Python實(shí)現(xiàn)自動(dòng)玩貪吃蛇程序

更新時(shí)間：2022年01月05日 16:31:46 作者：嗨學(xué)編程

這篇文章主要介紹了通過(guò)Python實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易的自動(dòng)玩貪吃蛇游戲的小程序，文中的示例代碼講解詳細(xì)，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)一學(xué)

實(shí)現(xiàn)效果

先看看效果

這比我手動(dòng)的快多了，而且是單機(jī)的，自動(dòng)玩沒(méi)惹罵我，哈哈，多人游戲整個(gè)自動(dòng)玩會(huì)被罵死~

代碼

沒(méi)裝軟件的先安裝一下軟件，沒(méi)裝模塊的安裝一下pygame模塊。

pip install pygame

導(dǎo)入模塊

import pygame,sys,time,random
from pygame.locals import *

定義顏色變量

redColour = pygame.Color(255,0,0)
blackColour = pygame.Color(0,0,0)
whiteColour = pygame.Color(255,255,255)
greenColour = pygame.Color(0,255,0)
headColour = pygame.Color(0,119,255)

在所有后續(xù)的除法中，為預(yù)防pygame輸出出現(xiàn)偏差，必須取除數(shù)(//)而不是單純除法(/)

程序界面

第0行，HEIGHT行，第0列，WIDTH列為圍墻，所以實(shí)際大小是13*13

IGHT = 15
WIDTH = 15
FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH
# 蛇頭位于snake數(shù)組的第一個(gè)元素
HEAD = 0

用數(shù)字代表不同的對(duì)象，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)時(shí)矩陣上每個(gè)格子會(huì)處理成到達(dá)食物的路徑長(zhǎng)度，因此這三個(gè)變量間需要有足夠大的間隔(>HEIGHT*WIDTH)來(lái)互相區(qū)分，小寫(xiě)一般是坐標(biāo)，大寫(xiě)代表常量。

FOOD = 0
UNDEFINED = (HEIGHT + 1) * (WIDTH + 1)
SNAKE = 2 * UNDEFINED

snake是一維數(shù)組，對(duì)應(yīng)元素直接加上以下值就表示向四個(gè)方向移動(dòng)。

LEFT = -1
RIGHT = 1
UP = -WIDTH # 一維數(shù)組，所以需要整個(gè)寬度都加上才能表示上下移動(dòng)。
DOWN = WIDTH

錯(cuò)誤碼

ERR = -2333

用一維數(shù)組來(lái)表示二維的東西，board表示蛇運(yùn)動(dòng)的矩形場(chǎng)地，初始化蛇頭在(1,1)的地方，初始蛇長(zhǎng)度為1。

board = [0] * FIELD_SIZE #[0,0,0,……]
snake = [0] * (FIELD_SIZE+1)
snake[HEAD] = 1*WIDTH+1
snake_size = 1

與上面變量對(duì)應(yīng)的臨時(shí)變量，蛇試探性地移動(dòng)時(shí)使用。

tmpboard = [0] * FIELD_SIZE
tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE+1)
tmpsnake[HEAD] = 1*WIDTH+1
tmpsnake_size = 1

food:食物位置初始在(4, 7)，best_move: 運(yùn)動(dòng)方向。

food = 4 * WIDTH + 7
best_move = ERR

運(yùn)動(dòng)方向數(shù)組，游戲分?jǐn)?shù)(蛇長(zhǎng))

mov = [LEFT, RIGHT, UP, DOWN]                                           
score = 1

檢查一個(gè)cell有沒(méi)有被蛇身覆蓋，沒(méi)有覆蓋則為free，返回true 。

def is_cell_free(idx, psize, psnake):
    return not (idx in psnake[:psize])

