python贪吃蛇编程代码(python编程)
各位老铁们好,相信很多人对python贪吃蛇编程代码都不是特别的了解,因此呢,今天就来为大家分享下关于python贪吃蛇编程代码以及python编程的问题知识,还望可以帮助大家,解决大家的一些困惑,下面一起来看看吧!
如何用Python写一个贪吃蛇AI
前言
这两天在网上看到一张让人涨姿势的图片,图片中展示的是贪吃蛇游戏,估计大部分人都玩过。但如果仅仅是贪吃蛇游戏,那么它就没有什么让人涨姿势的地方了。问题的关键在于,图片中的贪吃蛇真的很贪吃XD,它把矩形中出现的食物吃了个遍,然后华丽丽地把整个矩形填满,真心是看得赏心悦目。作为一个CSer,第一个想到的是,这东西是写程序实现的(因为,一般人干不出这事。果断是要让程序来干的)第二个想到的是,写程序该如何实现,该用什么算法?既然开始想了,就开始做。因为Talk is cheap,要show me the code才行。(从耗子叔那学来的)
开始之前,让我们再欣赏一下那只让人涨姿势的贪吃蛇吧:(如果下面的动态图片浏览效果不佳的话,可以右键保存下来查看)
语言选择
Life is short, use python!所以,根本就没多想,直接上python。
最初版本
先让你的程序跑起来
首先,我们第一件要做的就是先不要去分析这个问题。你好歹先写个能运行起来的贪吃蛇游戏,然后再去想AI部分。这个应该很简单, cc++也就百来行代码(如果我没记错的话。不弄复杂界面,直接在控制台下跑), python就更简单了,去掉注释和空行,5、60行代码就搞定了。而且,最最关键的,这个东西网上肯定写滥了,你没有必要重复造轮子,去弄一份来按照你的意愿改造一下就行了。
简单版本
我觉得直接写perfect版本不是什么好路子。因为perfect版本往往要考虑很多东西,直接上来就写这个一般是bug百出的。所以,一开始我的目标仅仅是让程序去控制贪吃蛇运动,让它去吃食物,仅此而已。现在让我们来陈述一下最初的问题:
1
2
在一个矩形中,每一时刻有一个食物,贪吃蛇要在不撞到自己的条件下,
找到一条路(未必要最优),然后沿着这条路运行,去享用它的美食
我们先不去想蛇会越来越长这个事实,问题基本就是,给你一个起点(蛇头)和一个终点(食物),要避开障碍物(蛇身),从起点找到一条可行路到达终点。我们可以用的方法有:
BFS
DFS
A*
只要有选择,就先选择最简单的方案,我们现在的目标是要让程序先跑起来,优化是后话。so,从BFS开始。我们最初将蛇头位置放入队列,然后只要队列非空,就将队头位置出队,然后把它四领域内的4个点放入队列,不断地循环操作,直到到达食物的位置。这个过程中,我们需要注意几点:1.访问过的点不再访问。 2.保存每个点的父结点(即每个位置是从哪个位置走到它的,这样我们才能把可行路径找出来)。3.蛇身所在位置和四面墙不可访问。
通过BFS找到食物后,只需要让蛇沿着可行路径运动即可。这个简单版本写完后,贪吃蛇就可以很欢快地运行一段时间了。看图吧:(不流畅的感觉来自录屏软件@_@)
为了尽量保持简单,我用的是curses模块,直接在终端进行绘图。从上面的动态图片可以看出,每次都单纯地使用BFS,最终有一天,贪吃蛇会因为这种不顾后果的短视行为而陷入困境。而且,即使到了那个时候,它也只会BFS一种策略,导致因为当前看不到目标(食物),认为自己这辈子就这样了,破罐子破摔,最终停在它人生中的某一个点,不再前进。(我好爱讲哲理XD)
BFS+Wander
上一节的简单版本跑起来后,我们认识到,只教贪吃蛇一种策略是不行的。它这么笨一条蛇,你不多教它一点,它分分钟就会挂掉的。所以,我写了个Wander函数,顾名思义,当贪吃蛇陷入困境后,就别让它再BFS了,而是让它随便四处走走,散散心,思考一下人生什么的。这个就好比你困惑迷茫的时候还去工作,效率不佳不说,还可能阻碍你走出困境;相反,这时候你如果放下手中的工作,停下来,出去旅个游什么的。回来时,说不定就豁然开朗,土地平旷,屋舍俨然了。
