Python实现自动玩贪吃蛇程序

简单350

目录

• 实现效果
  
• 代码
  

实现效果

先看看效果
这比我手动的快多了，而且是单机的，自动玩没惹骂我，哈哈 ，多人游戏整个自动玩会被骂死~

代码

没装软件的先安装一下软件，没装模块的安装一下pygame模块。

1. pip install pygame

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导入模块

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

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定义颜色变量

1. redColour = pygame.Color(255,0,0)
   
2. blackColour = pygame.Color(0,0,0)
   
3. whiteColour = pygame.Color(255,255,255)
   
4. greenColour = pygame.Color(0,255,0)
   
5. headColour = pygame.Color(0,119,255)

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在所有后续的除法中，为预防pygame输出出现偏差，必须取除数(//)而不是单纯除法(/)
程序界面
第0行，HEIGHT行，第0列，WIDTH列为围墙，所以实际大小是13*13

1. IGHT = 15
   
2. WIDTH = 15
   
3. FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH
   
4. # 蛇头位于snake数组的第一个元素
   
5. HEAD = 0

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用数字代表不同的对象，因为运动时矩阵上每个格子会处理成到达食物的路径长度，因此这三个变量间需要有足够大的间隔(>HEIGHT*WIDTH)来互相区分，小写一般是坐标，大写代表常量。

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

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snake是一维数组，对应元素直接加上以下值就表示向四个方向移动。

1. LEFT = -1
   
2. RIGHT = 1
   
3. UP = -WIDTH # 一维数组，所以需要整个宽度都加上才能表示上下移动。
   
4. DOWN = WIDTH

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错误码

1. ERR = -2333

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用一维数组来表示二维的东西，board表示蛇运动的矩形场地，初始化蛇头在(1,1)的地方，初始蛇长度为1。

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

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与上面变量对应的临时变量，蛇试探性地移动时使用。

1. tmpboard = [0] * FIELD_SIZE
   
2. tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE+1)
   
3. tmpsnake[HEAD] = 1*WIDTH+1
   
4. tmpsnake_size = 1

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food:食物位置初始在(4, 7)，best_move: 运动方向。

1. food = 4 * WIDTH + 7
   
2. best_move = ERR

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运动方向数组，游戏分数(蛇长)

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

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检查一个cell有没有被蛇身覆盖，没有覆盖则为free，返回true 。

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

复制代码

检查某个位置idx是否可向move方向运动

1. def is_move_possible(idx, move):
   
2.     flag = False
   
3.     if move == LEFT:
   
4.         #因为实际范围是13*13,[1,13]*[1,13]，所以idx为1时不能往左跑，此时取余为1所以>1
   
5.         flag = True if idx%WIDTH > 1 else False
   
6.     elif move == RIGHT:
   
7.         #这里的<WIDTH-2跟上面是一样的道理
   
8.         flag = True if idx%WIDTH < (WIDTH-2) else False
   
9.     elif move == UP:
   
10.         #这里向上的判断画图很好理解，因为在[1,13]*[1,13]的实际运动范围外，还有个
    
11.         #大框是围墙，就是之前说的那几个行列，下面判断向下运动的条件也是类似的
    
12.         flag = True if idx > (2*WIDTH-1) else False
    
13.     elif move == DOWN:
    
14.         flag = True if idx < (FIELD_SIZE-2*WIDTH) else False
    
15.     return flag

复制代码

重置board
board_BFS后，UNDEFINED值都变为了到达食物的路径长度。
如需要还原，则要重置它。

1. def board_reset(psnake, psize, pboard):
   
2.     for i in range(FIELD_SIZE):
   
3.         if i == food:
   
4.             pboard[i] = FOOD
   
5.         elif is_cell_free(i, psize, psnake): # 该位置为空
   
6.             pboard[i] = UNDEFINED
   
7.         else: # 该位置为蛇身
   
8.             pboard[i] = SNAKE

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广度优先搜索遍历整个board，计算出board中每个非SNAKE元素到达食物的路径长度。

1. def board_BFS(pfood, psnake, pboard):
   
2.     queue = []
   
3.     queue.append(pfood)
   
4.     inqueue = [0] * FIELD_SIZE
   
5.     found = False
   
6.     # while循环结束后，除了蛇的身体，
   
7.     # 其它每个方格中的数字为从它到食物的曼哈顿间距
   
8.     while len(queue)!=0:
   
9.         idx = queue.pop(0)#初始时idx是食物的坐标
   
10.         if inqueue[idx] == 1: continue
    
11.         inqueue[idx] = 1
    
12.         for i in range(4):#左右上下
    
13.             if is_move_possible(idx, mov[i]):
    
14.                 if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:
    
15.                     found = True
    
16.                 if pboard[idx+mov[i]] < SNAKE: # 如果该点不是蛇的身体
    
17.                     if pboard[idx+mov[i]] > pboard[idx]+1:#小于的时候不管，不然会覆盖已有的路径数据。
    
