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感染症のセルオートマトンモデル

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suugaku_nyumon

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 質問

続けての質問を申し訳ございません。これで一旦最後となります。左右の影響のみを受ける1列のセルオートマトンにおいてコードを書いていたのですが、エラーの対処が出来ず質問させていただきました。

B[i1][i][15]の値が未定義な状態らしく、エラーメッセージが出てしまいます。これはどうすれば直せるのでしょうか?

 内容(必要であれば読んでください)

1列に続く30枚のマスの連続の中に牛かクマがいます。そして、感染した牛のセルと感染したクマのセルを紫色にします。ただし、A[i1][i][15]値は1と3と分けています。さらに非感染の牛のセルを値を2にして赤色のセルに、非感染のアナグマのセルの値を4にして青色のセルに設定します。

また、動物の感染度をBとして表していますが、これをi番目のセルの感染度としてB[i1][i][15]と定義しています。そして、これが0.4以上ならば感染しているとみなし、0.4未満なら非感染とみなします。また、Bは0以上1以下の数です。なので、B[i2][1][15]>1ならばB[i2][i][15]=1に訂正しています。

そして、自分自身の感染度と両隣のセルの感染度から次の時間での自分自身の感染度を導出して、感染度から感染しているか判別しセルの色を変えるというプログラムを組んでいます。

また、動物-動物間の感染率も定義して、クマからクマ:0.6、クマから牛:0.75、牛からクマ:0.1、牛から牛:0.25として、これを感染度と掛け合わせることで、その動物が感染させる確率を導出しています。また、両隣のセルから感染する確率は、それぞれ出した確率の和で計算してます。

今回は死亡しないケースを考えて、回復については、感染したセルの値が徐々に小さくなるように式を定義して、治るようにしています。今回は回復率は0.3です。0.7という数字は1-0.3で出しています。

from tkinter import *
import time
import tkinter as tk
import random
import math
#配列の宣言
def array2(N1,N2): 
    return [[0 for j in range(N2)]for k in range(N1)]
def array3(N1,N2,N3): 
    return [array2(N2,N3)for k in range(N1)]
#セルの初期設定
def initdt():
    A=array3(1000,31,31)
    B=array3(1000,31,31)
    for i in range(1,31): 
        if (1 <= i <= 4 or 6 <= i <= 14 or 16 <= i <= 19 or 21 <= i <= 24 or 26 <= i <= 30):
           r_0=random.random()
           if (r_0 <= 0.50):
              A[0][i][15]=2
              B[0][i][15]=0
           if (r_0 > 0.50):
              A[0][i][15]=4
              B[0][i][15]=0
        if (i == 5 or 25):
           A[0][i][15]=1
           B[0][i][15]=1
        if (i == 15 or 20):
           A[0][i][15]=3
           B[0][i][15]=1
    return A 
    return B
#セルオートマトンの実行
def execCell(A,i1):
    i2 = 1 + i1
    for i in range(1,30):
        if A[i1][i][15] == 1:
           B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.4):
              A[i2][i][15] = 2
           if (0.4 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 1
        if A[i1][i][15] == 2:
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.25 * B[i1][i+1][15] + 0.25 * B[i1][i-1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.75 * B[i1][i-1][15] + 0.25 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.25 * B[i1][i-1][15] + 0.75 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.75 * B[i1][i-1][15] + 0.75 * B[i1][i+1][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.4):
              A[i2][i][15] = 2
           if (0.4 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 1
           if (1.0 < B[i2][i][15]):
              A[i2][i][15] = 1
              B[i2][i][15] = 1.0
        if A[i1][i][15] == 3:
           B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.4):
              A[i2][i][15] = 4
           if (0.4 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 3
        if A[i1][i][15] == 4:
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.10 * B[i1][i+1][15] + 0.10 * B[i1][i-1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.40 * B[i1][i-1][15] + 0.10 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.10 * B[i1][i-1][15] + 0.40 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15] + 0.40 * B[i1][i-1][15] + 0.40 * B[i1][i+1][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.4):
              A[i2][i][15] = 4
           if (0.4 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 3
           if (1.0 < B[i2][i][15]):
              A[i2][i][15] = 3
              B[i2][i][15] = 1.0
#セルの位置決めとIDの設定
def drawCell(canvas,A,k):
    x2=0
    CID=array2(31,31)
    for i in range(1,30):
        x1=x2 
        x2=x1+10
        y2=0
        for j in range(1,30):
            y1=y2
            y2=y1+10
            CID[i][j]=canvas.create_rectangle(x1,y1,x2,y2,fill='black')
    return CID
#セルの色設定
def modifyCell(canvas,A,k,CID):
    CL=['black','#800080','#ff0000','#800080','#0000ff']
    for i in range(1,30):
        for j in range(1,30):
            canvas.itemconfig(CID[i][j],fill=CL[A[k][i][j]])
            canvas.itemconfig(CID[i][j],outline=CL[A[k][i][j]])
#Tk初期設定
def initTk():
    tk=Tk(); tk.title("2D Cell Automaton"); tk.resizable(0,0)
    return tk
#画面キャプチャ用
def leftMouseDown(event):
    global canvas, A,k,CID
    modifyCell(canvas,A,k,CID)
    execCell(A,k)
#実行メイン
A=initdt()
root=initTk()
canvas=Canvas(root,width=290,height=290,highlightthickness=0)
canvas.pack()
CID=drawCell(canvas,A,0)
k=0

def animate():
    global k
    modifyCell(canvas, A, k, CID)
    execCell(A,k)
    k = 1 + k
    root.after(200, animate)

root.after(200, animate)
root.mainloop()

 エラー

Exception in Tkinter callback
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python37\lib\tkinter\__init__.py", line 1705, in __call__
    return self.func(*args)
  File "C:\Python37\lib\tkinter\__init__.py", line 749, in callit
    func(*args)
  File "2direc_main3.py", line 120, in animate
    execCell(A,k)
  File "2direc_main3.py", line 59, in execCell
    B[i2][i][15] = 0.7 * B[i1][i][15]
NameError: name 'B' is not defined
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提示エラーが発生する直接の原因はdef execCell(A,i1):内にてBが定義されていないためです。
initdt(においてreturn文を2行書いていますが、それでは最初のreturn文しか実行されませんし、Bはどこからも参照できません。
さらに、呼出元にてBを受け取っておらず、execCell(にも渡していないためBは利用できません。
以下のように修正が必要です。

# 略
def initdt():
    # 略
    return A,B # Bも返す
# 略
#実行メイン
A,B=initdt() # Bも受け取る

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  • 2018/12/05 12:57

    ありがとうございました。Bが定義されていない問題は解決しました。

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