Wander函数怎么写都行,但是肯定有优劣之分。我写了两个版本,一个是在可行的范围内,朝随机方向走随机步。也就是说,蛇每次运动的方向是随机出来的,总共运动的步数也是随机的。Wander完之后,再去BFS一下,看能否吃到食物,如果可以那就皆大欢喜了。如果不行,说明思考人生的时间还不够,再Wander一下。这样过程不断地循环进行。可是就像“随机过程随机过”一样,你“随机Wander就随机挂”。会Wander的蛇确实能多走好多步。可是有一天,它就会把自己给随机到一条死路上了。陷入困境还可以Wander,进入死胡同,那可没有回滚机制。所以,第二个版本的Wander函数,我就让贪吃蛇贪到底。在BFS无解后,告诉蛇一个步数step(随机产生step),让它在空白区域以S形运动step步。这回运动方向就不随机了,而是有组织有纪律地运动。先看图,然后再说说它的问题:
没错,最终还是挂掉了。S形运动也是无法让贪吃蛇避免死亡的命运。贪吃蛇可以靠S形运动多存活一段时间,可是由于它的策略是:
1
2
3
4
5
while没有按下ESC键:
if蛇与食物间有路径:
走起,吃食物去
else:
Wander一段时间
问题就出在蛇发现它自己和食物间有路径,就二话不说跑去吃食物了。它没有考虑到,你这一去把食物给吃了后形成的局势(蛇身布局),完全就可能让你挂掉。(比如进入了一个自己蛇身围起来的封闭小空间)
so,为了能让蛇活得久一些,它还要更高瞻远瞩才行。
高瞻远瞩版本
我们现在已经有了一个比较低端的版本,而且对问题的认识也稍微深入了一些。现在可以进行一些比较慎密和严谨的分析了。首先,让我们罗列一些问题:(像头脑风暴那样,想到什么就写下来即可)
蛇和食物间有路径直接就去吃,不可取。那该怎么办?
如果蛇去吃食物后,布局是安全的,是否就直接去吃?(这样最优吗?)
怎样定义布局是否安全?
蛇和食物之间如果没有路径,怎么办?
最短路径是否最优?(这个明显不是了)
那么,如果布局安全的情况下,最短路径是否最优?
除了最短路径,我们还可以怎么走?S形?最长?
怎么应对蛇身越来越长这个问题?
食物是随机出现的,有没可能出现无解的布局?
暴力法(brute force)能否得到最优序列?(让贪吃蛇尽可能地多吃食物)
只要去想,问题还挺多的。这时让我们以面向过程的思想,带着上面的问题,把思路理一理。一开始,蛇很短(初始化长度为1),它看到了一个食物,使用BFS得到矩形中每个位置到达食物的最短路径长度。在没有蛇身阻挡下,就是曼哈顿距离。然后,我要先判断一下,贪吃蛇这一去是否安全。所以我需要一条虚拟的蛇,它每次负责去探路。如果安全,才让真正的蛇去跑。当然,虚拟的蛇是不会绘制出来的,它只负责模拟探路。那么,怎么定义一个布局是安全的呢?如果你把文章开头那张动态图片中蛇的销魂走位好好的看一下,会发现即使到最后蛇身已经很长了,它仍然没事一般地走出了一条路。而且,是跟着蛇尾走的!嗯,这个其实不难解释,蛇在运动的过程中,消耗蛇身,蛇尾后面总是不断地出现新的空间。蛇短的时候还无所谓,当蛇一长,就会发现,要想活下来,基本就只能追着蛇尾跑了。在追着蛇尾跑的过程中,再去考虑能否安全地吃到食物。(下图是某次BFS后,得到的一个布局, 0代表食物,数字代表该位置到达食物的距离,+号代表蛇头,*号代表蛇身,-号代表蛇尾,#号代表空格,外面的一圈#号代表围墙)
1
2
3
4
5
6
7
#######
# 0 1 2 3 4#
# 1 2 3# 5#
# 2 3 4- 6#
# 3+** 7#
# 4 5 6 7 8#
#######
经过上面的分析,我们可以将布局是否安全定义为蛇是否可以跟着蛇尾运动,也就是蛇吃完食物后,蛇头和蛇尾间是否存在路径,如果存在,我就认为是安全的。
OK,继续。真蛇派出虚拟蛇去探路后,发现吃完食物后的布局是安全的。那么,真蛇就直奔食物了。等等,这样的策略好吗?未必。因为蛇每运动一步,布局就变化一次。布局一变就意味着可能存在更优解。比如因为蛇尾的消耗,原本需要绕路才能吃到的食物,突然就出现在蛇眼前了。所以,真蛇走一步后,更好的做法是,重新做BFS。然后和上面一样进行安全判断,然后再走。