18.                         pboard[idx+mov[i]] = pboard[idx] + 1
    
19.                     if inqueue[idx+mov[i]] == 0:
    
20.                         queue.append(idx+mov[i])
    
21.     return found

复制代码

从蛇头开始，根据board中元素值，从蛇头周围4个领域点中选择最短路径。

1. def choose_shortest_safe_move(psnake, pboard):
   
2.     best_move = ERR
   
3.     min = SNAKE
   
4.     for i in range(4):
   
5.         if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]<min:
   
6.           #这里判断最小和下面的函数判断最大，都是先赋值，再循环互相比较
   
7.             min = pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]
   
8.             best_move = mov[i]
   
9.     return best_move

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检查是否可以追着蛇尾运动，即蛇头和蛇尾间是有路径的，为的是避免蛇头陷入死路。虚拟操作，在tmpboard,tmpsnake中进行。

1. def is_tail_inside():
   
2.     global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
   
3.     tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = 0 # 虚拟地将蛇尾变为食物(因为是虚拟的，所以在tmpsnake,tmpboard中进行)
   
4.     tmpboard[food] = SNAKE # 放置食物的地方，看成蛇身
   
5.     result = board_BFS(tmpsnake[tmpsnake_size-1], tmpsnake, tmpboard) # 求得每个位置到蛇尾的路径长度
   
6.     for i in range(4): # 如果蛇头和蛇尾紧挨着，则返回False。即不能follow_tail，追着蛇尾运动了
   
7.         if is_move_possible(tmpsnake[HEAD], mov[i]) and tmpsnake[HEAD]+mov[i]==tmpsnake[tmpsnake_size-1] and tmpsnake_size>3:
   
8.             result = False
   
9.     return result

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让蛇头朝着蛇尾运行一步，不管蛇身阻挡，朝蛇尾方向运行。

1. def follow_tail():
   
2.     global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
   
3.     tmpsnake_size = snake_size
   
4.     tmpsnake = snake[:]
   
5.     board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 重置虚拟board
   
6.     tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = FOOD # 让蛇尾成为食物
   
7.     tmpboard[food] = SNAKE # 让食物的地方变成蛇身
   
8.     board_BFS(tmpsnake[tmpsnake_size-1], tmpsnake, tmpboard) # 求得各个位置到达蛇尾的路径长度
   
9.     tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size-1]] = SNAKE # 还原蛇尾
   
10.     return choose_longest_safe_move(tmpsnake, tmpboard) # 返回运行方向(让蛇头运动1步)

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在各种方案都不行时，随便找一个可行的方向来走(1步)

1. def any_possible_move():
   
2.     global food , snake, snake_size, board
   
3.     best_move = ERR
   
4.     board_reset(snake, snake_size, board)
   
5.     board_BFS(food, snake, board)
   
6.     min = SNAKE
   
7. 
   
8.     for i in range(4):
   
9.         if is_move_possible(snake[HEAD], mov[i]) and board[snake[HEAD]+mov[i]]<min:
   
10.             min = board[snake[HEAD]+mov[i]]
    
11.             best_move = mov[i]
    
12.     return best_move

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转换数组函数

1. def shift_array(arr, size):
   
2.     for i in range(size, 0, -1):
   
3.         arr[i] = arr[i-1]
   
4. 
   
5. def new_food():#随机函数生成新的食物
   
6.     global food, snake_size
   
7.     cell_free = False
   
8.     while not cell_free:
   
9.         w = random.randint(1, WIDTH-2)
   
10.         h = random.randint(1, HEIGHT-2)
    
11.         food = WIDTH*h + w
    
12.         cell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)
    
13.     pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))

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真正的蛇在这个函数中，朝pbest_move走1步。

1. def make_move(pbest_move):
   
2.     global snake, board, snake_size, score
   
3.     shift_array(snake, snake_size)
   
4.     snake[HEAD] += pbest_move
   
5.     p = snake[HEAD]
   
6.     for body in snake:#画蛇，身体，头，尾
   
7.       pygame.draw.rect(playSurface,whiteColour,Rect(18*(body//WIDTH), 18*(body%WIDTH),18,18))
   
8.     pygame.draw.rect(playSurface,greenColour,Rect(18*(snake[snake_size-1]//WIDTH),18*(snake[snake_size-1]%WIDTH),18,18))
   
9.     pygame.draw.rect(playSurface,headColour,Rect(18*(p//WIDTH), 18*(p%WIDTH),18,18))
   
10.     #下面一行是把初始情况会出现的第一个白块bug填掉
    
11.     pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,18,18))
    
12.     # 刷新pygame显示层
    
13.     pygame.display.flip()
    
14.    
    
