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import random
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Größe der Matrix
# Die Matrix wird zufällig mit Nullen und Einsen gefüllt

 
def Matrix_füllen(M,zeilen,spalten):
    for i in range(0, zeilen):
        for j in range(0, spalten):
            if random.random() < 0.5:
                M[(i,j)]= 1
            else:
                M[(i,j)]= 0
    return M  
        

def Tripleeinheitsmatrix(D,zeilen,spalten):
    for i in range(0, zeilen):
        for j in range(0, spalten):
            if i==j:
                D[(i,j)] = 1
            else:
                D[(i,j)] = 0
                
    for i in range(0, zeilen):
        for j in range(0, spalten):
            if i==(j+1):
                D[(i,j)] = 1
    for i in range(0, zeilen):
        for j in range(0, spalten):
            if j==(i+1):
                D[(i,j)] = 1
                
    D[0,D.shape[1]-1] = 1
    D[D.shape[1]-1,0] = 1
           
    return D
                

def Generationen(Matrix_füllen,Tripleeinheitsmatrix):    
    def Matrizenmultiplikation(D,M):
        z = np.dot(D,M)       
        k = np.dot(z,D)
        wandelmatrix = k- M
        
        return wandelmatrix
    
    wandelmatrix= Matrizenmultiplikation(D,M)
    Matrizenmultiplikation(D,M)
    #print (wandelmatrix)
    
    
    #Ursprungszelle Tod + genau 3 lebende Nachbarn = lebend
    #Ursprungszelle Lebend + genau 1 lebenden Nachbarn = tot
    #Ursprungszelle Lebend + 2 o. 3 Nachbarn = lebend
    #Ursprungszelle lebend + 4 oder mehr Nachbarn = tot
    
    
    def GameofLife(M,wandelmatrix):
        for i in range(0, zeilen):
            for j in range(0, spalten):
                if M[(i,j)] == 1 and (wandelmatrix[(i,j)]==2 or wandelmatrix[(i,j)]==3) :
                    M[(i,j)]=1
                elif M[(i,j)] == 1 and (wandelmatrix[(i,j)]==1 or wandelmatrix[(i,j)] in range(4,9)) :
                    M[(i,j)]=0
                elif M[(i,j)] == 0 and wandelmatrix[(i,j)]==3:
                    M[(i,j)]=1
                else:
                    M[(i,j)]=0
                    
        return M
    
    return GameofLife(M,wandelmatrix)

    #print(M)
    #plt.imshow(M)
    #plt.show()
                
def Wiederholungen(t):
    for i in range(t):
        Generationen(Matrix_füllen,Tripleeinheitsmatrix)

def Schritt():
    return Generationen(Matrix_füllen,Tripleeinheitsmatrix)

t= int(input('Gib die Zeitschritte ein: '))
zeilen = int(input('Gib die Anzahl der Zeilen/Spalten ein: '))
spalten = zeilen

M = np.zeros ((zeilen,spalten))
D = np.zeros ((zeilen,spalten))
wandelmatrix = np.zeros ((zeilen,spalten))     

Matrix_füllen(M,zeilen,spalten) 
Tripleeinheitsmatrix(D,zeilen,spalten)   
Generationen(Matrix_füllen,Tripleeinheitsmatrix) 
#Wiederholungen(t)   

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