学习 on 疏间徒泍の旅途

一种有趣的数学构筑尝试

Wed, 04 Jun 2025 00:00:00 +0000

一种有趣的数学构筑法

一、引言

在看到某些分段函数时，其中所蕴含的一种“不够直接”的感觉往往令我感到难受。我们是否能找到一种方式，来用任意一个函数拟合各种特别的分段函数呢？

在必修一的课本上，存在这样一幅函数图像：

课本上对于该函数的表达式为：

$$ y=\left|x-2k\right|\left(2k-1

然而，当我们尝试直接在desmos中使用这个公式时，我们会遇到这样的问题：

让我们来考虑一个问题：能否不用这种带括号指定范围的分段函数，来实现相同的效果呢？

先看结论！这个函数，写成这样子（可以复制到desmos里尝试）：

$$ y = \left(\left(-1\right)^{1+\lceil x \rceil} \cdot \text{mod}\left(x, 1\right)\right) + \left(\text{mod}\left(\lfloor x \rfloor, 2\right)\right) $$

看上去相当的复杂，对吧？在介绍原理之前，我们可以再举一个例子：统计学的百分位数。

$$ P_k = \begin{cases} x_{\lfloor n \cdot k \rfloor + 1}, & \text{如果 } n \cdot k \text{ 不是整数} \\ \frac{x_{n \cdot k} + x_{n \cdot k + 1}}{2}, & \text{如果 } n \cdot k \text{ 是整数} \end{cases} $$

这是它的常规公式。那么，我们能否找到一个独立的公式，效果却和百分位数一模一样呢？有的兄弟，有的！先看结论：

$$ t = \left( \frac{\lceil | n \times k\% - \lfloor n \times k\% \rfloor | \rceil + 1}{2} \right) \times X_{\lceil n \times k\% \rceil} + \left( \frac{|\lceil \text{mod}(n \times k\%, 1) \rceil - 1|}{2} \right) \times X_{\lceil n \times k\% \rceil + 1} $$

看上去似乎更加复杂了…那么，我们要如何写出这样的函数呢？让我们先来拆分下上面两个函数的思路！

二、逻辑拆分

尽管以上两个公式令人生畏，但其中包含一个清晰的逻辑。让我们对其进行具体分析：

1.锯齿函数

观察原图像，我们可以分析一下其具备的规律：

在所有的偶数到奇数段内，曲线从0 - 1上升。
在所有的奇数到偶数段内，曲线从1 - 0下降。

规则很简单，我们要如何着手这个图像呢？既然我们不打算用括号显式的指定周期函数，那我们不妨用些现成的周期函数。观察mod(x,1)的图像，我们会发现，这和我们的目标很相似：

很显然，这个图像在所有的偶数到奇数段完全正确！因此，我们要做的就是把偶数段和奇数段分开处理。怎么做到呢？

这里我们不妨看看另一个函数：-1^n。我们都知道，-1的奇数次幂为-1，偶数次幂为1。刚好，我们需要做到的效果是偶数次幂时方向取反。将偶数到奇数区段内的数进行向上取整会使其变成奇数，反之亦然。在这么做之后多取一个**-1**就可以达到效果！（其实直接向下取整也可以）

那么，我们就得到了第二个关键组件：

$$ \left(-1\right)^{1+\lceil x \rceil} $$

所得图像如下。

接下来我们要将所有的偶数（奇数到偶数）区段+1。简单用一个取模函数加上向下取整即可：

$$ \left(\text{mod}\left(\lfloor x \rfloor, 2\right)\right) $$

那么，只要将这三个模块组合，就可以达到完整的函数效果。接下来，让我们分析一下第二个函数：

2.百分位数

让我们先观察一下百分位数的逻辑：

为了让式子尽可能的简单，我们来看看存在哪些点可以简化：

首先，当n*k不是整数的时候，对其进行向下取整再加一完全可以等价于向上取整；
如果n*k是整数，n*k的向上取整值不变
那么，我们可以把逻辑简化为：一定会取一半的当前位数（指n*k向上取整位置）；如果是整数，就取一半下一位数的值；如果不是，则再取一半当前位数

再完成这样的分析后，再来写式子就简单多了。

首先，我们肯定需要一个基底的一半当前位数：

$$ t = \frac{1}{2} \times X_{\lceil n \times k\% \rceil} $$

接下来，我们需要得到一个式子用来判断是否具备小数。有两个简单的式子可以达到这个目的：

$$ \lceil x-\lfloor x \rfloor\rceil \\ \lceil mod(x,1) \rceil $$

这两个式子具备相同的效果，具体情况是：在有小数时输出1，否则输出0。

我们只要用这个式子的结果乘以一半的当前位数的值，再拿式子的结果相反值乘以一半的下一位数的值，就可以达成目的了。那么，我们还需要一个取反的式子：

$$ -(x-1) \\ |x-1| $$

这两个式子都可以达成完全相同的效果。那么，我们只要把数个模块组装起来，就可以得到最终式子：

3.思考范式

通过以上两个例子，我们可以注意到，这种方式可以找到一个共通的步骤：

分析原式
找到规律
找出式子
组合

分析原式和找到规律的部分似乎没有什么好用的快速方案，然而，式子中却似乎有很多部分是共通的！那么，我们不妨对常用的式子进行一个提取？

三、公式逻辑门

为了更好的运用这些公式进行组装，我们不妨采取一个统一的接口数字。那么，我们不妨设为0和1。其中，1代表是，0代表否！同时，为了方便，我们可以再取1和-1作为第二套逻辑标准。

