教程:甘蔗种植

本教程介绍了如何大量、高效地种植甘蔗，以及如何将此过程自动化，以实现持续产出。

甘蔗简介

甘蔗是一种需要种植在水旁边的作物，依靠随机刻生长。

甘蔗可以用来合成纸和糖；前者可以用来合成烟花火箭、书等物品，后者可以用于酿造等。这些用途中，烟花火箭作为鞘翅飞行的动力，需求量可能较大。

获取首个甘蔗

在进入后续内容前，首先需要获取至少一个甘蔗。甘蔗零散生成于各群系的水体旁边；不过，在沼泽或沙漠中的水体周围找到甘蔗的可能性更高。一般而言，只需随意探索地图，就可以找到少量甘蔗了。

如果确实找不到自然生成的甘蔗，可以考虑向流浪商人购买，不过这通常并不划算。

生长机制

甘蔗需要种植在沙子、泥土等方块上，且上述方块必须与水、含水方块或霜冰相邻。甘蔗的生长速度与其种植在的方块无关。

甘蔗依靠随机刻生长。一株甘蔗的最高方块会记录其累积收到的随机刻数目，当累积收到16次随机刻后即会生长一格。自然生长的甘蔗总高度不超过三格。甘蔗生长不需要光照。

在基岩版中，可以使用骨粉催熟甘蔗。

农田布置

一种紧凑的布局

如前所述，甘蔗需要种植在水、含水方块或霜冰旁边。显然，按照此规则，一个水方块周围最多只能放置4个甘蔗，也就是说，甘蔗田中至多只能有⁴⁄₅的甘蔗。图中给出了一种达到最大密度的布局，不过这种布置铺设起来较为麻烦。另一种常见的布局是将水按条状放置，这样子铺设起来比较方便，但种植密度也降低到了²⁄₃。

除了农田布局以外，还需要考虑选用何种方块。如要防止玩家或物品落入水中，可在水上铺设睡莲等，或使用含水的上半台阶等代替；如要在下方铺设收集铁轨等其他装置，可用含水的下半台阶等代替水方块；如下方要布置移动装置，可用含水的树叶代替水源、用苔藓块作为甘蔗的基底方块，以避免被黏液块拉动。

自动化设计

尽管在小尺寸的甘蔗农场中可以手动或半自动收割，对于较大或需长期运行的甘蔗农场，全自动收割往往更为合适。只要收割时保留最底层的甘蔗，这类自动农场不需要补种。

检测式

检测式自动装置通过侦测器等装置检测甘蔗生长，随后用活塞等装置破坏长出的甘蔗。

检测式装置能在甘蔗长出后立即收割，故其效率可以接近理论最大值；然而，为达到这一效率，需要为每株甘蔗都配备检测、收割装置，这需要较多的材料与空间。

设计A

设计A是一种检测第三格的单片装置。当甘蔗长至第三格时，侦测器激活，使活塞推出，从而破坏长出的甘蔗。该装置需要反向堆叠；如同向堆叠，红石线会相互连接，导致多个单元同时激活。

设计B^[仅Java版]

设计B是设计A的可同向堆叠版本。由于使用了半连接性，该装置仅适用于Java版。

设计C^{[仅基岩版]}

设计C是设计A的可同向堆叠版本。由于利用了基岩版活塞的“完全推拉”性质，该装置仅适用于基岩版。

周期式

双向收割飞行器

折返装置

周期式收割装置不试图检测每株甘蔗的生长，而是定时收割甘蔗。

这类设计不需要配备检测装置；此外，由于不需要单独收割每株甘蔗，这类收割装置可以用黏液块并联多株作物，或者使用双向或四向飞行器收割。因此，尤其对于大型农场，周期式设计通常更为简单，成本也更低，尽管由于不能及时收割每一株甘蔗，其效率难以达到理论最大值。

右图是一种简单的单片双向飞行器，以及与之配套的折返装置。折返装置中，飞行器将要进入的位置以浅色标记。

收割周期

甘蔗产率与周期的关系曲线

周期式设计中，相当重要的设计参数是启动收割装置的周期。最佳周期需要对甘蔗的生长与收割作一些复杂的理论分析才能求得。如无法理解，可直接在本节的最后查阅最终结论。

按相对于未生长所需的随机刻数量计，并将已长出的甘蔗按16个随机刻计，一株甘蔗的状态可视为从0到32的随机变量，其分布列可用33元的列向量$s$表示。

在Java版中，每游戏刻在子区块内有3次随机刻尝试，每次尝试有$p=\frac{3}{4096}$的概率选中甘蔗并使其状态加1，这相当于对其状态左乘上转移矩阵$A={\left[\begin{array}{cccc}1-p& & & \\ p& \ddots & & \\ & \ddots & 1-p& \\ & & p& 1\end{array}\right]}_{33\times 33}$。因此，每周期中，经过$t$游戏刻后，甘蔗经过生长，得到的新状态应为$Gs=A^{3t}s$。在基岩版中，随机刻的机制稍有差异，但由于两种机制在时间较大时均收敛到泊松分布，可以认为新状态近似为$Gs=A^{2.5t}s$。

周期末尾会收割甘蔗；此时，甘蔗如已长成（即其状态大于等于16），其状态在收割后归零，否则保持原样。这相当于对状态左乘转移矩阵$H={\left[\begin{array}{cc}{I}_{16}& J\\ O& O\end{array}\right]}_{33\times 33}$，其中$J=\left[\begin{array}{ccc}1& \cdots & 1\\ O& \cdots & O\end{array}\right]$。因此，每周期后，甘蔗的状态转移至$Ts=HGs$。

在长时间运行后，农场内甘蔗的状态将收敛到特定值$s_0=\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }{T}^{n}s$。该值可通过模拟若干次循环后取近似获得，或根据$T{s}_0=s_0$求解。解出该关系后，左乘一个生长矩阵，再根据状态统计长出一格或两格的概率，即可计算出单周期的理论产量，除以周期用时（或加上因收割占用的时间）即为产率。

本节开头的图表是按照上述思路，根据Java版的数据通过程序计算得到的产率曲线，其中收割占时为10t（飞行器的常见占时）。可以看出，限高为2的情况下，曲线有三个极大值点；其中，周期663游戏刻（33.15秒）的产率最高且接近理论产率3.3，但此周期太短，不是很实用；24718游戏刻（1,235.9秒）和49253游戏刻（2,462.65秒）的产率均为约2.6，不过后者的产率稍大一些。这两种周期就比较可行了。在基岩版中，在周期较长时可单纯看作随机刻速率不同，因而得到调整后的最优周期应为29662游戏刻（1,483.1秒）和59104游戏刻（2,955.2秒）。

最终结论：在Java版中，最优周期为49253游戏刻（2,462.65秒）或24718游戏刻（1,235.9秒）；在基岩版中，最优周期为59104游戏刻（2,955.2秒）或29662游戏刻（1,483.1秒）。

骨粉催熟

通过使用骨粉催熟甘蔗，配合快速的收割装置，可以快速获取大量甘蔗。不过，这类装置需要消耗大量骨粉，因此需要有合适的骨粉生产装置来供应。