游戏开发丨基于Pygame的AI版贪吃蛇小游戏

简介: 游戏开发丨基于Pygame的AI版贪吃蛇小游戏

写在前面

本期内容

  • 基于pygame的AI版贪吃蛇小游戏

所需环境

  • python
  • pycharm或anaconda
  • pygame

需求分析

本游戏使用Pygame模块开发,不需要玩家操纵贪吃蛇,贪吃蛇会自动吃掉屏幕上随机出现的食物,每吃一个食物贪吃蛇长度增加一节。如果贪吃蛇撞到屏幕边缘或自己的身体,则游戏结束。游戏界面包括游戏区域和得分显示区域。


程序设计

import pygame
import sys
from random import randint

# 蛇运动的场地长宽
HEIGHT = 25
WIDTH = 25

SCREEN_X = HEIGHT * 25
SCREEN_Y = WIDTH * 25

FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH

# 蛇头总是位于snake数组的第一个元素
HEAD = 0

# 用来代表不同东西的数字,由于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)
FOOD = 0
UNDEFINED = (HEIGHT + 1) * (WIDTH + 1)
SNAKE = 2 * UNDEFINED

# 由于snake是一维数组,所以对应元素直接加上以下值就表示向四个方向移动
LEFT = -1
RIGHT = 1
UP = -WIDTH
DOWN = WIDTH

# 错误码
ERR = -1111

# 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,第0行,HEIGHT行,第0列,WIDTH列为围墙,不可用
# 初始蛇长度为1
board = [0] * FIELD_SIZE
snake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)
snake[HEAD] = 1 * WIDTH + 1
snake_size = 1
……(完整代码请下载后查看)


程序分析

这段代码是一个基于Python和pygame库实现的贪吃蛇游戏的核心逻辑部分。游戏在一个25x25大小的网格上进行,其中每个格子都有一个对应的索引值,用于表示蛇的位置、食物位置以及地图上的可达性。


首先,定义了一些全局变量,如游戏区域尺寸(HEIGHT, WIDTH)、屏幕尺寸(SCREEN_X, SCREEN_Y)、场地大小(FIELD_SIZE)以及方向常量LEFT, RIGHT, UP, DOWN等。蛇和临时蛇的位置信息分别存储在一维数组snake和tmpsnake中,初始时蛇长度为1,位于(1,1)的位置。同时设置了食物food的初始位置,并且定义了FOOD、UNDEFINED和SNAKE三个特殊的数值,用来在二维矩阵board中区分食物、未探索区域及蛇体。


游戏中包含多个关键函数:


  1. is_cell_free(idx, psize, psnake):检查给定索引idx处的单元格是否为空,即不被蛇身覆盖。
  2. is_move_possible(idx, move):判断蛇能否向给定方向move移动。
  3. board_reset(psnake, psize, pboard):重置地图状态,将蛇体和食物标记出来,并将其他空地设置为可到达的未知距离。
  4. board_refresh(pfood, psnake, pboard):采用广度优先搜索算法更新地图中的路径长度,计算从每个非蛇体单元格到食物的最短距离。
  5. choose_shortest_safe_move(psnake, pboard) 和 choose_longest_safe_move(psnake, pboard):根据当前地图数据,选择距离食物最近或最远的安全移动方向。
  6. is_tail_inside() 和 follow_tail():通过虚拟操作判断蛇头是否可以朝蛇尾方向移动以避免死路,并找到这个方向。
  7. any_possible_move():当无明确安全方向时,随机选择一个可行的方向。
  8. shift_array(arr, size):移动数组元素,模拟蛇的身体沿指定方向移动。
  9. new_food():生成新的食物位置,确保不在蛇体内。
  10. make_move(pbest_move):执行实际的蛇移动操作,包括增加蛇长、更新蛇头位置、调整蛇身以及处理吃到食物的情况。
  11. virtual_shortest_move():进行一次虚拟移动,尝试寻找最短路径吃到食物并更新虚拟地图状态。
  12. find_safe_way():结合虚拟运行结果判断蛇与食物间的路径情况,并确定安全的下一步移动方向。

主循环中,程序不断检测用户输入事件(如退出或按下空格键重新开始),并依据上述函数计算出最佳移动方向,然后更新蛇的位置。如果蛇碰到自身或其他不可移动区域,则游戏结束,显示“YOU DEAD!”提示,并告知玩家按空格键重新开始。同时,实时显示当前分数(score)。


最后,main() 函数包含了游戏的初始化、事件处理、画面渲染和游戏逻辑更新等内容,构成了整个贪吃蛇游戏的核心框架。


运行结果


写在后面

我是一只有趣的兔子,感谢你的喜欢!

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