单位转化

那么，当务之急就是先定义出两套标准的转化。我们不妨让0和-1互相转化：

$$ 1,0 => 1,-1 : -(-1)^x \\ 1,0 <= 1,-1 :\frac{x+1}{2} $$

这两串有趣的式子就可以在x值合适的情况下完成转换的工作！接下来，我们再定义出几个有趣的小工具。

符号提取

符号提取可以将一个大小任意的数字转化到标准信号的一种之中。我们可以很自然的想到这样的方式：

$$ \frac{x}{|x|} $$

然而，这个式子不可兼容0 。那么，我们只能采取一个更加复杂的方案：

$$ \lceil( \frac{x}{ (|x|+1)} )\rceil - \lceil(\frac {-x}{(|x|+1)} )\rceil $$

不过，在确认输入值 ≠0 的情况下，可以采用第一种方案。

提取小数

提取小数可以用这两个简单的公式。同时，如果想表达是否“存在小数”，则进行向上取整即可：

$$ x-\lfloor x \rfloor \\ mod(x,1) $$

非运算

1和-1的非运算再简单不过。我们考虑1和0的非运算：(两式效果相同)

$$ |x-1| \\ -(x-1) $$

与运算

我们同样有多种方法可以实现该效果：

$$ \lfloor\frac{x_1+x_2}{2}\rfloor \\ x1\times x2 $$

或运算

我们可以按照逻辑门的角度考虑：非（（非1）与（非2））即或。或者，我们可以用向上取整：

$$ \lceil\frac{x_1+x_2}{2}\rceil $$

其实，拥有了以上三种门之后我们可以构筑出更多东西。在此并不一一列举，不过我们可以尝试构筑一下异或：

异或运算

我们采用这个逻辑：（1 与非2）或（非1 与 2）：

$$ \lceil\frac{[(x1\times-(x2-1))+(x2\times-(x1-1))]}{2}\rceil $$

奇偶切割

我们可以通过以下两种方式将奇数部分和偶数部分切割。其中，前一种方案采取的是1/-1编码，后一种采取的是0,1编码：

$$ (-1)^{\lfloor x\rfloor+1} \\ mod(\lceil x\rceil,2) $$

周期性取值

用于在满足周期n时取到值k:（可以做成周期性添值或者乘值）

$$ k|[mod(\lceil x \rceil,n)]-1| $$

判断大小

判断x是否大于（或小于）某个数k，可以直接将x与k相减，再通过提取符号观察正负即可：

$$ \frac{(x-k)}{|(x-k)|}(x≠0) \\\\ \lceil( \frac{(x-k)}{ (|(x-k)|+1)} )\rceil - \lceil(\frac {-(x-k)}{(|(x-k)|+1)} )\rceil $$

如果想要判断是否在一定范围内，判断两次然后用与运算即可。

选择器

选择器只要根据条件在两种值中选择一种即可，实现上也非常简单（条件为k，两种情况分别为x1 x2）：

$$ k(x_1)-(k-1)(x_2) $$

多重与&多重或

多重与和多重或只需要用连乘和连加即可：

$$ \prod_{i=1}^{n} x_i \\ \lceil\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i\rceil $$

判断数值

要判断x是否等于某个特定的值（k），我们只需要将x-k带进符号判断公式中，并将-1设为1再取反即可：

$$ (|\lceil( \frac{x-k}{ (|x-k|+1)} )\rceil - \lceil(\frac {-(x-k)}{(|x-k|+1)} )\rceil|-1) $$

区间二分

让x在每个区间k内，将前半段和后半段进行区分（返回值0,1）：

$$ \lfloor\frac {mod(x,k)}{k}+\frac{1}{2}\rfloor $$

四、实战

我们现在可以来快速尝试将上述的内容运用到实战：

尝试1：ReLU（线性整流函数）

RuLU函数的基础函数是：

$$ \max(0,x) $$

我们能否使用上述的内容来完成Relu呢？我们只需要用一个判断函数，在x的前面加上系数：x>0的判断，并将-1转化成0即可（为了实现这个目的，加一再除以2再向下取整）。式子如下：

$$ x(\lfloor\frac{\lceil( \frac{(x-k)}{ (|(x-k)|+1)} )\rceil - \lceil(\frac {-(x-k)}{(|(x-k)|+1)} )\rceil+1\lfloor}{2}) $$

不过，这种方案是直接套模块得到的，我们还有更简单的方案，不过要具体分析情况得到了：

$$ \frac{(x + |x|)}{2} $$

尝试2：自定义函数

场景设定

假设电费按用量分段计费：

第一阶梯（0~100度）：每度0.5元
第二阶梯（100~200度）：超出100度的部分每度0.8元
第三阶梯（>200度）：超出200度的部分每度1.2元

分步构造

1. 阶梯区间检测

我们需要三个逻辑信号（1表示属于该区间，0表示不属于）：

k₁（第一阶梯）：x ∈ [0,100]
k₂（第二阶梯）：x ∈ (100,200]
k₃（第三阶梯）：x > 200

构造方法：

用符号差+取整检测边界：
- $$ k_1 = \lceil \frac{100 - x + |100 - x|}{2(100 - x + |100 - x|) + 1} \rceil - \lceil \frac{x - 100 + |x - 100|}{2(x - 100 + |x - 100|) + 1} \rceil + 1 $$
- $$ k_2 = \text{类似方法检测 } (100,200] $$
- $$ k_3 = \lceil \frac{x - 200}{x - 200 + |x - 200| + 1} \rceil $$

