《动物森友会》花株生成机制与优化布局研究

《动物森友会》中后期一大玩法就是花卉杂交，但是花株的生成机制是怎样的以及我们该如何优化花田的布局呢，下面带来由“NilhillQ”分享的《动物森友会》花株生成机制与优化布局研究，一起来看看吧。

最近，研究了游戏源码，已经对游戏内新花株的生成机制有了很深的认识，以下为生成机制的描述：

每天早上5:00，游戏会以随机顺序访问岛上的每一朵花

如果花被浇水了，则这朵花的内部计数器 +1，并根据公式得到新花株的生成概率

投一个随机数骰子，如果成功，则随机从这朵花周围8格找一个空格，否则跳过这朵花

如果这朵花周围8格没有相同品种的花，则自我复制(基因完全相同)

如果这朵花周围8格存在相同品种的花，则从中随机选取一株，杂交

这朵花（和与它杂交的花）的内部计数器清0 ，并将它们标记为“不可用”，它们不会被后续的花选中作为杂交对象

新花株的生成概率 = 基础概率 + 奖励概率

基础概率由花的内部计数器，也就是被浇水的天数决定，当浇水天数小于3时，概率为5%，当浇水天数大于3天时，每多一天，概率增加5%。

基础概率表格

奖励概率是为了奖励朋友帮你浇水，以下为奖励概率的表格

奖励概率表格

比如，一朵花总共被浇水了5天，且这5天始终没有产生新花株，在第5天有两个朋友为这朵花浇水，则它在第6天它产生新花株的概率为15%+30% = 45%。根据上述机制，我编写了一个模拟程序，用于估计不同布局的性能：

新花株的每日产量

空间效率，空间效率 = 每日产量 / 布局面积

花朵效率，花朵效率 = 每日产量 / 花的总数

空间效率与花朵效率为布局在两个维度的性能指标：当你手头有很多花，但岛上的空地不够时，应当选择空间效率高的布局。如果你手头花的数量较少，但空地很多时，使用花朵效率高的布局可以产生更多的花株。

仿真设置：

每一个布局的模拟天数为一万天，每一天的仿真完成后，都会铲走新花株使布局恢复原状，并统计数量

布局外侧使用围栏挡住

两种最简单的情形

单独花株，只会触发自我复制

成对花株，只会触发杂交

根据帮忙浇水的朋友人数不同(0～5人)，平均产量会有变化：

单独花株的平均产量为 0.147 → 0.285 → 0.373 → 0.506 → 0.652 → 0.801

成对花株的平均产量为 0.196 → 0.452 → 0.587 → 0.757 → 0.873 → 0.962

为什么成对花株比单独花株的平均产量高一点？这是因为两朵花相当于投了两次随机数骰子，如果第一朵失败了，第二朵还有成功的可能。

但是如果是想大量复制花朵，比如复制蓝玫瑰，应该采取单独花株的模式，因为这种模式的花朵效率更高，具有更高的产量。

空格较少的情形

只有中间一格是空格

这个布局十分拥挤，只有中间一格是空地，即使没有朋友来帮忙浇水，它的平均产量也为0.715，随着浇水人数增加，平均产量接近1。

需要注意的一点是，这里的产量是长期运行下的平均产量。为了达到平均产量，是需要几天的持续浇水的。这是因为在最初的几天里，花的内部计数器还没累加到一个较高的值。一般来说，一个布局达到平均产量需要5天左右的时间来积聚能量。

