分段错误，同时在 C++ 中运行蒙特卡洛随机游走模拟

Question

我正在尝试模拟 2000 个粒子的随机游走，而一个边界能够使粒子绑定在其上并且仅执行有偏差的步骤。

当然有绑定解除绑定等的概率... 下面我有整个代码。 但是我收到段错误错误。 我在代码中放了一些打印语句，看看问题出在哪里。但什么都没有。但我发现奇怪的是，虽然种子是固定的，但输出语句的长度决定了循环，代码被压碎的地方。

我对这些问题完全没有经验，所以如果您对我能做什么有任何想法，将不胜感激。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;


const int pi=6;   
const int epsilon=10;


const int X=3000; 
const int Y=30; //length
const int time_steps=100000;
const int N=2000; // number of molecules

int kinesins[N][3]={0};//[X,Y,bound or not]
int grid[X][Y][2]={0};

void place_kinesins(){
    for (int i=0; i<N;i++){
        int x= rand()%X;
        int y= (rand()%(Y-2))+2;
        if (grid[x][y][0]==0){
            kinesins[i][0]=x;
            kinesins[i][1]=y;
            kinesins[i][2]=0;
            grid[x][y][0]=1;
        }else{i--;}
    }   
}
void create_boundaries(){
    for(int i=0;i<Y;i++){
        grid[0][i][1]=-1;
        grid[X-1][i][1]=-3;
    
    }
    for (int i=0; i<X; i++){
        grid[i][Y-1][1]=-2;
        }
}
void create_filament(){ //in order to create binding affinity.
    for(int i=0; i<X;i++){
        grid[i][1][1]=pi;   
    }
}

void step(int kinesin, int x_step, int y_step){
    int x=kinesins[kinesin][0];
    int y=kinesins[kinesin][1];
    int x_end=x+x_step;
    int y_end=y+y_step;
    if (grid[x_end][y_end][0]==0){      
        grid[x][y][0]=0;
        kinesins[kinesin][0]=x_end;
        kinesins[kinesin][1]=y_end;
        grid[x_end][y_end][0]=1;
    }

}                                   

void bound(int kinesin){
    int roll=rand()%10000 ;
    if (roll<epsilon){
        kinesins[kinesin][2]=0;
        step(kinesin,0,1);
    }else{
        if (roll%63==0){                        //controls the binding rate speed
            step(kinesin, 1,0);
        };
    }
}

void unbound(int kinesin){
    cout<<"1";
    int x= kinesins[kinesin][0];
    int y= kinesins[kinesin][1];
    
    int type= grid[x][y][1];
    
    switch(type){
        case 0:{
        cout<<"2";
            int roll=rand()%4;
            
            switch(roll){
                
                case 0:
                    step(kinesin,-1,0);
                    break;
                case 1:
                    step(kinesin,1,0);
                    break;
                case 2:
                    step(kinesin,0,1);
                    break;
                case 3:             
                    step(kinesin,0,-1);
                    break;
            }
            break;
            }
        case -1:
            step(kinesin,1,0);
            break;
        case -2:
            step(kinesin,0,-1);
            break;
        case -3:
            step(kinesin,-1,0);
            break;
        default:
            int roll=rand()%10000;
            if(roll<grid[x][y][1]){kinesins[kinesin][2]=1;}
            else{ if(roll%2==0){step(kinesin,0,1);}}
    }
}



void kinesin_move(int kinesin){
    cout<<" "<<kinesins[kinesin][0]<<kinesins[kinesin][1];
    if (kinesins[kinesin][2]==0){ 
        unbound(kinesin);
    }else{
    cout<<"3";
        bound(kinesin);
    }

}



        
        
void simulation(){
    
    
    
    for(int j=7000; j<time_steps;j++){
    cout<<endl<< j<<"  "<<endl;
        
        for (int kin=0; kin<N; kin++){
            cout<<kin;
            kinesin_move(kin);
            cout<<"E  " ;
            }   
                
    }
    
}




void programm(){
    srand(1);
    create_boundaries();
    create_filament();
    cout<<"Filament done"<<endl;
    place_kinesins();
    cout<<"Kines placed"<<endl;
    simulation();

}


int main(){
    programm();
    return 0;
}

Answer 1

问题：

在函数 step 中，您正在访问数组 grid 的键，这会产生未定义的行为和分段错误。

这可以证明在if (grid[x_end][y_end][0]==0)之前添加断言：

   if(!(x_end < X && x_end >= 0))
        std::cerr << x_end << std::endl;
    assert(x_end < X && x_end >= 0);
    if (grid[x_end][y_end][0]==0){
        grid[x][y][0]=0;
        kinesins[kinesin][0]=x_end;
        kinesins[kinesin][1]=y_end;
        grid[x_end][y_end][0]=1;
    }

输出：

3000
Assertion failed: x_end < X && x_end >= 0 main.cpp line 57

This application has requested the Runtime to terminate it in an unusual way.

解决方案：

您必须在每次调用之前检查 step 的参数不会使其脱离债券。

其他信息：

1. using namespace std; 被认为是一种不好的做法（更多信息here）。
2. rand 分布不均匀。您可能想改用<random> 库（更多信息here）。
3. 全局变量不好（更多信息here）。
4. 您可能希望使用 std::array 而不是原始的 C 样式数组。