2. 阶梯费用计算

$$ 第一阶梯费用：0.5x \cdot k_1\\ 第二阶梯费用：[50 + 0.8(x-100)] \cdot k_2\\ 第三阶梯费用：[130 + 1.2(x-200)] \cdot k_3\\ $$

3. 组合输出

总费用 = 第一阶梯费用 + 第二阶梯费用 + 第三阶梯费用通过逻辑门确保只有当前阶梯信号为1时生效：

$$ \begin{aligned} \text{Cost}(x) = \ & \frac{x}{2} \left( \left\lfloor \frac{A_1}{2A_1+1} \right\rfloor \left\lfloor \frac{B_1}{2B_1+1} \right\rfloor + 1 \right) \

\ & \left( 50 + \frac{4(x-100)}{5} \right) \left( \left\lfloor \frac{A_2}{2A_2+1} \right\rfloor - \left\lfloor \frac{B_2}{2B_2+1} \right\rfloor k_1 + 1 \right) \
\ & \left( 130 + \frac{6(x-200)}{5} \right) \left\lceil \frac{x-200}{C+1} \right\rceil \end{aligned} $$

$$ \begin{aligned} A_1 &= 100 - x + |100 - x|, \quad B_1 = x - 100 + |x - 100| \\ A_2 &= 200 - x + |200 - x|, \quad B_2 = x - 200 + |x - 200| \\ C &= x - 200 + |x - 200|, \quad k_1 = \left\lfloor \frac{A_1}{2A_1+1} \right\rfloor - \left\lfloor \frac{B_1}{2B_1+1} \right\rfloor + 1 \end{aligned} $$

五、总结

这种方法看上去会将简单的函数大幅复杂化，最终得到一个尽管效果相同但式子复杂上许多，但成功消灭了括号和具体的“规则”的式子。同时，这种思维方式相当系统化和模块化，可以实现一种有趣的自由组装的效果，类似于程序一样。

希望这种方法能够具备一定的参考价值！

Unity UISystem搭建

Sat, 15 Feb 2025 00:00:00 +0000

下载链接（蓝奏云）：https://wwts.lanzoub.com/iw4H82ol03kb

Unity UI 系统使用指南：从零到一构建高效 UI 管理模块

本篇为Unity UI 管理系统，适合中小型项目使用。无论你是个人开发者还是小团队，这套系统都能帮你快速搭建 UI 界面，同时保持代码的整洁和可维护性。

本文将带你从 需求分析 到 实际使用，一步步掌握这套系统的核心功能和使用方法。我会尽量用通俗的语言，结合实例，让你轻松上手。

一、需求分析：为什么需要这套系统？

在 Unity 中，UI 管理是一个常见的痛点。随着项目规模的扩大，UI 窗口越来越多，代码变得越来越混乱。以下是我在开发中遇到的一些问题：

窗口管理混乱：每个窗口都需要手动管理 SetActive，代码重复且难以维护。
资源占用高：所有窗口常驻内存，导致性能问题。
扩展性差：新增功能需要修改多处代码，容易引入 Bug。
调试困难：窗口间直接引用，耦合度高，难以定位问题。

为了解决这些问题，我设计了一套 基于配置驱动的 UI 管理系统，核心思想是：

模块化设计：将 UI 功能拆分为独立组件，按需加载。
配置驱动：通过配置文件定义窗口属性，减少硬编码。
事件通信：通过事件系统解耦窗口间的依赖。

接下来，我会详细介绍这套系统的各个部分，并通过实例演示如何使用。

二、系统组成：核心模块介绍

这套系统由以下几个核心模块组成：

UIManager：负责窗口的打开、关闭和层级管理。
BaseWindow：所有窗口的基类，提供基础功能（如关闭按钮、拖拽）。
WindowConfigData：配置文件，定义窗口属性（如大小、背景、组件）。
EventSystem：事件系统，用于窗口间通信。
编辑器工具：快速配置和测试窗口。

三、快速上手：从零搭建一个窗口

1. 创建配置文件

右键菜单 → Create/UI/WindowConfigData，命名为 MainMenuConfig。

设置窗口属性：

size: 800x600
backgroundColor: #FFFFFFFF
enableCloseButton: true
enableDraggable: true

2. 创建窗口预制体

复制 BaseWindow 预制体，重命名为 MainMenuWindow。
在 BaseWindow 组件中绑定 MainMenuConfig。

3. 打开窗口

1
2

// 在游戏代码中调用
UIManager.Open("MainMenu");

四、进阶功能：动态添加组件

1. 定义组件枚举

public enum WindowComponent
{
    Draggable,
    FadeAnimation,
    HighlightEffect
}

2. 修改配置文件

在 WindowConfigData 中添加 requiredComponents 字段：

1
2
3

requiredComponents:
  - Draggable
  - FadeAnimation

3. 动态加载组件

在 BaseWindow 中根据枚举值添加组件：

private void AddComponents()
{
    foreach (var component in _configData.requiredComponents)
    {
        switch (component)
        {
            case WindowComponent.Draggable:
                gameObject.AddComponent<Draggable>();
                break;
            case WindowComponent.FadeAnimation:
                gameObject.AddComponent<FadeAnimation>();
                break;
        }
    }
}

五、事件通信：解耦窗口逻辑

1. 发送事件

1
2

// 当音量改变时
EventSystem.Publish("VolumeChanged", 0.8f);