15.     # 如果新加入的蛇头就是食物的位置
    
16.     # 蛇长加1，产生新的食物，重置board(因为原来那些路径长度已经用不上了)
    
17.     if snake[HEAD] == food:
    
18.         board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇头
    
19.         snake_size += 1
    
20.         score += 1
    
21.         if snake_size < FIELD_SIZE: new_food()
    
22.     else: # 如果新加入的蛇头不是食物的位置
    
23.         board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇头
    
24.         board[snake[snake_size]] = UNDEFINED # 蛇尾变为UNDEFINED，黑色
    
25.         pygame.draw.rect(playSurface,blackColour,Rect(18*(snake[snake_size]//WIDTH),18*(snake[snake_size]%WIDTH),18,18))
    
26.         # 刷新pygame显示层
    
27.         pygame.display.flip()

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虚拟地运行一次，然后在调用处检查这次运行可否可行，可行才真实运行。
虚拟运行吃到食物后，得到虚拟下蛇在board的位置。

1. def virtual_shortest_move():
   
2.     global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, food
   
3.     tmpsnake_size = snake_size
   
4.     tmpsnake = snake[:] # 如果直接tmpsnake=snake，则两者指向同一处内存
   
5.     tmpboard = board[:] # board中已经是各位置到达食物的路径长度了，不用再计算
   
6.     board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)
   
7.    
   
8.     food_eated = False
   
9.     while not food_eated:
   
10.         board_BFS(food, tmpsnake, tmpboard)   
    
11.         move = choose_shortest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)
    
12.         shift_array(tmpsnake, tmpsnake_size)
    
13.         tmpsnake[HEAD] += move # 在蛇头前加入一个新的位置
    
14.         # 如果新加入的蛇头的位置正好是食物的位置
    
15.         # 则长度加1，重置board，食物那个位置变为蛇的一部分(SNAKE)
    
16.         if tmpsnake[HEAD] == food:
    
17.             tmpsnake_size += 1
    
18.             board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 虚拟运行后，蛇在board的位置
    
19.             tmpboard[food] = SNAKE
    
20.             food_eated = True
    
21.         else: # 如果蛇头不是食物的位置，则新加入的位置为蛇头，最后一个变为空格
    
22.             tmpboard[tmpsnake[HEAD]] = SNAKE
    
23.             tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED

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如果蛇与食物间有路径，则调用本函数。

1. def find_safe_way():
   
2.     global snake, board
   
3.     safe_move = ERR
   
4.     # 虚拟地运行一次，因为已经确保蛇与食物间有路径，所以执行有效
   
5.     # 运行后得到虚拟下蛇在board中的位置，即tmpboard
   
6.     virtual_shortest_move() # 该函数唯一调用处
   
7.     if is_tail_inside(): # 如果虚拟运行后，蛇头蛇尾间有通路，则选最短路运行(1步)
   
8.         return choose_shortest_safe_move(snake, board)
   
9.     safe_move = follow_tail() # 否则虚拟地follow_tail 1步，如果可以做到，返回true
   
10.     return safe_move

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初始化pygame 模块

1. pygame.init()

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定义一个变量用来控制游戏速度

1. fpsClock = pygame.time.Clock()

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创建pygame显示层

1. playSurface = pygame.display.set_mode((270,270))
   
2. pygame.display.set_caption('贪吃蛇')

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绘制pygame显示层

1. playSurface.fill(blackColour)

复制代码

初始化食物

1. pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))
   
2. 
   
3. while True:
   
4.     for event in pygame.event.get():#循环监听键盘和退出事件
   
5.         if event.type == QUIT:#如果点了关闭
   
6.             print(score)#游戏结束后打印分数
   
7.             pygame.quit()
   
8.             sys.exit()
   
9.         elif event.type == KEYDOWN:#如果esc键被按下
   
10.             if event.key==K_ESCAPE:
    
11.                 print(score)#游戏结束后打印分数
    
12.                 pygame.quit()
    
13.                 sys.exit()
    
14.     # 刷新pygame显示层
    
15.     pygame.display.flip()  
    
16.     #画围墙，255,255,0是黄色，边框是36是因为，pygame矩形是以边为初始，向四周填充边框
    
17.     pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,270,270),36)
    
18.     # 重置距离
    
19.     board_reset(snake, snake_size, board)
    
20.     # 如果蛇可以吃到食物，board_BFS返回true
    
21.     # 并且board中除了蛇身(=SNAKE)，其它的元素值表示从该点运动到食物的最短路径长
    
22.     if board_BFS(food, snake, board):
    
23.         best_move  = find_safe_way() # find_safe_way的唯一调用处
    
24.     else:
    
25.         best_move = follow_tail()
    
26.     if best_move == ERR:
    
27.         best_move = any_possible_move()
    
28.     # 上面一次思考，只得出一个方向，运行一步
    
29.     if best_move != ERR: make_move(best_move)
    
30.     else:
    
31.         print(score)#游戏结束后打印分数
    
32.         break
    
33.     # 控制游戏速度
    
34.     fpsClock.tick(20)#20看上去速度正好

复制代码

以上就是Python实现自动玩贪吃蛇程序的详细内容，更多关于Python自动玩贪吃蛇的资料请关注脚本之家其它相关文章！
                                                        
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