了 --all (-a)、--reset-time、--no-tui (-n) 之外的其它的命令行选项。

    -d, --diag <DIAG>
            对角宽度
            如果对角宽度为 n > 0，对于坐标为 (x, y) 的细胞，若 abs(x - y) >= n，
            则设细胞为死。
            如果这个值设为 0，则忽略此项。
             [默认: 0]

    -m, --max <MAX>
            活细胞个数的上界（只考虑活细胞最少的一代）
            如果这个值设为 0，则不限制活细胞的个数。
             [默认: 0]

    -o, --order <ORDER>
            搜索顺序
            先搜行还是先搜列，或者对角方向搜索。
             [默认: automatic]  [可能的值: row, column, automatic, diagonal, r, c, a, d]

    -r, --rule <RULE>
            元胞自动机的规则
            支持 Life-like 和 Isotropic non-totalistic 的规则，
            以及相应的 Generations 规则
             [默认: B3/S23]

    -s, --symmetry <SYMMETRY>
            图样的对称性
            其中一些对称性可能需要加上引号。
            这些对称性的用法和 Oscar Cunningham 的 Logic Life Search 一样。
            详见 https://conwaylife.com/wiki/Static_symmetry#Reflectional
             [默认: C1]  [可能的值: C1, C2, C4, D2|, D2-, D2\, D2/, D4+, D4X, D8]

    -t, --transform <TRANSFORM>
            图样的变换
            图样在一个周期中的变化相当于先进行此变换，再进行平移。
            其中一些变换可能需要加上引号。
            "Id" 表示恒等变换。
            "R" (Rotate) 表示逆时针旋转。
            "F" (Flip) 表示沿某轴线翻转。
             [默认: Id]  [可能的值: Id, R90, R180, R270, F|, F-, F\, F/]

ARGS:
    <X>
            图样的宽度

    <Y>
            图样的高度

    <P>
            图样的周期 [默认: 1]

    <DX>
            水平方向的平移 [默认: 0]

    <DY>
            竖直方向的平移 [默认: 0]

比如说，要想找到 25P3H1V0.1，可以用：

rlifesrc 16 5 3 0 1

也可以从文件中读取配置：

rlifesrc -C config.json

其中 config.json 的内容为：

{
    "width": 16,
    "height": 5,
    "period": 3,
    "dx": 0,
    "dy": 1,
}

配置文件只是 rlifesrc-lib 中的 Config 结构体序列化的结果。当前，Config 的 known_cells 字段和 SearchOrder 的 FromVec 成员只能通过配置文件来设置。详见 Config 的文档。

10 种不同的对称性，对应二面体群 D₈ 的 10 个子群。对称性的写法来自 Oscar Cunningham 的 Logic Life Search，详见 Life Wiki 上的相应说明。

8 种不同的变换，对应二面体群 D₈ 的 8 个元素。

• Id 表示恒等变换。
• R 表示旋转（Rotate）， 后面的数字表示逆时针旋转的角度。
• F 表示翻转（Flip）， 后面的符号表示翻转的轴线。 比如说，如果想要搜索竖直方向的 glide symmetric 的飞船，变换可以设成 F|。

注意有些变换和对称性要求世界是正方形，有些则要求没有对角宽度。

搜索顺序中的 “Automatic” 指的是先搜窄的一边。也就是说，行比列少先搜列，列比行少先搜行。当世界为正方形，且对角宽度不大于世界宽度的一半时，会选择对角顺序。

对角搜索顺序要求世界是正方形。

命令行

命令行界面是最简单的界面，功能只有输入命令，输出结果，不会显示搜索过程。

输出的结果用 Golly 的 Extended RLE 格式显示；但不会合并相邻的相同符号，而是采用类似于 Plaintext 格式的排版。

具体来说：

• . 表示死细胞；
• 对于两种状态的规则，o 表示活细胞；对于超过两种状态的 Generations 规则，A 表示活细胞，B 及以后的字母表示正在死亡的细胞；
• 每行以 $ 结尾；
• 整个图样以 ! 结尾。

目前无法正常显示大于 25 种状态的 Generations 规则。

比如说，输入

rlifesrc 20 16 7 3 0 -r '3457/357/5' -s 'D2-' --no-tui

会显示以下结果：

x = 20, y = 16, rule = 3457/357/5
....................$
..........B...AAA...$
........ACAC.AAAB.D.$
.......AABDB.AACDC..$
.....ABACCCDA.BAAC..$
....DABACCCBAAABA...$
...AA..AAABDDBAAD...$
..AAA...AA.CDAB.....$
..AAA...AA.CDAB.....$
...AA..AAABDDBAAD...$
....DABACCCBAAABA...$
.....ABACCCDA.BAAC..$
.......AABDB.AACDC..$
........ACAC.AAAB.D.$
..........B...AAA...$
....................!

加上命令行选项 --all 会一个一个地输出所有的结果。

文本界面

文本界面也十分简陋，但可以显示搜索过程和搜索所用的时间。

文本界面是用 crossterm 写的，理论上支持所有常见操作系统的终端，但我只在 Manjaro Linux 上的 Xfce Terminal 测试过。

刚进入文本界面的时候，大概是这个样子（以 rlifesrc 20 16 7 3 0 -r '3457/357/5' -s 'D2-' 为例）：

搜索过程的显示格式与命令行界面的输出格式一样，其中 ? 表示未知的细胞。

Cells 表示当前代中已知的活细胞数，不包括 Generations 规则中正在死亡的细胞。Confl 表示搜索中经历的总冲突数，可以理解为搜索的步数。

然后可以用键盘控制搜索：

• space / enter: 开始或暂停搜索
• q: 退出
• page up: 显示图样的上一代
• page down: 显示图样的下一代

搜索到的结果如下图：

此时再按space或enter的话会在当前结果的基础上搜下一个结果。

搜索过程中不会显示搜索时间，若想知道时间可以暂停。搜索下一个结果时不会重置计时，除非加上命令行选项 --reset-time。

如果搜索的图样比终端的窗口大小还要大，搜索过程中将无法完整显示。但退出程序后会打印出完整的结果。

编译

rlifesrc 是用 Rust 写的。没有 Rust 的话，先安装 Rust。

然后就可以下载和编译了：

git clone https://github.com/AlephAlpha/rlifesrc.git
cd rlifesrc/
RUSTFLAGS="-C target-cpu=native" cargo build --release

编译需要一定时间，请耐心等待。

编译好的文件是 ./target/release/rlifesrc。

无论是编译，还是用 cargo run 来运行，一定要记得加上 --release，不然会特别慢。

如果不需要文本界面，只需要命令行界面，可以在编译时加上 --no-default-features。