2. 接收事件

public class VolumeDisplay : MonoBehaviour
{
    private Text _text;

    void Start()
    {
        _text = GetComponent<Text>();
        EventSystem.Subscribe("VolumeChanged", OnVolumeChanged);
    }

    void OnVolumeChanged(object data)
    {
        float volume = (float)data;
        _text.text = $"当前音量：{volume * 100}%";
    }
}

六、编辑器工具：快速配置和测试

1. 打开工具

点击菜单栏：Tools/UI/Window Config Converter。

2. 保存窗口属性

将场景中的窗口拖入 目标窗口 字段。
点击 保存窗口属性到配置。

3. 应用配置

选择配置文件。
点击 应用配置到窗口。

七、常见问题解答

1. UI 组件无法交互

检查点：
- 确保 Canvas 的 Render Mode 为 Screen Space - Camera。
- 确保 EventSystem 组件存在。
- 确保 GraphicRaycaster 组件已启用。

2. 窗口未显示

检查点：
- 确保配置文件路径正确：Resources/UI/Configs/。
- 确保窗口预制体包含 BaseWindow 组件。

3. 事件未触发

检查点：
- 确保事件名称拼写正确。
- 确保接收端已订阅事件。

八、总结

通过这套系统，你可以：

快速创建窗口：基于模板，减少重复工作。
灵活扩展功能：通过配置文件动态添加组件。
解耦窗口逻辑：通过事件系统实现模块间通信。
提升开发效率：通过编辑器工具快速配置和测试。

如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言！希望这套系统能为你的项目带来帮助。🚀

附：系统打包说明

将以下文件夹打包为 .unitypackage：

Assets/
├── Scripts/UI/              # 核心脚本
├── Resources/UI/            # 配置文件、预制体
└── Editor/                  # 编辑器工具

导入新项目后，按照本文步骤初始化即可。

Happy Coding! 🎮

孟德尔の遗传学模拟程序

Sat, 15 Feb 2025 00:00:00 +0000

遗传学模拟程序用户手册

[TOC]

项目下载链接:[github] [蓝奏云]

🌱 程序简介

这是一个用于模拟遗传规律的互动程序，可以帮助你：

观察显性和隐性基因的遗传规律
模拟不同基因组合的繁殖结果
统计基因型和表型的分布比例
理解孟德尔遗传定律的实际应用

🧬 基本概念速查

基因相关

显性基因：用大写字母表示（如A），决定显性性状
隐性基因：用小写字母表示（如a），只有两个隐性基因组合时才表现性状
基因型：个体的基因组合（如AA/Aa/aa）
表型：实际表现出的性状（如高茎/矮茎）

组别功能

实验容器：每个组都是一个独立的实验环境
数据隔离：不同组的实验数据互不影响
模式切换：支持随机交配和人工杂交两种模式
历史记录：自动保存各代繁殖数据

💻 快速入门

启动程序

`1`	`python main.py`

出现 >>> 提示符表示启动成功

基础指令速查

指令	功能	示例
/help	查看帮助文档	/help
/add	添加新基因	/add A a 高茎矮茎
/create	创建新组	/create 豌豆组
/random	随机生成个体	/random 豌豆组 10 2
/run	执行一代繁殖	/run 豌豆组
/show	查看统计数据	/show 豌豆组 -details

📚 详细使用指南

第一步：定义基因

`1`	`/add [显性符号] [隐性符号] [显性性状] [隐性性状]`

示例：

1
2

/add A a 高茎 矮茎
/add B b 圆粒 皱粒

💡 小贴士：基因符号必须为单个字母，显性用大写

第二步：创建实验组

`1`	`/create [组名]`

示例：

1
2

/create 实验一组
/create 对照组

第三步：添加实验个体

方法1：手动添加

`1`	`/change [组名] [基因型] add [数量]`

示例：

`1`	`/change 实验一组 AA add 5 # 添加5个AA型个体`

方法2：随机生成

`1`	`/random [组名] [数量] [基因长度]`

示例：

`1`	`/random 实验一组 20 4 # 生成20个双基因个体（如AaBb）`

第四步：执行繁殖实验

1
2
3

/run [组名]      # 观察结果但不保存
/write [组名]    # 执行并保存结果
/runs [次数]     # 连续繁殖多代

示例流程：

/create 豌豆实验
/random 豌豆实验 10 2  # 生成10个单基因个体
/show 豌豆实验        # 查看初始分布
/run 豌豆实验         # 执行一代繁殖

第五步：查看实验结果

1
2

/show [组名]          # 基础统计
/show [组名] -details # 详细数据

输出示例：

=== 实验组 统计 ===
总个体数：50

基因型分布：
  Aa: 25 (50.00%)
  AA: 15 (30.00%)
  aa: 10 (20.00%)

