网格上癌细胞的模型划分

Question

我有一个5000x5000网格,我正在尝试在MATLAB中实现一个简单的癌症分区模型.最初,它选择一个随机点(x,y)并使该细胞成为癌细胞.在第一次迭代中,它除以 - 父单元停留在其位置,子单元被随机分配给任何相邻单元.
容易到目前为止.

我的问题在于:在连续迭代中,子细胞通常被分配到已经具有癌细胞的细胞.在这种情况下,我希望子单元取代它并将已经存在的单元"撞击"到相邻单元.如果该相邻单元格为空,则将其填充并且该过程停止.如果没有,则已经在该位置的单元格被撞击,依此类推,直到最后一个单元格找到空白空间并且该过程停止.

这应该很简单,但我不知道如何编写它以及使用什么类型的循环.
我是一个物理科学家而不是程序员,所以请像对待傻瓜一样对待我!

Answer 1

这是我编写的一个函数，大致符合您提供的规格。

随着癌细胞数量的增加，我的速度确实变慢了。

基本上我有几个变量，NxN 矩阵代表单元格位置的网格（我称其为 a，plate因为网格是现有 matlab 函数的名称）

我可以快速迭代的点向量。我选择一个种子位置，然后运行 ​​while 循环，直到网格填满。

在每次循环迭代中，我对每个单元格执行以下操作：

• 生成一个随机数来确定该细胞是否应该分裂
• 生成随机方向进行划分
• 找到该方向上第一个开盘位置
• 填充该位置

我还没有对其进行广泛的测试，但它似乎有效。

function simulateCancer(plateSize, pDivide)

plate = zeros(plateSize, plateSize);
nCells = 1;
cellLocations = zeros(plateSize*plateSize,2);

initX = randi(plateSize);
initY = randi(plateSize);

cellLocations(nCells,:) = [initX, initY];

plate(initX, initY) = 1;

f = figure;
a = axes('Parent', f);
im = imagesc(plate, 'Parent', a);


while(nCells < (plateSize * plateSize))
    currentGeneration = currentGeneration+1;
    for i = 1:nCells
        divide = rand();
        if divide <= pDivide
            divideLocation = cellLocations(i,:);
            divideDir = randi(4);
            [x, y, v] = findNewLocation(divideLocation(1), divideLocation(2), plate, divideDir);
            if (v==1)
                nCells = nCells+1;
                plate(x,y) = 1;
                cellLocations(nCells,:) = [x,y];
            end
        end
    end
    set(im,'CData', plate);
    pause(.1);
end

end

function [x,y, valid] = findNewLocation(xin, yin, plate, direction)   
    x = xin;
    y = yin;
    valid = 1;
    % keep looking for new spot if current spot is occupied
    while( plate(x, y) == 1)
       switch direction
            case 1 % divide up
                y = y-1;
            case 2 % divide down
                y = y+1;
            case 3 % divide left
                x = x-1;
            case 4 % divide down
                x = x+1;
            otherwise
            warning('Invalid direction')
            x = xin;
            y = yin;
        return;
       end

       %if there has been a collision with a wall then just quit
       if y==0 || y==size(plate,2)+1 || x==0 || x==size(plate,1)+1 % hit the top
           x = xin; %return original values to say no division happend
           y = yin;
           valid = 0;
           return;
       end

    end


end

注意：我没有考虑推送单元格，而是以将单元格保留在当前位置并在行/列末尾创建新单元格的方式进行编码。在语义上它是不同的，但在逻辑上它具有相同的最终结果，只要你不关心代数。