檢查某個(gè)位置idx是否可向move方向運(yùn)動(dòng)

def is_move_possible(idx, move):
    flag = False
    if move == LEFT:
        #因?yàn)閷?shí)際范圍是13*13,[1,13]*[1,13]，所以idx為1時(shí)不能往左跑，此時(shí)取余為1所以>1
        flag = True if idx%WIDTH > 1 else False
    elif move == RIGHT:
        #這里的<WIDTH-2跟上面是一樣的道理
        flag = True if idx%WIDTH < (WIDTH-2) else False
    elif move == UP:
        #這里向上的判斷畫(huà)圖很好理解，因?yàn)樵赱1,13]*[1,13]的實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍外，還有個(gè)
        #大框是圍墻，就是之前說(shuō)的那幾個(gè)行列，下面判斷向下運(yùn)動(dòng)的條件也是類(lèi)似的
        flag = True if idx > (2*WIDTH-1) else False
    elif move == DOWN:
        flag = True if idx < (FIELD_SIZE-2*WIDTH) else False
    return flag

重置board

board_BFS后，UNDEFINED值都變?yōu)榱说竭_(dá)食物的路徑長(zhǎng)度。

如需要還原，則要重置它。

def board_reset(psnake, psize, pboard):
    for i in range(FIELD_SIZE):
        if i == food:
            pboard[i] = FOOD
        elif is_cell_free(i, psize, psnake): # 該位置為空
            pboard[i] = UNDEFINED
        else: # 該位置為蛇身
            pboard[i] = SNAKE

廣度優(yōu)先搜索遍歷整個(gè)board，計(jì)算出board中每個(gè)非SNAKE元素到達(dá)食物的路徑長(zhǎng)度。

def board_BFS(pfood, psnake, pboard):
    queue = []
    queue.append(pfood)
    inqueue = [0] * FIELD_SIZE
    found = False
    # while循環(huán)結(jié)束后，除了蛇的身體，
    # 其它每個(gè)方格中的數(shù)字為從它到食物的曼哈頓間距
    while len(queue)!=0: 
        idx = queue.pop(0)#初始時(shí)idx是食物的坐標(biāo) 
        if inqueue[idx] == 1: continue
        inqueue[idx] = 1
        for i in range(4):#左右上下
            if is_move_possible(idx, mov[i]):
                if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:
                    found = True
                if pboard[idx+mov[i]] < SNAKE: # 如果該點(diǎn)不是蛇的身體
                    if pboard[idx+mov[i]] > pboard[idx]+1:#小于的時(shí)候不管，不然會(huì)覆蓋已有的路徑數(shù)據(jù)。
                        pboard[idx+mov[i]] = pboard[idx] + 1
                    if inqueue[idx+mov[i]] == 0:
                        queue.append(idx+mov[i])
    return found

從蛇頭開(kāi)始，根據(jù)board中元素值，從蛇頭周?chē)?個(gè)領(lǐng)域點(diǎn)中選擇最短路徑。

def choose_shortest_safe_move(psnake, pboard):
    best_move = ERR
    min = SNAKE
    for i in range(4):
        if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]<min:
          #這里判斷最小和下面的函數(shù)判斷最大，都是先賦值，再循環(huán)互相比較
            min = pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]
            best_move = mov[i]
    return best_move

檢查是否可以追著蛇尾運(yùn)動(dòng)，即蛇頭和蛇尾間是有路徑的，為的是避免蛇頭陷入死路。虛擬操作，在tmpboard,tmpsnake中進(jìn)行。

def is_tail_inside():
    global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
    tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = 0 # 虛擬地將蛇尾變?yōu)槭澄?因?yàn)槭翘摂M的，所以在tmpsnake,tmpboard中進(jìn)行)
    tmpboard[food] = SNAKE # 放置食物的地方，看成蛇身
    result = board_BFS(tmpsnake[tmpsnake_size-1], tmpsnake, tmpboard) # 求得每個(gè)位置到蛇尾的路徑長(zhǎng)度
    for i in range(4): # 如果蛇頭和蛇尾緊挨著，則返回False。即不能follow_tail，追著蛇尾運(yùn)動(dòng)了
        if is_move_possible(tmpsnake[HEAD], mov[i]) and tmpsnake[HEAD]+mov[i]==tmpsnake[tmpsnake_size-1] and tmpsnake_size>3:
            result = False
    return result