表型分布：
  (高茎,):
    数量：40 占比：80.00%
    基因型：Aa, AA

🧪 实验模式说明

🌐 随机交配模式

自然随机配对
适合模拟自然种群
使用指令：/mode [组名] random

✂️ 人工杂交模式

可控配对组合
适合特定基因型杂交实验
使用指令：/mode [组名] cross

💡 学习案例：豌豆实验

实验目标

观察高茎（AA/Aa）与矮茎（aa）豌豆的杂交结果

操作步骤

添加基因定义
1

/add A a 高茎矮茎
创建实验组
1

/create 豌豆实验

添加亲本

1
2

/change 豌豆实验 AA add 10  # 10株高茎纯合体
/change 豌豆实验 aa add 10  # 10株矮茎

设置杂交模式
1

/mode 豌豆实验 cross
执行杂交
1

/run 豌豆实验
分析结果
1

/show 豌豆实验 -details

📥 LOAD指令详解

指令作用

/load [文件路径] 可以批量执行预先编写好的实验指令文件，适合：

保存常用实验方案
快速重建复杂实验
课堂演示重复实验

文件格式要求

使用普通文本文件（建议.txt扩展名）
每行一条有效指令
支持#号注释
使用UTF-8编码

使用步骤

用记事本创建指令文件
每行写一个有效命令
保存时选择UTF-8编码
在程序中执行/load 文件路径

📋 实例代码库

基础示例：单基因实验

BASH# 保存为 basic_exp.txt
# 第一步：定义基因
/add A a 高茎 矮茎

# 第二步：创建实验组
/create 单基因实验

# 第三步：生成初始种群
/random 单基因实验 20 2

# 第四步：设置杂交模式
/mode 单基因实验 cross

# 第五步：执行三次繁殖
/runs 3

# 第六步：查看最终结果
/show 单基因实验 -details

进阶示例：双基因自由组合

BASH# 保存为 two_genes.txt
# 定义两个性状基因
/add A a 高茎 矮茎
/add B b 圆粒 皱粒

# 创建双基因实验组
/create 双基因实验

# 添加特定基因型亲本（AABB × aabb）
/change 双基因实验 AABB add 5
/change 双基因实验 aabb add 5

# 设置杂交模式
/mode 双基因实验 cross

# 执行两代繁殖
/runs 2

# 保存最终结果
/save 双基因结果

课堂演示脚本

BASH# 保存为 class_demo.txt
# 初始化设置
/add M m 正常 白化
/add C c 能尝味 不能尝味

# 创建对照组
/create 对照组
/random 对照组 30 4

# 创建实验组
/create 实验组
/change 实验组 MmCc add 10
/change 实验组 mmcc add 10

# 批量执行5代繁殖
/mode 实验组 cross
/runs 5

# 对比两组结果
/show 对照组
/show 实验组 -details

🛠️ LOAD使用技巧

渐进式实验：分阶段保存不同脚本

1
2
3

BASH/load 01_初始化基因.txt
/load 02_创建对照组.txt
/load 03_创建实验组.txt

参数化实验：修改数字快速生成不同规模实验

1
2

BASH# 修改数量参数即可生成不同规模种群
/random 实验组 ${数量} 4

错误处理：遇到错误时会显示行号

1
2

TEXT[行5] 执行: /add A a 高茎
!! 行5执行失败: 参数数量错误，需要4个参数

快速重建：保存成功实验配置

BASH# 保存当前状态
/save 成功案例
# 下次使用时
/read 成功案例

💼 实战案例包

案例1：三代显性追踪

BASH# 保存为 three_generations.txt
/add H h 正常 亨廷顿症
/create 家族追踪
/random 家族追踪 10 2
/show 家族追踪
/runs 3
/show 家族追踪 -details

案例2：多性状组合实验

BASH# 保存为 multi_traits.txt
/add T t 卷舌 平舌
/add E e 双眼皮 单眼皮
/add F f 有酒窝 无酒窝

/create 三性状实验
/random 三性状实验 50 6
/mode 三性状实验 random
/runs 5
/write 三性状实验

案例3：异常情况测试

BASH# 保存为 error_test.txt
# 测试各种错误情况
/add X y 显性 隐性 # 应该报错（显隐基因相同）
/create 
/read 不存在的组
/change 测试组 AAA add 10

📌 使用注意事项

文件路径建议使用英文命名
复杂实验建议每10行添加注释
遇到编码问题可使用Notepad++保存为UTF-8格式
重要实验前先用小数据量测试脚本

💡 教学建议：可让学生先手动操作理解流程，再用LOAD指令进行大规模实验对比，加深对遗传规律的理解。

❓ 常见问题解答

Q1：为什么提示"基因长度不符"？

A：同一实验组的所有个体必须具有相同的基因组合长度，添加新个体时请保持与现有个体相同的基因位数

Q2：如何比较不同代的实验结果？

A：可以为每代创建不同组（如F1代、F2代），使用/list指令查看各组数据

Q3：为什么隐性性状没有出现？

A：检查：

是否正确定义隐性性状
实验个体是否包含隐性基因
繁殖代数是否足够

Q4：如何保存实验结果？

A：程序运行期间数据保存在内存中，关闭前可以使用/save指令保存组状态

🚀 进阶技巧

多基因实验：添加多个基因定义（如同时研究茎高和种子形状）
历史回溯：通过创建多个组保存不同阶段的实验数据
批量操作：使用/load指令从文件批量执行命令
性状组合：在详细统计模式查看多基因性状组合

📊 遗传规律验证

通过本程序可以验证：

分离定律（子一代性状分离比）
自由组合定律（多对性状组合）
显隐性关系
基因型与表型对应关系

📌 提示：开始实验前建议先用/help查看完整指令列表，遇到问题可尝试输入/help [指令名]查看具体帮助

Github使用日志

Thu, 02 Jan 2025 00:00:00 +0000

Github使用攻略

在部署博客的过程中由于对github缺乏使用经验，导致了很多问题。于是决定在现在完成后记录一下github的使用。

前排提示：如果你是一个萌新，建议直接看具体工作流示范（从0开始）部分！

[TOC]

2020年GitHub的日志数达到了8.6亿条，活跃代码仓库达到了5,421万个，活跃开发者数达到了1,454万人，拥有超过3,100万开发人员和9,600多万个存储库。

