taralino

Projektaufgabe

Herzlichen Glückwunsch! Du hast den Kurs bereits vollständig durchgearbeitet. Abschließend stellen wir noch einige Ideen zur Erweiterung des Modells vor, um weitere Erfahrungen sammeln zu können. Du kannst den untenstehenden Quellcode als Grundlage verwenden. Zudem sei bemerkt, dass es für die folgenden Erweiterungen viele Lösungsansätze gibt: Du entscheidest also selbst, wie du die genannten Sachverhalte modellieren möchtest.

Impfungen

Eine äußerst interessante Erweiterung ist die Einführung einer Impfrate: Individuen, die für die Krankheit empfängliche sind, könnten auch geimpft werden. Führe einen derartigen Parameter ein und analysiere die Dynamik in Abhängigkeit der Impfrate.

Sterberaten

Führe Parameter ein, um zum Beispiel auch eine Sterberate zu berücksichtigen. Dabei kannst du entscheiden, ob nur infizierte Individuen sterben oder auch alle übrigen (aufgrund anderer Gründe als die Infektion).

Quellcode

Das grundlegende Modell zur Ausbreitung von Infektionskrankheiten als Vorlage zur Lösung der Aufgaben.

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <script src="taralino.js"></script>
</head>
<body>
<script>

/*******************************
  Kennzahlen zur Simulation
*******************************/

// Spielfeld (Anzahl der Zeilen und Spalten)
var n = 32;

// Dichte der Population (zwischen 0.0 und 1.0)
var d = 0.2;

// Anteil der (anfangs) infizierten Individuen (zwischen 0.0 und 1.0)
var u = 0.01;

// Infektionsrate (zwischen 0.0 und 1.0)
var a = 0.4;

// Dauer der Krankheit (Anzahl der Zeitschritte)
var t = 20;

// Mobilitaetsrate (positive Zahl)
var m = 0.5;



/*******************************
  Globale Variablen
*******************************/

// Spielfeld
var S = new Array(n);
for (var i = 0; i < n; i++) S[i] = new Array(n);
/*
Nicht besetzte Zellen    : S[i][j] =  -2
Empfaengliche Individuen : S[i][j] =  -1
Genesene Individuen      : S[i][j] =   0
Infizierte Individuen    : S[i][j] >=  1 (Zeitschritte bis zur Genesung)
*/



/*******************************
  Funktionen
*******************************/

/*
Die Funktion init_grid() erzeugt eine (neue) Startkonfiguration
*/

function init_grid() {
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    S[i][j] = -2;
    if (Math.random() < d) {
      S[i][j] = -1;
      if (Math.random() < u) S[i][j] = Math.ceil(Math.random()*t);
    };
  };
};


/*
Die Funktion draw_grid() zeichnet das Spielfeld.
*/

function draw_grid() {
  Grid.clear();
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    if (S[i][j] == -1) Grid.pixel(i, j, "blue");
    if (S[i][j] ==  0) Grid.pixel(i, j, "green");
    if (S[i][j] >=  1) Grid.pixel(i, j, "red");
  };
  Grid.draw();
};


/*
Die Funktion setup() wird jeweils beim Start / Aufruf
der Seite einmalig ausgefuehrt.
*/

function setup() {
  var z = Math.max(1, Math.floor(320/n));
  Grid.init(n, n, {background:[240,240,240], style:"canvas", zoom:z});
  init_grid();
  draw_grid();
  Animation.init({fps:12, autoplay:"off"});
  Button.add("start", "Start");
  Button.add("stop", "Pause");
  Button.add("reset", "Neustart");
};


/*
Die Funktion infect() fuehrt die Phase der Infektion durch.
*/

function infect() {
  var H = new Array(n);
  for (var i = 0; i < n; i++) H[i] = new Array(n);
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) H[i][j] = S[i][j];

  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    S[i][j] == H[i][j];
    if (S[i][j] == -1) {
      if (H[i][(j-1+n)%n] > 0) if (Math.random() < a) S[i][j] = t;
      if (H[i][(j+1)%n] > 0) if (Math.random() < a) S[i][j] = t;
      if (H[(i-1+n)%n][j] > 0) if (Math.random() < a) S[i][j] = t;
      if (H[(i+1)%n][j] > 0) if (Math.random() < a) S[i][j] = t;
    };
  };
};


/*
Die Funktion move() fuehrt die Phase der Mobilitaet durch.
*/

function move() {
  for (var k = 0; k < m*n*n; k++) {
    var i = Math.floor(Math.random()*n);
    var j = Math.floor(Math.random()*n);
    var r = i;
    var s = j;
    var q = Math.floor(Math.random()*4);
    if (q == 0) r = (r-1+n)%n;
    if (q == 1) s = (s-1+n)%n;
    if (q == 2) r = (r+1)%n;
    if (q == 3) s = (s+1)%n;
    if (((S[i][j] == -2) && (S[r][s] != -2)) || ((S[i][j] != -2) && (S[r][s] == -2))) {
      var h = S[r][s];
      S[r][s] = S[i][j];
      S[i][j] = h;
    };
  };
};


/*
Die Funktion recover() fuehrt die Phase der Genesung durch.
*/

function recover() {
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    if (S[i][j] >= 1) S[i][j]--;
  };
};


/*
Die Funktion loop() wird automatisch immer wieder
aufgerufen und durchgefuehrt.
*/

function loop() {
  infect();
  move();
  recover();
  draw_grid();
};


/* Die Funktion on_click() wird aufgerufen, wenn ein Button
gedrueckt wird. */

function on_click(id) {
  if (id == "start") Animation.start();
  if (id == "stop") Animation.stop();
  if (id == "reset") {
    Animation.stop();
    init_grid();
    draw_grid();
  };
};


</script>
</body>
</html>

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