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第一章 绪论1

1.1元胞自动机的发展历史1

1.2元胞自动机的主要应用2

参考文献5

第二章 元胞自动机基础8

2.1元胞自动机概述8

2.1. 1自动机8

2.1.2元胞自动机及有关定义10

2.1.3元胞自动机的组成15

2.2元胞自动机的分类19

2.2.1元胞自动机空间维数分类19

2.2.2元胞自动机空间构型分类20

2.2.3元胞自动机动力学演化行为分类21

2.2.4元胞自动机其他分类30

2.3元胞自动机的研究方向31

2.3.1元胞自动机正问题研究31

2.3.2元胞自动机反问题研究32

2.4元胞自动机的特征及理解33

参考文献35

第三章 几种典型的元胞自动机36

3. 1生命游戏36

3.2蚂蚁规则39

3.2.1 Langton蚂蚁39

3.2.2普适蚂蚁规则40

3.3自我复制元胞自动机42

3.4概率元胞自动机44

3.5随机行走模型45

3.6沙堆模型46

3.7传播模型48

3.8退火模型50

3.9格子气元胞自动机51

参考文献52

第四章GF（2）元胞自动机理论53

4. 1 GF（2）元胞自动机53

4. 1. 1 Galois域53

4.1.2 GF（2）元胞自动机的定义54

4.2 GF （2）元胞自动机矩阵模型及K环定理55

4.2.1 GF（2）元胞自动机的矩阵模型55

4.2.2 GF （2 ）元胞自动机的K环定理58

4.3基于向量空间理论的线性元胞自动机分析59

4.3.1计算特征矩阵的初等因子59

4.3.2计算初等因子对应的环结构空间61

4.3.3综合所有初等因子计算环结构空间63

4.4多吸引域元胞自动机65

4.4.1多吸引域元胞自动机66

4.4.2基于多吸引域元胞自动机的模式分类68

4.5小结69

参考文献69

第五章 元胞自动机行为复杂性研究71

5.1元胞自动机与复杂性71

5.1.1复杂性理论71

5.1.2混沌的边缘与涌现72

5.1.3来自混沌的边缘的思考74

5.2元胞自动机演化行为复杂性度量75

5.2.1熵75

5.2.2元胞自动机与熵76

5.2.3元胞自动机演化行为度量77

5.3 Langton参数与元胞自动机复杂性79

5.3.1 Langton参数79

5.3.2 Langton参数与元胞自动机动力学行为研究80

5.4组合规则熵与元胞自动机复杂性85

5.4.1组合规则熵的定义及性质85

5.4.2组合规则熵与Langton参数88

5.4.3组合规则熵与元胞自动机动力学行为研究91

5.5 δ参数与元胞自动机复杂性95

5.5. 1 δ参数95

5.5.2 δ参数与元胞自动机动力学行为研究95

5.6元胞自动机混沌特性研究98

5.6.1 Devaney意义下的混沌98

5.6.2初等元胞自动机的混沌特性研究99

5.6.3一类随机元胞自动机的混沌特性研究100

5.7小结105

参考文献105

第六章 元胞自动机反问题研究及应用107

6.1元胞自动机反问题研究介绍107

6.2元胞自动机反问题研究工具108

6.2.1遗传算法108

6.2.2粒子群算法111

6.2.3蚁群算法114

6.3全局计算问题规则挖掘117

6.3.1元胞自动机密度分类问题117

6.3.2元胞自动机同步问题121

6.4准周期三行为规则挖掘123

6.4.1元胞自动机准周期三行为123

6.4.2元胞自动机准周期三行为规则挖掘结果123

6.5模式识别规则挖掘126

6.5.1元胞自动机两阶段分类原理127

6.5.2元胞自动机两阶段分类器演化128

6.5.3元胞自动机两阶段分类器模式分类结果131

6.6加密问题元胞规则挖掘133

6.6.1基于元胞自动机的伪随机数发生器133

6.6.2基于元胞自动机的伪随机数发生器实验结果134

6.7城市元胞自动机规则挖掘136

6.7.1城市元胞自动机136

6.7.2基于蚁群算法的规则挖掘137

6.7.3城市元胞自动机转换规则挖掘140

6.8复杂元胞自动机规则挖掘142

6.8.1基于组合规则熵的元胞自动机规则的挖掘算法142

6.8.2复杂元胞规则挖掘结果142

6.9小结144

参考文献144

第七章 元胞自动机在仿真领域的应用146

7.1元胞自动机在网络数据传输模拟中的应用146

7.1.1网络数据包传输的元胞自动机模型149

7.1.2一种P2P网络流媒体服务模型的CA模拟152

7.1.3使用元胞自动机对模型的模拟155

7.2元胞自动机在模拟流行病传播中的应用158

7.2.1禽流感传播的元胞自动机模拟158

7.2.2基于元胞自动机的传染病传播模型162

7.2.3使用元胞自动机模型对SARS疫情的模拟170

7.3元胞自动机在音乐作曲中的应用170

7.3.1元胞音符映射171

7.3.2基于Java MIDI的音乐生成器实现174

参考文献175

附录177

A.生命游戏的C语言代码177

B.兰顿蚂蚁的C语言程序178

C.传播模型的C语言程序180

D. BPSO的元胞自动机准周期三行为182

E.元胞自动机演化熵及组合规则熵201