Github和Git的具体概念

首先，github和git是两个不同的概念。GitHub 本身是一个基于web的服务平台，其通过提供git仓库的托管进行服务。而git则是开源的分布式版本控制系统，两者绝对不能混为一谈。

git并不是github独有的。包括Bitbucket、SourceForge、Gogs、Gitbucket、GitLab、Gitee、Azure DevOps、Gitea在内的多个平台使用的都是git。

git的具体概念

Git 是一个开源的分布式版本控制系统，用于敏捷高效地处理任何或小或大的项目。

Git 是 Linus Torvalds 为了帮助管理 Linux 内核开发而开发的一个开放源码的版本控制软件。

Git 与常用的版本控制工具 CVS, Subversion 等不同，它采用了分布式版本库的方式，不必服务器端软件支持。

对象存储：Git使用内容寻址文件系统来存储内容。每个文件和目录都以对象的形式存储，并通过SHA-1哈希值进行索引。
分支管理：在Git中，分支是一个引用（轻量级的分支）或是一个分支对象（重量级的分支）。分支切换实际上是改变当前HEAD指针的位置。
索引（Index）：Git的索引是一个准备区，用于暂存即将提交的文件变更。
冲突解决：当两个分支有冲突时，Git会标记出冲突的文件，需要手动解决冲突后才能进行合并。
标签（Tag）：用于标记特定的提交，通常用于版本发布。
仓库（Repository）：Git用来保存项目文件和版本历史的数据库。每个项目都有一个Git仓库。
提交（Commit）：项目文件的一个快照，包括文件的内容和元数据（如作者、日期、提交信息）。
分支（Branch）：指向特定提交的可移动的指针，用于隔离开发流程的不同部分。
合并（Merge）：将两个或多个不同的开发历史合并在一起。
克隆（Clone）：创建一个仓库的副本，包括所有文件和提交历史。
远程仓库（Remote Repository）：托管在服务器上的仓库，可以是GitHub、GitLab等。

github的具体概念

GitHub是一个面向开源及私有软件项目的托管平台，因为只支持Git作为唯一的版本库格式进行托管，故名GitHub。GitHub拥有1亿以上的开发人员，400万以上组织机构和3.3亿以上资料库。

代码托管：GitHub允许用户托管Git仓库，并提供了一个图形界面来浏览代码、提交历史、分支和标签。
协作工具：GitHub提供了issues（问题跟踪系统）、pull requests（代码审查和合并请求）、wikis（项目文档）和项目看板等工具，以支持团队协作。
社交功能：GitHub有关注（following）、星标（starring）、观察（watching）等社交功能，允许用户跟踪项目和开发者的活动。
集成和自动化：GitHub提供了API和Webhooks，允许开发者集成外部服务和自动化工作流程。
- 代码审查和合并：通过pull requests，GitHub支持代码审查和讨论，确保代码质量，并简化合并流程。
Github的使用
- GitHub允许你创建一个远程库。需要通过git来将本地的库同步到github中。
- Github允许你提交一个SSH密钥到账号。SSH允许你无需账号密码来同步文件。
- Github包含一个Issues，用于追踪项目中的错误和功能请求。可以在仓库的页面上找到New issue，填写相关信息后提交。
- Github允许你通过Pull Requests来请求将某个分支的变更合并到主分支，便于代码审查。在仓库页面，点击"Pull requests"，然后点击"New pull request"，选择要合并的分支，添加更改说明后提交。
- Github包含一个Wikis，可以在仓库中托管项目文档。在仓库页面，点击"Wiki"标签，然后点击"Add or edit pages"，创建或编辑文档页面。
- Github包含GitHub Actions可以实现自动化部署和持续集成（CI/CD）。例如在同步仓库时自动更新readme等操作。若要使用，则需在仓库的.github/workflows目录下创建一个YAML文件，定义工作流程和触发条件。
- Github还包含Stars（点赞/关注）、Forks（克隆）、Watching（订阅）等内容。这是一种用户间的互动。
- Github可以创建组织，方便同步文件。登录GitHub账户，点击右上角的"+“号，选择"New organization”，填写组织信息后创建。在组织的页面，点击"Teams"，然后点击"New team"，设置团队名称和成员。
Git的使用
- git的本地仓库包含三个部分：其一是工作目录，其保存着实际的文件。其二是暂存区，类似于缓存，保存临时改动。其三是HEAD区，指向最后一次提交的结果。
- git init：初始化一个git仓库。
- git clone path：克隆一个本地仓库。把path换成具体路径。
- git clone [url]：克隆一个远程仓库。包含https克隆和SSH克隆。https的链接通常类似于这样：https://github.com/username/repository.git。SSH的链接通常类似于这样：git clone git@github.com:username/repository.git。
- git add <filename>：添加文件到暂存区。如果filename为**.**（就是一个点）就是指当前目录下的所有文件。文件名不添加路径则是当前目录下的文件。当选择的是文件夹会递归的添加其下的所有文件。
  - git add -u：这个命令只添加已经跟踪的文件（即之前已经添加到Git仓库的文件），不包括新文件。
  - git add -A / git add --all：这些命令添加所有变化的文件和新文件。
- git commit -m "代码提交信息"：将改动提交到HEAD。
- git push origin master：将这些改动推送到远端仓库。其中，origin是远程仓库的默认名称，当你克隆一个远程仓库时，Git 自动将远程仓库的引用设置为 origin。这个名称是可替的。master是提交分支名，可以自行更改。
- git remote -v：查看远程仓库的URL，origin 会显示在列表中。
- git remote add new_origin <repository_url>：添加一个新的远程仓库，命名为new_origin。
- master是git的默认分支。
- git checkout feature_x：切换到某个分支。feature_x是该分支的名称。
- git checkout -b feature_x：创建并切换到某个分支，feature_x是该分支的名称。
- git branch -d feature_x：删除某个分支，feature_x是该分支的名称。
- git push origin <branch>：推送这个分支。没有推送的分支在远程上是不可见的。
- git pull [remote] [branch]:从远程仓库拉取代码变更，并尝试将这些变更自动合并到当前本地分支。[remote]：这是远程仓库的名称，默认是 origin。branch：这是远程仓库中你想要拉取的分支名称。如果你不指定 [remote] 和 branch，Git 会默认拉取 origin 远程仓库中与当前本地分支关联的分支的变更。
- git merge <branch>：合并一个分支到当前分支。branch是该分支的名称（<>是不要的）。
- git diff <source_branch> <target_branch>：预览两个分支的差异。
- git log：获得提交ID。
- git tag 1.0.0 id：创建一个叫做 1.0.0 的标签。id指提交 ID 的前 10 位字符。
- git checkout -- <filename>：使用 HEAD 中的最新内容替换掉你的工作目录中的文件。
- git fetch [remote]：从远程仓库获取数据，并下载远程分支的更新和提交，但不会自动合并这些更改到你的本地分支。
- git reset [--hard] [<commit>]：重置当前HEAD和索引（暂存区）。[--hard]：这是一个可选的选项，表示重置时连同工作目录一起重置，即放弃所有本地未提交的更改。[<commit>]：这是一个占位符，表示你想要重置到的特定的提交（commit）。可以是一个分支名、标签或者提交的哈希值。
- gitk：图形化git。
- git config color.ui true/false开启/关闭彩色输出。
- git config format.pretty oneline：显示历史记录时，每个提交的信息只显示一行。
- git add -i：交互式添加文件到暂存区。
具体语法实例：