接下来我们来考虑一下,如果蛇和食物之间不存在路径怎么办?上文其实已经提到了做法了,跟着蛇尾走。只要蛇和食物间不存在路径,蛇就一直跟着蛇尾走。同样的,由于每走一步布局就会改变,所以每走一步就重新做BFS得到最新布局。
好了,问题又来了。如果蛇和食物间不存在路径且蛇和蛇尾间也不存在路径,怎么办?这个我是没办法了,选一步可行的路径来走就是了。还是一个道理,每次只走一步,更新布局,然后再判断蛇和食物间是否有安全路径;没有的话,蛇头和蛇尾间是否存在路径;还没有,再挑一步可行的来走。
上面列的好几个问题里都涉及到蛇的行走策略,一般而言,我们会让蛇每次都走最短路径。这是针对蛇去吃食物的时候,可是蛇在追自己的尾巴的时候就不能这么考虑了。我们希望的是蛇头在追蛇尾的过程中,尽可能地慢。这样蛇头和蛇尾间才能腾出更多的空间,空间多才有得发展。所以蛇的行走策略主要分为两种:
1
2
1.目标是食物时,走最短路径
2.目标是蛇尾时,走最长路径
那第三种情况呢?与食物和蛇尾都没路径存在的情况下,这个时候本来就只是挑一步可行的步子来走,最短最长关系都不大了。至于人为地让蛇走S形,我觉得这不是什么好策略,最初版本中已经分析过它的问题了。(当然,除非你想使用最最无懈可击的那个版本,就是完全不管食物,让蛇一直走S,然后在墙边留下一条过道即可。这样一来,蛇总是可以完美地把所有食物吃完,然后占满整个空间,可是就很boring了。没有任何的意思)
上面还提到一个问题:因为食物是随机出现的,有没可能出现无解的局面?答案是:有。我运行了程序,然后把每一次布局都输出到log,发现会有这样的情况:
1
2
3
4
5
6
7
#######
#*****#
#**- 0*#
#**#+*#
#*****#
#*****#
#######
其中,+号是蛇头,-号是蛇尾,*号是蛇身,0是食物,#号代表空格,外面一圈#号代表墙。这个布局上,食物已经在蛇头面前了,可是它能吃吗?不能!因为它吃完食物后,长度加1,蛇头就会把0的位置填上,布局就变成:
1
2
3
4
5
6
7
#######
#*****#
#**-+*#
#**#**#
#*****#
#*****#
#######
此时,由于蛇的长度加1,蛇尾没有动,而蛇头被自己围着,挂掉了。可是,我们却还有一个空白的格子#没有填充。按照我们之前教给蛇的策略,面对这种情况,蛇头就只会一直追着蛇尾跑,每当它和食物有路径时,它让虚拟的蛇跑一遍发现,得到的新布局是不安全的,所以不会去吃食物,而是选择继续追着蛇尾跑。然后它就这样一直跑,一直跑。死循环,直到你按ESC键为止。
由于食物是随机出现的,所以有可能出现上面这种无解的布局。当然了,你也可以得到完满的结局,贪吃蛇把整个矩形都填充满。
上面的最后一个问题,暴力法是否能得到最优序列。从上面的分析看来,可以得到,但不能保证一定得到。
最后,看看高瞻远瞩的蛇是怎么跑的吧:
矩形大小10*20,除去外面的边框,也就是8*18。Linux下录完屏再转成GIF格式的图片,优化前40多M,真心是没法和Windows的比。用下面的命令优化时,有一种系统在用生命做优化的感觉:
Shell
1
convert output.gif-fuzz 10%-layers Optimize optimised.gif
最后还是拿到Windows下用AE,三下五除二用图片序列合成的动态图片(记得要在format options里选looping,不然图片是不会循环播放的)
Last but not least
如果对源代码感兴趣,请戳以下的链接:Code goes here
另外,本文的贪吃蛇程序使用了curses模块,类Unix系统都默认安装的,使用Windows的童鞋需要安装一下这个模块,送上地址:需要curses请戳我
以上的代码仍然可以继续改进(现在加注释不到300行,优化一下可以更少),也可用pygame或是pyglet库把界面做得更加漂亮,Enjoy!
