前提:本文实现AI贪吃蛇自行对战,加上人机对战,文章末尾附上源代码以及各位大佬的链接,还有一些实现步骤,读者可再次基础上自行添加电脑VS电脑和玩家VS玩家(其实把人机对战写完,这2个都没什么了,思路都一样)

  大佬Coco2d制作:http://www.waitingfy.com/html5/snake/

  实现效果:

               Python制作AI贪吃蛇-LMLPHP

  具体功能:

      1.智能模式:电脑自己玩(自己吃食物)

      2.人机对战:电脑和人操作(在上步的基础上加一个键盘控制的贪吃蛇即可)

  实现环境:

      Pycharm + Python3.6 + Curses + Win10

  具体过程:

      一:配置环境:

        Curses: 参考链接 (Cp后面代表本地Python环境,别下错了)

          (Stackoverflow 真的是个非常好的地方) 

      二:

        1.灵感来源+参考链接:

          http://www.hawstein.com/posts/snake-ai.html (Chrome有时候打不开,Firefox可以打开)

          网上基本都是这篇博客的转载(本人和通过Wechat和该大佬取得了联系[此人超级厉害])

          https://blog.csdn.net/fox64194167/article/details/19965069 (这个就更厉害了,Coco2d制作:分为人机对战,AI模式,AI打AI,人人对战)

        2.算法思路:

          A*算法:https://www.cnblogs.com/21207-iHome/p/6048969.html(本人之前接触过,当时讲课老师说是自动寻路算法,我感觉和BFS+DFS一样,结果没想到居然是A*算法)

          BFS+DFS(略)

          第一步是能制作一个基本的贪吃蛇,熟悉Curses的相关环境(最好别对蛇和食物使用特殊字符,在windows环境下会导致像素延迟,非常丑)

          

#curses官方手册:https://docs.python.org/3.5/library/curses.html#module-curses
#curses参考手册:https://blog.csdn.net/chenxiaohua/article/details/2099304

          具体思路:

             熟悉Curses中相关指令后基本就没什么了,保证按的下一个键不导致蛇死亡,保证蛇吃食物后食物不在蛇身上,保证蛇碰到自己和边框就死亡,如果按其他键,会导致头被插入2次,从而让蛇死亡。(具体见代码分析)