# 初始化一个Git仓库
git init

# 克隆一个远程仓库到本地
git clone https://github.com/username/repository.git

# 添加文件到暂存区
git add index.md

# 添加所有变化的文件和新文件
git add -A

# 添加已经跟踪的文件（不包括新文件）
git add -u

# 提交暂存区的更改到本地仓库
git commit -m "Add index.md with Github usage log"

# 查看远程仓库的URL
git remote -v

# 添加一个新的远程仓库引用
git remote add origin https://github.com/username/repository.git

# 推送本地仓库的更改到远程仓库
git push -u origin master

# 从远程仓库拉取代码变更，并合并到当前本地分支
git pull origin master

# 合并远程分支的更改到当前分支
git merge origin/master

# 显示两个分支的差异
git diff master feature_x

# 查看提交历史
git log

# 创建一个标签
git tag 1.0.0 <commit_id>

# 检出标签对应的提交
git checkout 1.0.0

# 检出HEAD中的最新内容替换工作目录中的文件
git checkout -- index.md

# 从远程仓库获取数据，但不自动合并
git fetch origin

# 重置当前HEAD和索引（暂存区）到指定的提交
git reset --hard <commit_id>

# 重置当前HEAD和索引（暂存区）到远程分支的状态
git reset --hard origin/master

# 打开图形化Git工具
gitk

# 开启/关闭彩色输出
git config --global color.ui true

# 显示历史记录时，每个提交的信息只显示一行
git config --global format.pretty oneline

# 交互式添加文件到暂存区
git add -i

身份认证

身份认证主要涉及与远程仓库的交互，例如推送（push）和拉取（pull）代码。在进行这些操作时，会进行身份认证。
在“Settings”页面，选择“Developer settings”。
点击“Personal access tokens”，然后点击“Generate new token”。
选择需要的权限范围，生成个人访问令牌。
复制生成的 PAT 并妥善保管，因为之后无法再次查看完整的 PAT。
- 生成 PAT 是为了在使用 HTTPS 认证时，可以使用 PAT 代替密码进行身份验证，提高安全性，避免在代码操作过程中频繁输入密码，同时可以为不同的用途生成不同的令牌，便于管理和权限控制。
配置 Git 用户信息
- 在本地计算机上打开终端或命令行工具.
- 使用命令 git config --global user.name "Your Name" 设置全局用户名.
- 使用命令 git config --global user.email "your_email@example.com" 设置全局用户邮箱.
生成 SSH 密钥对（使用 SSH 认证）
- 生成SSH可以避免每一次登录都要输入账号密码
- 打开终端，输入命令 ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C "your_email@example.com" 生成 SSH 密钥对.
- 按照提示操作，输入文件保存路径和密码（可选）.
- 生成的公钥文件通常位于 ~/.ssh/id_rsa.pub，私钥文件位于 ~/.ssh/id_rsa.
添加 SSH 公钥到 GitHub
- 如果不添加，GitHub 无法识别本地计算机的身份，使用 SSH 认证时会出现权限拒绝的错误。
- 登录 GitHub 账户，点击右上角的头像，选择“Settings”.
- 在左侧菜单选择“SSH and GPG keys”，点击“New SSH key”.
- 输入 SSH 密钥的标题，将公钥内容粘贴到“Key”框中，点击“Add SSH key”.
克隆远程仓库
- 使用 SSH URL 克隆远程仓库，例如 git clone git@github.com:username/repository.git.
- 在首次克隆时，可能会提示输入 SSH 密钥的密码（如果设置了密码）.
推送和拉取代码（使用 SSH 认证）
- 在本地仓库中进行代码更改后，使用 git push 推送代码到远程仓库.
- 使用 git pull 从远程仓库拉取代码更新.
- 由于使用了 SSH 密钥认证，不需要输入用户名和密码.
使用 HTTPS 认证（不推荐）
- 每次操作都需要输入用户名和密码，增加了操作的复杂性，且在安全性上可能不如 SSH 认证。
- 使用 HTTPS URL 克隆远程仓库，例如 git clone https://github.com/username/repository.git.
- 在推送和拉取代码时，输入用户名和密码（或 PAT）进行身份验证.
- 如果使用 PAT，可以在 Git 命令中输入 username 和 PAT 作为凭证.