Python游戏开发,Python实现贪吃蛇小游戏与吃豆豆 附带源码
Python版本: 3.6.4
相关模块:
pygame模块;
以及一些Python自带的模块。
安装Python并添加到环境变量,pip安装需要的相关模块即可。
贪吃蛇的游戏规则应该不需要我多做介绍了吧T_T。写个贪吃蛇游戏其实还是很简单的。首先,我们进行一下游戏初始化:
然后定义一个贪吃蛇类:
其中head_coord用来记录蛇头所在位置,而tail_coords是一个二维数组,用来记录所有蛇身的位置。一开始,贪吃蛇长为3,并且位置是随机生成的。用户通过键来控制贪吃蛇的行动:
需要注意的是,贪吃蛇不能180大拐弯,只能90地拐弯。例如正在向左行动的贪吃蛇不能瞬间变成向右行动。具体而言,代码实现如下:
然后,我们需要随机生成一个食物,且需要保证该食物的位置不与贪吃蛇的位置相同:
在更新贪吃蛇的时候,如果它吃到了食物,则蛇身长加一,否则只是简单的按照给定的方向行动而不改变蛇身长度:
同时,当贪吃蛇吃到食物时,需要重新生成一个新的食物:
最后,当贪吃蛇碰到墙壁或者蛇头碰到蛇身时,游戏结束:
并显示一下游戏结束界面:
玩家通过键控制游戏的主角吃豆人吃掉藏在迷宫内的所有豆子,并且不能被鬼魂抓到。
若能顺利吃完迷宫内的所有豆子并且不被鬼魂抓到,则游戏胜利,否则游戏失败。
逐步实现:
Step1:定义游戏精灵类
首先,让我们先来明确一下该游戏需要哪些游戏精灵类。
①墙类
②食物类(即豆豆)
③角色类
角色类包括吃豆人和鬼魂,鬼魂由电脑控制其运动轨迹,吃豆人由玩家控制其运动轨迹。
显然,其均需具备更新角色位置和改变角色运动方向的能力,其源代码如下:
Step2:设计游戏地图
利用Step1中定义的游戏精灵类,我们就可以开始设计游戏地图了。由于时间有限,我只写了一个关卡的游戏地图,有兴趣的小伙伴可以在此基础上进行扩展(在我的源代码基础上进行扩展是很方便滴~)。游戏地图的设计包括以下四方面内容:
①创建墙
②创建门(一开始关幽灵用的)
image.gif
③创建角色
④创建食物
因为食物不能和墙、门以及角色的位置重叠,所以为了方便设计游戏地图,要先创建完墙、门以及角色后再创建食物:
Step3:设计游戏主循环
接下来开始设计游戏主循环。首先是初始化:
然后定义主函数:
其中startLevelGame函数用于开始某一关游戏,其源代码如下:
showText函数用于在游戏结束或关卡切换时在游戏界面中显示提示性文字,其源代码如下:
学编程很无聊13个有趣又好玩的Python游戏代码分享
在编程的世界里,枯燥并非必选项。通过边打游戏边学习编程,不仅能够提高兴趣,还能在实践中熟练技能。下面,我将分享13个有趣的Python游戏代码,让你在快乐中探索编程的乐趣。
1、吃金币
源码分享:
2、打乒乓
源码分享:
3、滑雪
源码分享:
4、并夕夕版飞机大战
源码分享:
5、打地鼠
源码分享:
6、小恐龙
玩法:上下控制起跳躲避
源码分享:
7、消消乐
玩法:三个相连就能消除
源码分享:
8、俄罗斯方块
玩法:童年经典,普通模式没啥意思,小时候我们都是玩加速的。
源码分享:
9、贪吃蛇
玩法:童年经典,普通魔术也没啥意思,小时候玩的也是加速的。
源码分享:
10、24点小游戏
玩法:通过加减乘除操作,小学生都没问题的。
源码分享:
11、平衡木
玩法:也是小时候的经典游戏,控制左右就行,到后面才有一点点难度。
源码分享:
12、外星人入侵
玩法:这让我想起了魂斗罗那第几关的boss,有点类似,不过魂斗罗那个难度肯定高点。
源码分享:
13、井字棋888
玩法:我打赌大家在课堂上肯定玩过这个,想想当年和同桌玩这个废了好几本本子。
源码分享
关于python贪吃蛇编程代码的内容到此结束,希望对大家有所帮助。