Juego de la Vida de Conway en C# con interfaz gráfica

Hoy os traigo un proyecto que realizamos Daniel Bazaco y yo. Se trata del clásico de juego de la vida, esta vez hecho en C# con .NET Core y Avalonia como librería gráfica. Funciona tanto en Windows como en GNU/Linux. El programa tiene la peculiaridad de que tiene implementados dos algoritmos totalmente distintos para el juego de la vida:

  • El clásico algoritmo de la matriz infinita.
  • Un algoritmo usando Quadtrees y tablas de dispersión optimizadas, que permite tener patrones precalculados.

La velocidad de este segundo algoritmo es muy superior a la del primero, aunque he de confesar que este segundo algoritmo no resulta evidente y tiene una desventaja en el modo gráfico. Este segundo algoritmo avanza a trompicones, por lo que no es posible realizar una animación gráfica idónea, a no ser que lo modifiquemos ligeramente. Este tercer algoritmo que es una modificación del segundo, es más lento, pero permite ser mostrado por la pantalla.

El programa admite ficheros tanto en formato estándar RLE como un formato propio, que hemos llamado Vaca. Puedes pasarte por la wiki del juego de la vida y probar los ficheros RLE que encuentres. No obstante, hay que tener cuidado, pues algunos ficheros RLE no son del juego de la vida, sino de otros juegos con normas ligeramente modificadas.

¿En qué consiste el Juego de la Vida?

El juego de la vida es un autómata celular de dos dimensiones. También se le ha categorizado como juego para cero jugadores.

El juego tiene unas normas sencillas. Cada celda puede estar viva o muerta. En la siguiente evolución, las celdas pueden pasar a vivas o muertas siguiendo este esquema:

  • Una célula muerta con exactamente 3 células vecinas vivas “nace” (es decir, al turno siguiente estará viva).
  • Una célula viva con 2 o 3 células vecinas vivas sigue viva, en otro caso muere o permanece muerta (por “soledad” o “superpoblación”).

Unas condiciones de partida determinadas podrán desencaminar comportamientos complejos y emergentes muy interesantes como las pistolas de gliders.

Uso

Pantalla de inicio de Conway

Desde aquí podemos dar a Nuevo patrón o Cargar patrón. Si le damos a Nuevo Patrón tendremos una matriz vacía y limpia. Podemos hacer click con el ratón para ir activando/desactivando las casillas. Puedes usar las teclas W, A, S y D o las flechas en pantalla para moverte por el universo infinito de Conway.

Una vez lo tengamos podemos guardarlo para no tener que volver a dibujarlo. Otra opción es cargar un patrón de la lista. Este programa admite formato RLE y Vaca, pero solo guarda archivos en formato Vaca.

Para ejecutar el juego de la vida hay tres botones importantes. El primero es Ejecutar, que ejecuta el juego de la vida indefinidamente. Se para cuando pulsamos Parar (el mismo botón).

El otro es Siguiente, que nos permite avanzar de iteración en iteración manualmente, muy interesante para observar al detalle ciertos patrones. Por otro lado tenemos Iterar N veces, que permite iterar N veces y que sirve para pruebas de rendimiento. Hay que tener en cuenta que tanto Siguiente como Iterar N veces funcionan un poco distinto con el algoritmo Quadtree (el activado por defecto), ya que este algoritmo hace varias evoluciones de golpe, para ser todavía más rápido. La parte mala es que no es posible ver en detalle cada algoritmo.

Algoritmo Matriz
Algoritmo Quadtree

Línea de comandos

Es posible ejecutar el juego de la vida en línea de comandos. Este modo permite cargar un archivo Vaca o RLE y ejecutarlo N iteraciones. Al finalizar se muestran estadísticas y se permite guardar el resultado o mostrarlo por pantalla con caracteres ASCII.

Hay dos parámetros, -i para indicar el fichero de entrada y -n para indicar las iteraciones a calcular.

Algoritmo Quadtree

¿Cómo funciona el algoritmo quadtree que tanto mejora el rendimiento del juego de la vida? Siendo sinceros, no es algoritmo sencillo o evidente. Su nombre más correcto es algoritmo Hashlife y fue descrito por Bill Gosper en los laboratorios de investigación de Xerox Palo Alto.

La idea básica es que muchas veces en el juego de la vida nos encontramos con patrones que se van repitiendo periódicamente y grandes zonas vacías.

Para ello recurre a un almacén de cuadrantes. Y es que ahora el universo ya no es una matriz infinita, sino un cuadrante. Y cada cuadrante tiene cuatro cuadrantes hijos (noroeste, noreste, suroeste y sureste), así hasta llegar al cuadrante mínimo ya no tiene hijos sino que es una celda viva o muerta. Esto evidentemente pone limitaciones al tamaño del universo, que será siempre potencia de dos.

El almacén es una tabla hash, pero no una corriente tipo HashMap de Java o Dictionary de C# sino que toma 4 elementos como índice, cuatro subcuadrantes. Si existe un elemento cuyos cuatro subcuadrantes son iguales (no se comprueba la igualdad exactamente, sería muy lento), se devuelve la siguiente iteración del cuadrante del almacén que cumple esos requisitos. De este modo no hace falta calcular los cuadrantes nada más que la primera vez que el programa se encontró con ellos.