Python制作AI贪吃蛇-LMLPHPPython制作AI贪吃蛇-LMLPHP
  1 #!/usr/bin/env python 
  2 # -*- coding: utf-8 -*- 
  3 # @Time : 2018/11/5 17:08 
  4 # @Author : Empirefree 
  5 # @File : 贪吃蛇-01.py 
  6 # @Software: PyCharm Community Edition
  7
  8 #curses官方手册:https://docs.python.org/3.5/library/curses.html#module-curses
  9 #curses参考手册:https://blog.csdn.net/chenxiaohua/article/details/2099304
 10
 11 # 基本思路:while循环,让蛇一直右走(直到按键,如果按了其他键就会导致蛇头被重复插入1次到snake中,
 12 # 继而第二次循环就会退出),蛇是每次自动增长,但是每次没吃到食物就会pop尾部(snake放在dict中,类似链表),按键检查就是只能按方向键
 13 # 按方向键也存在判别是否出错(按了up后又按down),然后对于死亡情况就是碰到周围和自己
 14
 15 # 1.蛇的移动和吃食物后的变化
 16 # 2.按键:按其他键和方向键
 17 # 3.死亡判断
 18
 19 import curses
 20 import random
 21
 22 # 开启curses
 23 def Init_Curse():
 24     global s
 25     s = curses.initscr()
 26     curses.curs_set(0)      #能见度光标,写错了哇
 27     curses.noecho()
 28     curses.cbreak()          #立即得到响应
 29     s.keypad(True)          #特殊处理键位,返回KEY_LEFT
 30
 31 #关闭并回到终端
 32 def Exit_Curse():
 33     curses.echo()
 34     curses.nocbreak()
 35     s.keypad(False)
 36     curses.endwin()
 37
 38 def Start_Game():
 39     # 窗口化操作
 40     y, x = s.getmaxyx()  # curses中是y,x
 41     w = curses.newwin(y, x, 0, 0)
 42     w.keypad(1)
 43     w.timeout(100)
 44
 45     # 初始化蛇的位置,并用dict存储
 46     snake_x = int(x / 4)
 47     snake_y = int(y / 2)
 48     snake = [[snake_y, snake_x], [snake_y, snake_x - 1], [snake_y, snake_x - 2]]
 49
 50     # 初始化食物
 51     food_pos = [int(y / 2), int(x / 2)]
 52     w.addch(food_pos[0], food_pos[1], '@')  # 用@显示食物字元
 53
 54     key = curses.KEY_RIGHT  # 得到右方向键
 55
 56     # 开始,为什么我感觉True比1看的爽一些
 57     while True:
 58         next_key = w.getch()  # 等待输入,传回整数
 59         print(next_key, 'QAQ')
 60         # 防止Error
 61         if next_key != -1:
 62             if key == curses.KEY_RIGHT and next_key != curses.KEY_LEFT \
 63                     or key == curses.KEY_LEFT and next_key != curses.KEY_RIGHT \
 64                     or key == curses.KEY_DOWN and next_key != curses.KEY_UP \
 65                     or key == curses.KEY_UP and next_key != curses.KEY_DOWN:
 66                 key = next_key
 67
 68         # 蛇死亡, 当蛇头碰到蛇身或墙壁
 69         if snake[0][0] in [0, y] or snake[0][1] in [0, x] or snake[0] in snake[1:]:
 70             # print(snake[0], snake[1]) 按下其他键就会导致,new_head被插入2次,从而退出
 71             curses.endwin()
 72             print('!!!游戏结束!!!')
 73             quit()
 74
 75         #按键移动
 76         tempy = snake[0][0]
 77         tempx = snake[0][1]
 78         new_head = [tempy, tempx]
 79         if key == curses.KEY_RIGHT:
 80             new_head[1] += 1
 81         elif key == curses.KEY_LEFT:
 82             new_head[1] -= 1
 83         elif key == curses.KEY_UP:
 84             new_head[0] -= 1
 85         elif key == curses.KEY_DOWN:
 86             new_head[0] += 1
 87         snake.insert(0, new_head)       #保留蛇头,根据按键更新蛇头
 88
 89         #食物位置
 90         if snake[0] == food_pos:
 91             food_pos = None
 92             while food_pos is None:
 93                 new_food = [random.randint(1, y - 1), random.randint(1, x - 1)]
 94                 if new_food not in snake:
 95                     food_pos = new_food
 96             w.addch(food_pos[0], food_pos[1], '@')   #再次添加食物,保证食物不在蛇上
 97         else:
 98             tail = snake.pop()              #dict直接pop尾部
 99             w.addch(tail[0], tail[1], ' ')
100
101         w.addch(snake[0][0], snake[0][1], 'Q')
102
103 if __name__ == '__main__':
104     Init_Curse()
105     Start_Game()
106
107     print('QAQ')
108     Exit_Curse()
基本贪吃蛇

          3.代码剖析:

         [红色为代码所需函数]

        (蛇每走一步,就更新snake距离food的board距离,涉及board_rest(更新每个非snake元素距离food的距离)和board_refresh(本文这里采用BFS算法)),寻找到best_move,然后让蛇移动即可


          如果吃的到食物(find_safe_way):----> 放出虚拟蛇(virtual_shortest_move)(防止蛇吃完食物就被自己绕死)
                  如果虚拟蛇吃完食物还可以找到 蛇尾(出的去)(is_tail_inside)
                      直接吃食物(choose_shortest_safe_move)
                  反之,出不去:
                      就跟着尾巴走(follow_tail)就好比一直上下绕,就绝对不会死,但是蛇就完全没有灵性
          如果吃不到食物
                  跟着尾巴(走最远的路(choose_longest_safe_move)),四个方向走(如果是A*算法需要将8个方向改成4个方向)

          如果上诉方法都不行,就涉及到any_possible_move,挑选距离最小的走(这里就会涉及到将自己吃死,有待改进)

          (通过以上方法,就可以制造一个基本AI贪吃蛇了,当然,还有很多细节方面东西需要考虑)

         报错:

                                                        win = curses.newwin(HEIGHT, WIDTH, 0, 0)
                                                        _curses.error: curses function returned NULL

          原因:      Pycharm下面(或者cmd、exe太小,需要拉大点)

                