具体工作流示范（从`0`开始）

一、注册及相关准备工作
- 在具体使用Github前，需要先注册一个账号。在国内由于“多方面”原因可能比较难以登上。如果遇到了无法登上的问题，可以考虑更换浏览器或者使用Watt Toolkit
- 访问GitHub官网，点击右上角的Sign up按钮，按照提示填写信息（邮箱，密码，用户名）创建一个新的GitHub账户。
- 登录到GitHub账户后，点击右上角的**+按钮，选择New repository**。
- 在创建仓库界面，要注意的选项有以下几项，根据自己的需求来决定：
  - Repository name（必填）：这个项会决定仓库的名称。
  - Public/Private（默认public）：选择可以决定仓库是否公开，也就是别人能不能看到。
  - Add a README file（可选）：可以在仓库中加入一个介绍的文本，方便写项目介绍、更新日志之类的东西。
  - Add .gitignore（可选）：创建一个上传选择文件，可以在仓库上传时选择性的忽略一部分文件。
  - Choose a license（可选）：可以决定别人要怎么对待你这个项目。简单来说可以从以下几个选择一个，具体的可以查Github许可证使用手册中文版：
    - MIT许可证：最宽松，只要保留版权和许可声明，就可以随意使用、修改和分发代码，适合希望代码被广泛传播的个人或小项目。
    - Apache许可证：也很宽松，和MIT类似，但多了专利保护条款，适合大型项目，尤其是涉及多个开发者和组织合作的项目。
    - GPL许可证：要求修改后的代码也必须开源，适合希望保持项目开源精神，防止代码被闭源的项目。
    - BSD许可证：比较宽松，允许自由使用和修改代码，但需保留版权声明，适合希望代码能被广泛应用，包括商业用途的项目。
二、本地git下载和配置
- 通过链接简单安装git到电脑上：git windows版下载地址
- 配置你的用户名和邮箱，这个会决定你提交更改时显示的用户信息。输入win + R,输入cmd并打开。
- 在其中输入以下代码。注意将Your Name换成你自己的用户名，your_email@example.com换成你自己的邮箱地址：
  - 1 2
    
    git config --global user.name "Your Name" git config --global user.email "your_email@example.com"
三、身份认证
- 上传代码到仓库时需要身份认证。如果每一次都输入账号密码就很麻烦，所以采用SSH密钥认证来跳过这个步骤。
- 在cmd中输入以下片段。将your_email@example.com替换成你在GitHub上注册的邮箱地址：
  - 1
    
    ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C “your_email@example.com”
- 登录GitHub，点击右上角头像，选择Settings。
- 在左侧菜单中选择SSH and GPG keys，点击New SSH key。
- 在Title字段中，为SSH密钥添加名字；在Key字段中，将id_rsa.pub文件的内容复制粘贴进去，然后点击Add SSH key确认添加。
- 继续在cmd中输入，将Your Name改为你的用户名，将your_email@example.com改为你的邮箱：
  - 1 2
    
    git config --global user.name "Your Name" git config --global user.email "your_email@example.com"

四、下载仓库和拉取分支（更改）到本地

打开你要找的仓库，找到界面中的***< > Code***选项，打开复制链接。
打开cmd，输入以下代码，这会将项目下载到指定目录下：
- 1 2
  
  cd <你要的具体路径> git clone <刚才复制的链接>

拉取分支通过以下操作。如果你不知道分支是什么，可以理解为延申出去的不同方面的更改：

#打开到指定目录
cd <仓库路径>
#切换到你要的指定分支
git checkout main
#拉取指定分支
git pull origin <分支名称>
#拉取当前分支的最新内容
git pull

五、上传文件到仓库

首次上传时，打开cmd，执行以下操作：

cd <你要上传的文件路径>
#初始化git，这会创建一个.git隐藏目录，用于存储Git的元数据和对象数据库
git init
#创建一个分支，用于提交，并切换到这个分支上
git checkout -b <分支名称>
#选择你要上传到的仓库
git remote add origin <仓库链接>
#决定要上传的文件
git add <fileName>
#如果你希望上传当前目录所有文件，用这个
git add .
#先提交到本地仓库上
git commit -m "提交信息"
#发送分支到目标仓库
git push -u origin new-branch-name

在要更新时，可以简单的这么做：

1
2
3

git add .
git commit -m "Update"
git push

总结

Git 作为一个开源的分布式版本控制系统，以其高效和灵活性被广泛应用于各种项目中。而 GitHub，作为一个基于 Web 的服务平台，提供了 Git 仓库托管和丰富的协作工具，极大地方便了开发者之间的代码共享和项目管理。
本篇涉及了了 Git 的核心特性，和基础语法，大概阐释了涉及到的概念。可以作为我自身的查档用，也有一定的参考价值。
GitHub 的主要语法和操作实际上基于 Git，而 GitHub 则作为远程仓库的角色，使得代码的远程托管和管理变得更加便捷。希望本文能帮助您更好地理解和使用 Git 和 GitHub，提高您的工作效率，并在开源社区中发挥更大的作用。