Este sistema consume más memoria, pero mejora de forma sustancial la velocidad de ejecución. El algoritmo luego tiene bastantes más detalles (el diablo está en los detalles), pero esa es la idea principal, no calcular los cuadrantes más que una sola vez.

Descargar Conway

Podéis descargar Conway desde GitHub y compilarlo en Windows y GNU/Linux (Mac no está probado pero en principio funcionaría), con .NET Core 2.0 instalado.

Conway en GitHub

 

 

Anrokku, un videojuego tipo puzzle

Anrokku es un juego de puzles que he programado estas semanas. Las reglas son simples, somos una ambulancia y tenemos que salir del parking debido a una emergencia. Desafortunadamente el parking es un caos y los coches bloquean la salida. Tu labor es ir moviendo los coches para lograr que la ambulancia salga del parking. Y cuantos menos movimientos hagas mejor.

En el menú principal podremos seleccionar a cuál de los 20 niveles queremos jugar. No podremos jugar a todos a la vez, es necesario habernos pasado los niveles anteriores para desbloquear el siguiente.

Ya en el juego tenemos que ir arrastrando los coches con el ratón para que la ambulancia pueda irse por la derecha. El juego está programando en Python 2.7 usando GTK. El renderizado está hecho en un GtkDrawingArea donde he usado Cairo. ¿Quiéres jugar? El juego completo es gratuito y open source bajo la liencia MIT en GitHub. No obstante, puedes descargar el archivo ZIP con el juego desde este enlace.

Descargar Anrokku

Después de descargar y descomprimir el archivo. Ejecuta el fichero main.py haciendo doble click o desde la terminal:

python2 main.py

¡Quiero ver muchas pantallas como esta!

 El juego almacena los récords obtenidos en cada nivel. Puede ser interesante repetir los niveles para hacerlo en el menor número posible de movimientos. En el primer nivel he conseguido ganar en 32 movimientos, ¿alguien se atreve a superarme?

Phaser.js Hispano, aprende a hacer videojuegos en HTML5

Phaser.js Hispano es un sitio web, de mi propia creación, donde escribo tutoriales para aprender a usar Phaser, una de las librerías más populares para crear juegos 2D con JavaScript.

Phaser

Su éxito se basa en su simplicidad. No trata de reinventar la rueda con conceptos extraños e innovadores. Simplemente hace lo que muchas otras librerías hacen, de un modo claro, sin complicaciones. Fue creado por Richard Davey, alias photonstorm. Comenzó como una librería privada suya, pues él realiza juegos de navegador como trabajo. Con el tiempo fue mejorando, se hizo opensource y ahora cuenta con muchos usuarios aunque gran parte del desarrollo lo sigue realizando Richard. El motor ha sido usado con éxito en infinidad de juegos y a día de hoy me parece la opción más madura y efectiva de realizar un juego HTML5 con JavaScript.

Phaser usa Pixi.js como motor de renderizado, lo que permite a los juegos usar WebGL o Canvas 2D indistintamente. Además si manejas Pixi verás que algunas partes de la API de Phaser son similares. Los juegos funcionan en cualquier dispositivo que soporte HTML5, desde ordenadores de mesa (Windows/Mac/Linux) hasta televisores y consolas (WiiU, Xbox One, Chromecast,…) pasando por los omnipresentes móviles y tablets, que a día de hoy son las plataformas que prefieren los jugadores para jugar a juegos sencillos, de poca profundidad.

¿Estas listo para probar Phaser? He realizado una lista con, al menos, los elementos de los que me gustaría tratar en la web Phaser.js Hispano. La Gran Guía de Phaser en Español, úsalo como índice para tus consultas. Si tienes alguna duda no dudes en expresarla. ¿Quiéres tratar algún tema en particular? ¿Conocías la librería antes?

Lumtumo ya es open source

Si miramos la fecha del calendario descubriremos que cuando he publicado este artículo era el día 25 de septiembre. Como todos los que me conocen saben normalmente publico siempre algo el día 25 de septiembre, ya que es un manera de celebrar mi cumpleaños. Durante un tiempo publicaba Azpazeta, este año sin embargo voy a publicar Lumtumo. Básicamente comentar que Azpazeta no está en desarrollo y sí otro tipo de juegos como Lumtumo que según puedo observar en BitBucket el último commit es de abril de este año. Realmente Lumtumo ya había sido publicado y se podía adquirir previo pago. Sin embargo, a partir de ahora Lumtumo tendrá una licencia open-source auténtica. Concretamente va a tener la GNU GPLv2 y seguirá alojado en BitBucket, aunque ahora el repositorio será abierto.

Lumtumo

En Lumtumo tenemos que ir destruyendo las naves enemigos que se opongan a nosotros. Para ellos podremos lanzar misiles y tendremos un tiempo para acabar con todos antes de que lleguen refuerzos. ¿Serás capaz de mantener a las naves alienígenas fuera de nuestro planeta?

Así pues ya puedes descargar el código fuente original: http://bitbucket.org/AdrianArroyoCalle/lumtumo