Python制作AI贪吃蛇-LMLPHPPython制作AI贪吃蛇-LMLPHP
  1 #!/usr/bin/env python
  2 # -*- coding: utf-8 -*-
  3 # @Time : 2018/11/16 14:26
  4 # @Author : Empirefree
  5 # @File : 贪吃蛇-03.py
  6 # @Software: PyCharm Community Edition
  7
  8 import curses
  9 from curses import KEY_RIGHT, KEY_LEFT, KEY_UP, KEY_DOWN
 10 from random import randint
 11
 12 # 必须要弄成全局哇,不然需要用到的数据太多了
 13 # 1.初始化界面
 14 # 2.更新地图,判断是否可以吃到食物
 15 # 3.如果可以吃到,放出虚拟蛇(这里又设计到地图更新(board_reset),记录距离(board_refresh)操作)
 16 # 3.1虚拟蛇若吃食物距离蛇尾有路径(直接吃),否则,追蛇尾
 17 # 3.2若吃不到,则追蛇尾
 18 # 4.更新best_move,改变距离
 19 ###########################################################################################
 20 #作者:
 21 print('**************************************************************************')
 22 print('*****************!!!   欢迎使用AI贪吃蛇    !!!*************************')
 23 print('*****************作者:胡宇乔                         *********************')
 24 print('*****************工具: Pycharm                       *********************')
 25 print('*****************时间: 2018/11/16 14:26               ********************')
 26 print('*****************        (按Esc结束贪吃蛇游戏)        **********************')
 27 print('**************************************************************************')
 28 # 场地
 29 HEIGHT, WIDTH = map(int, input('请输入长度长宽[20 40]:').split())
 30 FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH
 31
 32 #蛇和食物
 33 HEAD = 0
 34 FOOD = 0
 35 UNDEFINED = (HEIGHT + 1) * (WIDTH + 1)
 36 SNAKE = 2 * UNDEFINED
 37
 38 # 四个方向的移动
 39 LEFT = -1
 40 RIGHT = 1
 41 UP = -WIDTH
 42 DOWN = WIDTH
 43
 44 # 错误码
 45 ERR = -1111
 46
 47 # 用一维数组来表示二维的东西
 48 # board表示蛇运动的矩形场地
 49 # 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
 50 # 初始蛇长度为1
 51 board = [0] * FIELD_SIZE
 52 snake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)
 53 snake[HEAD] = 1 * WIDTH + 1
 54 snake_size = 1
 55 # tmpsnake即虚拟蛇
 56 tmpboard = [0] * FIELD_SIZE
 57 tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)
 58 tmpsnake[HEAD] = 1 * WIDTH + 1
 59 tmpsnake_size = 1
 60
 61 # food:食物位置(0~FIELD_SIZE-1),初始在(3, 3)
 62 # best_move: 运动方向
 63 food = 3 * WIDTH + 3
 64 best_move = ERR
 65
 66 # 运动方向数组
 67 mov = [LEFT, RIGHT, UP, DOWN]
 68 # 接收到的键 和 分数
 69 key = KEY_RIGHT
 70 score = 1  # 分数也表示蛇长
 71
 72 #cueses初始化
 73 curses.initscr()
 74 win = curses.newwin(HEIGHT, WIDTH, 0, 0)
 75 win.keypad(1)
 76 curses.noecho()
 77 curses.curs_set(0)
 78 win.border(0)
 79 win.nodelay(1)
 80 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')
 81
 82 ###########################################################################################
 83 #判断是否为空(可走)
 84 def is_cell_free(idx, psize, psnake):
 85     return not (idx in psnake[:psize])
 86
 87
 88 # 检查某个位置idx是否可向move方向运动
 89 def is_move_possible(idx, move):
 90     flag = False
 91     if move == LEFT:
 92         flag = True if idx % WIDTH > 1 else False
 93     elif move == RIGHT:
 94         flag = True if idx % WIDTH < (WIDTH - 2) else False
 95     elif move == UP:
 96         flag = True if idx > (2 * WIDTH - 1) else False  # 即idx/WIDTH > 1
 97     elif move == DOWN:
 98         flag = True if idx < (FIELD_SIZE - 2 * WIDTH) else False  # 即idx/WIDTH < HEIGHT-2
 99     return flag
100
101
102 # 计算出board中每个非SNAKE元素到达食物的路径长度,并判断是否可以找到食物
103 def board_reset(psnake, psize, pboard):
104     for i in range(FIELD_SIZE):
105         if i == food:
106             pboard[i] = FOOD
107         elif is_cell_free(i, psize, psnake):  # 该位置为空
108             pboard[i] = UNDEFINED
109         else:  # 该位置为蛇身
110             pboard[i] = SNAKE
111
112
113 # 广度优先搜索遍历整个board,
114 # 计算出board中每个非SNAKE元素到达食物的路径长度
115 def board_refresh(pfood, psnake, pboard):
116     queue = []
117     queue.append(pfood)
118     inqueue = [0] * FIELD_SIZE
119     found = False
120     # while循环结束后,除了蛇的身体,
121     # 其它每个方格中的数字代码从它到食物的路径长度
122     while len(queue) != 0:
123         idx = queue.pop(0)
124         if inqueue[idx] == 1: continue
125         inqueue[idx] = 1
126         for i in range(4):
127             if is_move_possible(idx, mov[i]):