下图为此布局前30天的平均产量曲线，比较明显的是蓝色曲线，它前5天的平均产量逐渐上升，然后在0.7附近徘徊。

前30天的平均产量曲线

复制田布局设计

“复制田”就是要避免花的杂交，每一朵花周围都没有可以杂交的对象，只能触发自我复制机制。

下面分析三种4x4大小的复制田布局，其空间效率逐渐提升，但花朵效率逐渐下降。

注意，图中红色、绿色、蓝色表示不同品种的花朵，他们之间不会杂交

复制田布局1

复制田布局2

复制田布局3

为了方便分析，根据上述表格绘制了三种布局的 “空间效率-花朵效率” 性能曲线。观察这个曲线可以得到很多信息：

每一个布局的性能点都在穿过原点的一条射线上，随着浇水人数的变多，其值向原点外扩散

如果布局比较“稀疏”，性能点到原点的距离是固定比例的，比如布局1和布局2

如果布局比较“拥挤”，它会逐渐收敛到“最大空间效率”处，比如布局3，它只有1/4的空间为空地，所以它的空间效率收敛到25%。

图中6条折线代表的是不同浇水人数下的性能比较

根据这张性能图，我们可以挑选出空间效率最高的布局：

如果浇水的人数为0~2人：布局3的空间效率最高; 布局2的空间效率比布局1高，且具有和布局1相近的花朵效率。推荐使用布局2或布局3。

如果浇水人数为3人及以上：推荐使用布局2。

另外，布局2可以进一步优化，让每一朵花附近的平均空格数更多，防止新花株产生后将空格完全堵住，浪费一部分花朵的产能。

对布局2的优化

下图为布局2与优化后的性能比较。

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自交田布局设计

自交这里指的是颜色相同的同一品种的花进行杂交，我们最常用的布局是棋盘格型布局，3x3的棋盘格型布局有两种摆法，一种是x型，一种是菱形，它们之间有差异吗？差异又有多大？

3x3菱形布局，不会发生自我复制

3x3 X型布局，会发生自我复制

通过上述表格可以看到，虽然X型布局的合计产量比菱形布局高，但是我们的目标是“自交”，而不是“复制”，X型布局会极大提高自我复制的概率，这是因为它的四个角上的花朵都只与中间的花接触，如果中间的花被使用过后，这四朵花将只会触发自我复制！

总结，在使用棋盘格布局做自交时，我们应该尽可能避免一朵花只与另一朵花接触的情况。

棋盘格型布局的空隙很多，所以基本不会出现浪费花朵产能的情况，但空间效率不够高，它的布局密度只有50%，那么是否存在其他的布局，拥有更高的布局密度和空间效率呢？

下面放出各种布局的仿真结果：

密度50%，布局1，棋盘格型

密度50%，布局2，平行线型

密度55.5%，布局3

密度66.6%，布局4，双平行线型

密度66.6%，布局5，斜平行线型

密度66.6%，布局6，神社型

密度75%，布局7

密度75%，布局8，粗斜线型

密度75%，布局9，六边形型

密度75%，布局10

密度77.7%，布局11

密度83.3%，布局12

密度88.8%，布局13

对以上13种布局绘制“空间效率-花朵效率”性能曲线，选择尽可能靠右上角区域的布局，就能挑选出空间效率与花朵效率之间较好权衡的布局。

“红圈”内的布局是较好的布局

总结，经过仔细观察上图，我从中挑选出了一些最合适的布局，它们一般拥有更高的空间效率和与棋盘格型布局相近的花朵效率：

当帮你浇水的人数为0人时：推荐使用布局5，7，9，11，12

当帮你浇水的人数为1人时：推荐使用布局5，7，9

当帮你浇水的人数为2人以上时：推荐使用布局5，7

杂交田布局设计

杂交这里指的是相同品种的不同颜色花进行杂交，杂交的布局可以设计的余地比自交小很多，因为我们要防止相同颜色的花互相接触，棋盘格型布局是一种常用的杂交田布局。

先给出最常见的3x3杂交田，不做过多解释。

3x3 X型杂交田，当有一个朋友浇水时，第二天就会有80%概率出现杂交后代

3x3 菱形杂交田，不会出现自我复制的后代，具有非常高的花朵效率

是否存在比棋盘格型杂交田更好的布局？答案是存在的，但是需要两种不同品种的花，见布局2。

8x8 棋盘格型杂交田，布局1

使用两种不同品种的花，布局2

布局1 vs 布局2

布局2具有更高的空间效率和花朵效率。布局2花朵效率高的原因是它可以避免自我复制，在多人浇水时，这种优势越发明显。