讓蛇頭朝著蛇尾運(yùn)行一步，不管蛇身阻擋，朝蛇尾方向運(yùn)行。

def follow_tail():
    global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
    tmpsnake_size = snake_size
    tmpsnake = snake[:]
    board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 重置虛擬board
    tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = FOOD # 讓蛇尾成為食物
    tmpboard[food] = SNAKE # 讓食物的地方變成蛇身
    board_BFS(tmpsnake[tmpsnake_size-1], tmpsnake, tmpboard) # 求得各個(gè)位置到達(dá)蛇尾的路徑長(zhǎng)度
    tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = SNAKE # 還原蛇尾
    return choose_longest_safe_move(tmpsnake, tmpboard) # 返回運(yùn)行方向(讓蛇頭運(yùn)動(dòng)1步)

在各種方案都不行時(shí)，隨便找一個(gè)可行的方向來(lái)走(1步)

def any_possible_move():
    global food , snake, snake_size, board
    best_move = ERR
    board_reset(snake, snake_size, board)
    board_BFS(food, snake, board)
    min = SNAKE

    for i in range(4):
        if is_move_possible(snake[HEAD], mov[i]) and board[snake[HEAD]+mov[i]]<min:
            min = board[snake[HEAD]+mov[i]]
            best_move = mov[i]
    return best_move

轉(zhuǎn)換數(shù)組函數(shù)

def shift_array(arr, size):
    for i in range(size, 0, -1):
        arr[i] = arr[i-1]

def new_food():#隨機(jī)函數(shù)生成新的食物
    global food, snake_size
    cell_free = False
    while not cell_free:
        w = random.randint(1, WIDTH-2)
        h = random.randint(1, HEIGHT-2)
        food = WIDTH*h + w
        cell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)
    pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))

真正的蛇在這個(gè)函數(shù)中，朝pbest_move走1步。

def make_move(pbest_move):
    global snake, board, snake_size, score
    shift_array(snake, snake_size)
    snake[HEAD] += pbest_move
    p = snake[HEAD]
    for body in snake:#畫(huà)蛇，身體，頭，尾
      pygame.draw.rect(playSurface,whiteColour,Rect(18*(body//WIDTH), 18*(body%WIDTH),18,18))
    pygame.draw.rect(playSurface,greenColour,Rect(18*(snake[snake_size-1]//WIDTH),18*(snake[snake_size-1]%WIDTH),18,18))
    pygame.draw.rect(playSurface,headColour,Rect(18*(p//WIDTH), 18*(p%WIDTH),18,18))
    #下面一行是把初始情況會(huì)出現(xiàn)的第一個(gè)白塊bug填掉
    pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,18,18))
    # 刷新pygame顯示層
    pygame.display.flip() 
    
    # 如果新加入的蛇頭就是食物的位置
    # 蛇長(zhǎng)加1，產(chǎn)生新的食物，重置board(因?yàn)樵瓉?lái)那些路徑長(zhǎng)度已經(jīng)用不上了)
    if snake[HEAD] == food:
        board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇頭
        snake_size += 1
        score += 1
        if snake_size < FIELD_SIZE: new_food()
    else: # 如果新加入的蛇頭不是食物的位置
        board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇頭
        board[snake[snake_size]] = UNDEFINED # 蛇尾變?yōu)閁NDEFINED，黑色
        pygame.draw.rect(playSurface,blackColour,Rect(18*(snake[snake_size]//WIDTH),18*(snake[snake_size]%WIDTH),18,18))
        # 刷新pygame顯示層
        pygame.display.flip()