128                 if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:
129                     found = True
130                 if pboard[idx + mov[i]] < SNAKE:  # 如果该点不是蛇的身体
131
132                     if pboard[idx + mov[i]] > pboard[idx] + 1:
133                         pboard[idx + mov[i]] = pboard[idx] + 1
134                     if inqueue[idx + mov[i]] == 0:
135                         queue.append(idx + mov[i])
136
137     return found
138
139
140 #蛇头开始,根据蛇的4个领域选择最远路径(安全一点)
141 def choose_shortest_safe_move(psnake, pboard):
142     best_move = ERR
143     min = SNAKE
144     for i in range(4):
145         if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] < min:
146             min = pboard[psnake[HEAD] + mov[i]]
147             best_move = mov[i]
148     return best_move
149
150
151 # 从蛇头开始,根据board中元素值,
152 # 从蛇头周围4个领域点中选择最远路径
153 def choose_longest_safe_move(psnake, pboard):
154     best_move = ERR
155     max = -1
156     for i in range(4):
157         if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] < UNDEFINED and pboard[psnake[HEAD] + mov[i]] > max:
158             max = pboard[psnake[HEAD] + mov[i]]
159             best_move = mov[i]
160     return best_move
161
162
163 # 检查是否可以追着蛇尾运动,即蛇头和蛇尾间是有路径的
164 # 为的是避免蛇头陷入死路
165 # 虚拟操作,在tmpboard,tmpsnake中进行
166 def is_tail_inside():
167     global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
168     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)
169     tmpboard[food] = SNAKE  # 放置食物的地方,看成蛇身
170     result = board_refresh(tmpsnake[tmpsnake_size - 1], tmpsnake, tmpboard)  # 求得每个位置到蛇尾的路径长度
171     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
172         if is_move_possible(tmpsnake[HEAD], mov[i]) and tmpsnake[HEAD] + mov[i] == tmpsnake[
173                     tmpsnake_size - 1] and tmpsnake_size > 3:
174             result = False
175     return result
176
177
178 # 让蛇头朝着蛇尾运行一步
179 # 不管蛇身阻挡,朝蛇尾方向运行
180 def follow_tail():
181     global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_size
182     tmpsnake_size = snake_size
183     tmpsnake = snake[:]
184     board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)  # 重置虚拟board
185     tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size - 1]] = FOOD  # 让蛇尾成为食物
186     tmpboard[food] = SNAKE  # 让食物的地方变成蛇身
187     board_refresh(tmpsnake[tmpsnake_size - 1], tmpsnake, tmpboard)  # 求得各个位置到达蛇尾的路径长度
188     tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size - 1]] = SNAKE  # 还原蛇尾
189
190     return choose_longest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)  # 返回运行方向(让蛇头运动1步)
191
192
193 # 在各种方案都不行时,随便找一个可行的方向来走(1步),
194 def any_possible_move():
195     global food, snake, snake_size, board
196     best_move = ERR
197     board_reset(snake, snake_size, board)
198     board_refresh(food, snake, board)
199     min = SNAKE
200
201     for i in range(4):
202         if is_move_possible(snake[HEAD], mov[i]) and board[snake[HEAD] + mov[i]] < min:
203             min = board[snake[HEAD] + mov[i]]
204             best_move = mov[i]
205     return best_move
206
207 #虚拟蛇蛇移动
208 def shift_array(arr, size):
209     for i in range(size, 0, -1):
210         arr[i] = arr[i - 1]
211
212 #产生新食物
213 def new_food():
214     global food, snake_size
215     cell_free = False
216     while not cell_free:
217         w = randint(1, WIDTH - 2)
218         h = randint(1, HEIGHT - 2)
219         food = h * WIDTH + w
220         cell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)
221     win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')
222
223
224 # 真正的蛇在这个函数中,朝pbest_move走1步
225 def make_move(pbest_move):
226     global key, snake, board, snake_size, score
227     shift_array(snake, snake_size)
228     snake[HEAD] += pbest_move
229
230     # 按esc退出,getch同时保证绘图的流畅性,没有它只会看到最终结果
231     win.timeout(10)
232     event = win.getch()
233     key = key if event == -1 else event
234     if key == 27: return
235
236     p = snake[HEAD]
237     win.addch(p // WIDTH, p % WIDTH, '*')
238
239     # 如果新加入的蛇头就是食物的位置
