我也写了个疫情传播仿真程序

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TS 原理详细解读(5)语法2-语法解析

用.NET写疫情传播仿真程序

前一阵子看到有人制作了《疫情传播仿真程序》,是用Java做的。里面根据多种实际情况,如居民移动意愿、医护能力、病毒传播能力,来模拟疫情的发展。看完之后,我暗暗称奇,特别是结合一些视频和照片,确实做得非常好。

后来过了几天,这个视频还上了人民日报的微信公众号,这时我们.NET社区就开始骚动了起来,咱们.NET能不能也做一个?

既然有需要,2月6号那天晚上我决定说干就干,经过两个晚上的思考与编码,已经有了初步效果……运行效果如下:

我也写了个疫情传播仿真程序

这个效果可以这样解读,如果不加以任何控制,疫情会很快蔓延到整个城市,只有8:1000床位的城市,将很快失去控制,一年后运行效果如下(非常惨烈):

我也写了个疫情传播仿真程序

参数与使用

代码中实际有很多参数可以操作:

static double MoveWilling = 0.90f; // 移动意愿,0-1
static bool WearMask = false; // 是否戴口罩
static int HospitalBeds = 40; // 床位数

const float InffectRate = 0.8f; // 靠得够近时,被携带者感染的机率
const float SecondsPerDay = 0.3f; // 模拟器的秒数,对应真实一天
const float MovingDistancePerDay = 10.0f; // 每天移动距离
const int InitialInfectorCount = 5; // 最初感染者数
const double DeathRate = 0.021; // 死亡率

// 要靠多近,才会触发感染验证
static float SafeDistance() => WearMask ? 1.5f : 3.5f;

// 住院治愈时间,最短5天,最长12.75天,平均约7天
static float GenerateCureDays() => random.NextFloat(5, 12.75f);
// 潜伏期,1-14天
static float GenerateShadowDays() => random.Next(1, 14);
// 发病后,就医时间,0-3天
static float GenerateToHospitalDays() => random.Next(0, 3);

由于参数太多,很难在运行时全部都做调整,我选取了是否戴口罩移动意愿医院床数作为参数,代码如下:

protected override void OnKeyPress(KeyPressEventArgs e)
{
    switch (e.KeyChar)
    {
        case '1': MoveWilling = 0.10f; break;
        case '2': MoveWilling = 0.50f; break;
        case '3': MoveWilling = 0.90f; break;
        case 'M': WearMask = !WearMask; break;
        case 'A': HospitalBeds += 40; break;
        case 'D': HospitalBeds -= 40; break;
        case 'R':
            {
                if (MessageBox.Show("要重来吗?", "确认", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.Yes)
                {
                    City = City.Create();
                }
                break;
            }
    }
}

其中,按数字键123可以指定不同的移动意愿,其中1表示居民最不愿意出门,3表示最愿意,按M可以控制居民是否能戴上口罩,按A可以添加医院可接纳病人数。

一些演示

超多床位

这里我将床位调成240个(比例为48:1000):

static int HospitalBeds = 240; // 床位数

也可以运行时增加床位,按键盘A即可(不用改代码),运行效果如下:
我也写了个疫情传播仿真程序

可见床位变多后,死亡率会降低,治愈人数大大提高,但仍然无法控制住疫情的发展。

“理想”情况1·没有潜伏期

可以这样配置:

// 0潜伏期
static float GenerateShadowDays() => 0;

运行效果如下:
我也写了个疫情传播仿真程序

可见就算潜伏期为0,由于没有及时就医,疫情仍会失去控制。

“理想”情况2·没有潜伏期、且立刻隔离就医

像那个Java版中,会先介绍一个“理想”情况,即感染即发病,发病即就就医。此种模型的参数,可以这样配置:

// 0潜伏期
static float GenerateShadowDays() => 0;
// 发病后,立即就医。
static float GenerateToHospitalDays() => 0;

在这种情况下,运行效果如下:
我也写了个疫情传播仿真程序

可见,由最初的5人,最终只感染了6人,理想情况下局势很快就被控制。当然这种情况是不存在的。

戴口罩出门

假如居民都戴口罩出门,可以用如下配置(也可以运行时按下M键):

static bool WearMask = true; // 一定戴口罩

运行效果如下:
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痞子衡嵌入式:痞子衡嵌入式半月刊 第 1 期

坚持了107天,疫情发展速度大大降低,但由于医疗资源的匮乏,死亡率仍然居高不下,最终仍会失去控制。

居民呆在家中不出门,且戴口罩

配置如下:

static bool WearMask = true; // 一定戴口罩
static double MoveWilling = 0.10f; // 每天只有10%的人愿意出门

运行效果如下:
我也写了个疫情传播仿真程序

病毒在最初的5人身上,只感染了2人。效率可谓惊人。

模拟现实模型

我想贴近现实,模拟一些现实情况,然后看看效果如何,我的脚本如下:

  1. 20天,不作任何控制
  2. 20天,全民戴口罩,移动意愿降低至50%,床位增加40个(模拟进入重大突发公共卫生事件Ⅰ级响应
  3. 25天,移动愿意降低至10%,床位增加80个(模拟火神山医院)
  4. 30天,床位再增加80个,共240个(模拟雷神山医院)

为了尽可能短地截取gif,我将时间缩短了,真实时间可能会和这个比例为1:2(也就是相当于前40天不作任何控制),脚本如下:

void StepDay()
{
    if (day < 20)
    {
        WearMask = false;
        MoveWilling = 0.9;
        HospitalBeds = 40;
    }
    if (day >= 20)
    {
        WearMask = true;
        MoveWilling = 0.5;
        HospitalBeds = 80;
    }
    if (day >= 25)
    {
        MoveWilling = 0.1;
        HospitalBeds = 160;
    }
    if (day >= 30)
    {
        HospitalBeds = 240;
    }

    // 其它代码
}

运行效果如下:
我也写了个疫情传播仿真程序

可见这真是与病毒的一部史诗级斗争。

20天,没有任何控制,病毒疯狂肆虐,前期只花了9天,就把医院给挤满了;

20之后,居民带上口罩,传播进度迅速下降,但由于潜伏期较长,发病人数仍然持续上升;

30天之后,由于5天前床位(医护资源)的跟进,发病人数增速降低;

35天后,发病人数开始下降;

68天后,除了医院中的病人,城市中已经没有病人;

78天,已经没有被病毒感染的人了。

总结

所有这些代码,我都上传到了我的博客数据网站,各们可以下载代码,通过LINQPad 6直接模拟运行,或者拷到Visual Studio中亦可。各位也可以或者提出您的想法,Github链接如下:
https://github.com/sdcb/blog-data/tree/master/2020/20200207-2019-ncov-simulate

写完这个东西,给我最大的感受就是震撼,模拟起来就是一些数据而已,但背后是千千万万有血有肉的病人和医务工作者,向那些伟大的“逆行者”们致敬!

从上面的数据也可以看出,任何单项指标做好,都是不能完全阻止疫情的。我们要相互信任,做好自己。我们能做的有:尽可能呆在家,别出门,就是对国家最好的贡献;出门一定要戴口罩,这样可以明显降低感染率。

喜欢的朋友请关注我的微信公众号:【DotNet骚操作】

我也写了个疫情传播仿真程序

最后,在新的一年里,祝大家阖家欢乐,鼠年大吉!

【WPF学习】第三十二章 执行命令

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原文地址:《我也写了个疫情传播仿真程序》 发布于2020-02-08

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