虛擬地運(yùn)行一次，然后在調(diào)用處檢查這次運(yùn)行可否可行，可行才真實(shí)運(yùn)行。

虛擬運(yùn)行吃到食物后，得到虛擬下蛇在board的位置。

def virtual_shortest_move():
    global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, food
    tmpsnake_size = snake_size
    tmpsnake = snake[:] # 如果直接tmpsnake=snake，則兩者指向同一處內(nèi)存
    tmpboard = board[:] # board中已經(jīng)是各位置到達(dá)食物的路徑長(zhǎng)度了，不用再計(jì)算
    board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)
    
    food_eated = False
    while not food_eated:
        board_BFS(food, tmpsnake, tmpboard)    
        move = choose_shortest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)
        shift_array(tmpsnake, tmpsnake_size)
        tmpsnake[HEAD] += move # 在蛇頭前加入一個(gè)新的位置
        # 如果新加入的蛇頭的位置正好是食物的位置
        # 則長(zhǎng)度加1，重置board，食物那個(gè)位置變?yōu)樯叩囊徊糠?SNAKE)
        if tmpsnake[HEAD] == food:
            tmpsnake_size += 1
            board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 虛擬運(yùn)行后，蛇在board的位置
            tmpboard[food] = SNAKE
            food_eated = True
        else: # 如果蛇頭不是食物的位置，則新加入的位置為蛇頭，最后一個(gè)變?yōu)榭崭?
            tmpboard[tmpsnake[HEAD]] = SNAKE
            tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED

如果蛇與食物間有路徑，則調(diào)用本函數(shù)。

def find_safe_way():
    global snake, board
    safe_move = ERR
    # 虛擬地運(yùn)行一次，因?yàn)橐呀?jīng)確保蛇與食物間有路徑，所以執(zhí)行有效
    # 運(yùn)行后得到虛擬下蛇在board中的位置，即tmpboard
    virtual_shortest_move() # 該函數(shù)唯一調(diào)用處
    if is_tail_inside(): # 如果虛擬運(yùn)行后，蛇頭蛇尾間有通路，則選最短路運(yùn)行(1步)
        return choose_shortest_safe_move(snake, board)
    safe_move = follow_tail() # 否則虛擬地follow_tail 1步，如果可以做到，返回true
    return safe_move

初始化pygame 模塊

pygame.init()

定義一個(gè)變量用來(lái)控制游戲速度

fpsClock = pygame.time.Clock()

創(chuàng)建pygame顯示層

playSurface = pygame.display.set_mode((270,270))
pygame.display.set_caption('貪吃蛇')

繪制pygame顯示層

playSurface.fill(blackColour)

初始化食物

pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))

while True:
    for event in pygame.event.get():#循環(huán)監(jiān)聽(tīng)鍵盤(pán)和退出事件
        if event.type == QUIT:#如果點(diǎn)了關(guān)閉
            print(score)#游戲結(jié)束后打印分?jǐn)?shù)
            pygame.quit()
            sys.exit()
        elif event.type == KEYDOWN:#如果esc鍵被按下
            if event.key==K_ESCAPE:
                print(score)#游戲結(jié)束后打印分?jǐn)?shù)
                pygame.quit()
                sys.exit()
    # 刷新pygame顯示層
    pygame.display.flip()  
    #畫(huà)圍墻，255,255,0是黃色，邊框是36是因?yàn)?，pygame矩形是以邊為初始，向四周填充邊框
    pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,270,270),36)
    # 重置距離
    board_reset(snake, snake_size, board)
    # 如果蛇可以吃到食物，board_BFS返回true
    # 并且board中除了蛇身(=SNAKE)，其它的元素值表示從該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到食物的最短路徑長(zhǎng)
    if board_BFS(food, snake, board):
        best_move  = find_safe_way() # find_safe_way的唯一調(diào)用處
    else:
        best_move = follow_tail()
    if best_move == ERR:
        best_move = any_possible_move()
    # 上面一次思考，只得出一個(gè)方向，運(yùn)行一步
    if best_move != ERR: make_move(best_move)
    else:
        print(score)#游戲結(jié)束后打印分?jǐn)?shù)
        break
    # 控制游戲速度
    fpsClock.tick(20)#20看上去速度正好

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