【MCJE原理剖析】瓜类生长详细原理剖析

温馨提示：

本文相对较为硬核；

阅读本文需要提前了解mc的一些机制有：区段，随机刻，游戏刻（gt）等；

同时专业读者可以提前了解概率论相关知识。

目录：

• 随机刻

• 南瓜生长原理

• 高效方案筛选

• 种植方式的选择

随机刻

不过在讲解之前，首先需要了解随机刻，因为在理论生成速度计算中需要用到。

在randomTickSpeed = 3的情况下，每gt区段内随机刻选中其中一个方块（记为事件A）的概率为：

注：这里是简单的二项分布 

不妨设在t游戏刻内，某一方块被随机刻选中的次数为事件T，事件T也服从二项分布，则在t游戏刻内，某一方块被选中的概率为：

这里验算一下：

一秒（20gt）内被选中至少一次：

五分钟内（6000gt）被选中至少一次：

946gt被选中至少一次：

这里和wiki（ https://minecraft.fandom.com/zh/wiki/%E5%88%BB ）的数据基本一致，如图所示。

  

南瓜生长原理:

接着来到重头戏，由于南瓜和西瓜的生长是共用的一个stem类，这里以南瓜生长为例，西瓜生长一样。由于只有梗成熟后才会结出瓜，这里不讲梗的生长过程（其实与小麦等作物相同）。废话不多说，直接上原理：

当南瓜梗被选中随机刻后:

1、首先判断南瓜梗处的光照是否≥9，如果<9，则南瓜不会生成。

2、接着计算生长速度Sg（Growth Speed），Sg初始化为1。具体如下:

       1）判断梗周围的耕地数目

              在以梗为中心的3*3的区域内，梗附着的耕地如果为干耕地Sg加1，湿耕地Sg加3，其毗邻的8个方块每块干耕地加1/4，每块湿耕地加3/4。

       2）判断梗周围相同梗

              如果南瓜梗毗邻只有一个方向（比如只有南北向，或者只有东西向）有南瓜梗，则对生长速度没有影响，如果两个方向都有南瓜梗或者斜角方向至少有一个南瓜梗，生长速度Sg直接减半。

3、获得该随机刻生成南瓜（记为事件B）的概率

      

      注：int表示向下取整

4、如果幸运，判断得到的是生成南瓜，则会在梗附近的四个方向随机选中一个方向生成南瓜，如果所选方向的方块不是空气或其下方不是泥土类方块，则会生成失败，且不会再去尝试在其他方向生成南瓜。

设有效生成方向有n个（n≤4），则最终生成率为：

由此可以总结对南瓜生成的影响较大的因素有光照强度、耕地数目及其湿润程度、相邻是否相同的梗和瓜生成方向。

 

以上是在一个随机刻内生成南瓜的原理。设在t游戏刻内，南瓜生成的次数为事件Tp，则

Tp也服从二项分布，根据二项分布的期望公式计算出Tp的期望为：

简单了说，E(Tp)就是单个梗的在t游戏刻内的生成的南瓜的数目。因此单个梗每小时（t=3600*20gt）的生成速度为：

高效方案筛选：

有了以上的理论，下面探讨高效的南瓜生长方案。

要提高南瓜的生成概率率，重点在增加湿润耕地数目、避免相邻相同的梗以及保证尽可能多的生成方向。

通过编程筛选出以下几个方案：

以排列1为例计算单梗的生长速度：

1、排列1：

（1）     计算生长速度Sg：

                附着湿润土地+3；4块毗邻湿润土地+4*(3/4)；没有相同梗，不减半

（2）     计算生成概率：

 

（3）     四个方向都可以生成南瓜，n = 4，最终生成概率为:

（4）     因此单梗生成南瓜的理论速度为：

（5）     为了便于比较，这里计算单位面积单梗生成南瓜的速度：

                注：此处每个梗平均占地4格（即4m^2）。

因此，单梗生成南瓜的理论速度：

单位面积单梗生成南瓜的速度：

 

2、排列2：

单梗生成南瓜的理论速度：

单位面积单梗生成南瓜的速度：

 

3、排列3：

单梗生成南瓜的理论速度：

单位面积单梗生成南瓜的速度：

4、还有一般瓜机常见的排列方式：

单梗生成南瓜的理论速度：

单位面积单梗生成南瓜的速度：

排列4的SdA仅供参考，但也显而易见，在相同的产量下，排列4对应实装机器的体积也是最大的，但这种排列方式目前看来不会被淘汰 。

值得注意的是：排列1和排列2进行比较，虽然排列2单位面积的梗的数量更多，但二者的单位面积单梗生成南瓜的速度是一样的。因此排列1是更为合理的选择，这也体现了合理密植的重要意义，于是就有了以下最高效的密植方式。

这样种植，南瓜梗和西瓜梗之间互不影响，且在相同的面积内得到了双倍的收益。经过实际测试在单个区块内所能实现的瓜机样机，其单梗生成南瓜的实测速度Spr ≈ 10.7 个/h（理论13.7个/h）, 其单梗生成西瓜片的实测速度Smr ≈ 50 个/h（注意是西瓜片，不是西瓜方块，如果折算成西瓜方块，则与南瓜的生长速度差不多）。

 

种植方式的选择：

这里只探讨排列5和排列4：

排列5的最大的优点就是可以做的体积很小，其生产效率很高，但比较推荐在单人生存中使用。虽然排列5有着高达10.7个/h的实测速度，但是其有一个致命的缺点，收集必须采用漏斗矿车，无法使用水流，因此其无缘与大型服务器。

在我个人电脑实测（CPU：i5-9300H，GPU：GTX1650），如果产量为南瓜1w/h，西瓜片4.6w/h的情况下，游戏的mspt在4~6之间浮动，平均在5左右。此外，采用漏斗矿车并不抗卸载，如果采用很多漏斗矿车，不仅会增加卡顿，而且维护漏斗矿车非常不方便，因此这种高密度排列比较适合于单人生存中，但如果服务器的南瓜用量不大且这些卡顿不在话下的话，1w+的南瓜产量也是可以用的，它的体积会小很多。

排列4虽然是以上几种情况中的单位面积单梗生成南瓜的速度最小的，但是排列4可以采用水流收集，且mspt只有2左右，卡顿相对小很多，适用于服务器的特大型瓜机。

 

总结：

相信你已经对南瓜和西瓜的原理了解清楚了，如果你是单人生存的话，推荐选择排列5进行瓜机设计；如果是特大型瓜机，应用于服务器的话，推荐排列4设计瓜机。