最近新冠在神州大陆横行，全国上下一心抗击疫情。作为一枚程序员，我也希望可以为抗击疫情做出自己的贡献，钟院士一直劝说大家不要出门，减少人口间的流动。对此，我特意做了一个病毒仿真器，探询冠状病毒传播。
1. 仿真效果
仿真开始，一开始只有5个发病者，传播率为0.8，潜伏期为14天
由于人口的流动，以及医院床位的隔离，一开始病毒扩撒不是很速度
随着医院床位满了，隔离失败，加上人口的流动，病患数开始几何式的增加
2. 什么是仿真器
仿真器（emulator）以某一系统复现另一系统的功能。与计算机模拟系统（Computer Simulation）的区别在于，仿真器致力于模仿系统的外在表现、行为，而不是模拟系统的抽象模型。
3. python如何实现仿真器
现在来谈谈仿真器实现的原理。仿真器使用Python和PyQt5实现。PyQt5是封装了Qt library的跨平台GUI开发库，基于Python语言。
这里主要涉及到仿真器效果绘制，以及如何模拟多个参数。先来说一下绘制市民的状态。绘制的工作通过drawing.py文件的Drawing类来完成。该类是QWidget的子类，这也就意味着Drawing类本身是PyQt5的一个组件。与按钮、标签类似。只是并不需要往Drawing上放置任何子组件。只要在Drawing上绘制各种图形即可。
在PyQt5中，任何一个QWidget的子类，都可以实现一个paintEvent方法，当组件每次刷新时，就会调用paintEvent方法重新绘制组件的内容。Drawing类中paintEvent方法的代码如下：
# 每次Drawing刷新，都会调用该方法
def paintEvent(self,event):
qp = QPainter()
qp.begin(self)
self.drawing(qp) # 绘制城市的各种状态的市民
qp.end()
在绘制图像前，需要创建QPainter对象，然后调用QPainter对象的begin方法，结束绘制后，需要调用QPainter对象的end方法。上面代码中的drawing方法用于完成具体的绘制工作。
仿真器设置一个人员池，来进行人员的流动性
class Persons(metaclass=Singleton):
def __init__(self):
self.persons = [] # 保存所有的人员
self.latency_persons = [] # 保存处于潜伏期的人员
city = City(Params.city_center_x,Params.city_center_y)
for value in range(0, Params.city_person_count):
x = Params.person_position_scale * next_gaussian() + city.center_x
y = Params.person_position_scale * next_gaussian() + city.center_y
if x > Params.city_width:
x = Params.city_width
if y > Params.city_height:
y = Params.city_height
self.persons.append(Person(city,x,y))
# 获取特定人群的数量
def get_person_size(self,state):
if state == -1:
return len(self.persons)
count = 0
for person in self.persons:
if person.state == state:
count += 1
return count
仿真代码
from PyQt5.QtWidgets import *
from socket import *
class Transmission:
def __init__(self,ui):
self.ui = ui
self.host = 'localhost'
self.port = 5678
self.addr = (self.host,self.port)
def send_command(self,command,value=None):
tcp_client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_client_socket.connect(self.addr)
if value == None:
value = 0
data = command + ':' + str(value)
tcp_client_socket.send(('%srn' % data).encode(encoding='utf-8'))
data = tcp_client_socket.recv(1024)
result = data.decode('utf-8').strip()
tcp_client_socket.close()
return result
def setup(self):
self.ui.horizontalSliderBedCount.valueChanged.connect(self.bed_count_value_change)
self.ui.pushButtonUpdateBedCount.clicked.connect(self.update_bed_count)
self.ui.horizontalSliderFlowIntention.valueChanged.connect(self.flow_intention_value_change)
self.ui.pushButtonFlowIntention.clicked.connect(self.update_flow_intention)
self.ui.horizontalSliderBroadRate.valueChanged.connect(self.broad_rate_value_change)
self.ui.pushButtonBroadRate.clicked.connect(self.update_broad_rate)
self.ui.horizontalSliderLatency.valueChanged.connect(self.latency_value_change)
self.ui.pushButtonLatency.clicked.connect(self.update_latency)
self.ui.pushButtonClose.clicked.connect(self.close_virus_simulation)
def bed_count_value_change(self):
self.ui.labelBedIncrement.setText(
f'{self.ui.horizontalSliderBedCount.value()}
') def update_bed_count(self): print(self.ui.horizontalSliderBedCount.value()) result = self.send_command('add_bed_count', self.ui.horizontalSliderBedCount.value()) if result == 'ok': QMessageBox.information(self.ui.centralwidget, '消息', f'成功添加了{self.ui.horizontalSliderBedCount.value()}张床位', QMessageBox.Ok) def flow_intention_value_change(self): self.ui.labelFlowIntention.setText( f'