240     # 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)
241     if snake[HEAD] == food:
242         board[snake[HEAD]] = SNAKE  # 新的蛇头
243         snake_size += 1
244         score += 1
245         if snake_size < FIELD_SIZE: new_food()
246     else:  # 如果新加入的蛇头不是食物的位置
247         board[snake[HEAD]] = SNAKE  # 新的蛇头
248         board[snake[snake_size]] = UNDEFINED  # 蛇尾变为空格
249         win.addch(snake[snake_size] // WIDTH, snake[snake_size] % WIDTH, ' ')
250
251
252 #虚拟蛇最短移动
253 def virtual_shortest_move():
254     global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, food
255     tmpsnake_size = snake_size
256     tmpsnake = snake[:]  # 如果直接tmpsnake=snake,则两者指向同一处
257     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
258     board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)
259
260     food_eated = False
261     while not food_eated:
262         board_refresh(food, tmpsnake, tmpboard)
263         move = choose_shortest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)
264         shift_array(tmpsnake, tmpsnake_size)
265         tmpsnake[HEAD] += move  # 在蛇头前加入一个新的位置
266         # 如果新加入的蛇头的位置正好是食物的位置
267         # 则长度加1,重置board,食物那个位置变为蛇的一部分(SNAKE)
268         if tmpsnake[HEAD] == food:
269             tmpsnake_size += 1
270             board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)  # 虚拟运行后,蛇在board的位置
271             tmpboard[food] = SNAKE
272             food_eated = True
273         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
274             tmpboard[tmpsnake[HEAD]] = SNAKE
275             tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED
276
277
278 # 如果蛇与食物间有路径,则调用本函数
279 def find_safe_way():
280     global snake, board
281     safe_move = ERR
282     # 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
283     # 运行后得到虚拟下蛇在board中的位置,即tmpboard,见label101010
284     virtual_shortest_move()  # 该函数唯一调用处
285     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)
286         return choose_shortest_safe_move(snake, board)
287     safe_move = follow_tail()  # 否则虚拟地follow_tail 1步,如果可以做到,返回true
288     return safe_move
289
290 if __name__ == '__main__':
291
292     while key != 27:
293         win.border(0)
294         win.addstr(0, 2, '分数:' + str(score) + ' ')
295         win.timeout(10)
296         # 接收键盘输入,同时也使显示流畅
297         event = win.getch()
298         key = key if event == -1 else event
299         # 重置矩阵
300         board_reset(snake, snake_size, board)
301
302         # 如果蛇可以吃到食物,board_refresh返回true
303         # 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
304         if board_refresh(food, snake, board):
305             best_move = find_safe_way()  # find_safe_way的唯一调用处
306         else:
307             best_move = follow_tail()
308
309         if best_move == ERR:
310             best_move = any_possible_move()
311         # 上面一次思考,只得出一个方向,运行一步
312         if best_move != ERR:
313             make_move(best_move)
314         else:
315             break
316
317     curses.endwin()
318     print("\n 得分: " + str(score))
贪吃蛇-02

         在以上基础上,还需要引入第一步制造的基本贪吃蛇

         细节: 1.键盘蛇加入后如何与蛇抢分(只需要return即可,但是 new_food()里面是需要更改的)

          

 1 # 产生新食物
 2             def new_food():
 3                 global food, snake_size, myfood
 4                 cell_free = False
 5                 while not cell_free:
 6                     food1 = [random.randint(1, HEIGHT - 2), random.randint(1, WIDTH - 2)]
 7                     w = randint(1, WIDTH - 2)
 8                     h = randint(1, HEIGHT - 2)
 9                     myfood = [h, w]
10                     food = h * WIDTH + w
11                     if (is_cell_free(food, snake_size, snake) and [w, h] not in snake1):
12                         cell_free = True
13                 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')

           2.一直没说,由于蛇加入后很多变量都需要global,导致变量看起来非常麻烦(读者要有心理准备)

              3.curses里面的win.timeout()是控制蛇的速度

           好像就没什么了,想起来了在更。我没加入2条蛇不能彼此碰撞(读者也可以弄成2个地图,然后看AI蛇和你自己的蛇如何操作跑,我是放在了一个地图里面)

           当然还有很多很多细节,不过主要思路写下来了。其余就靠分析代码自行研究了。

        最终源代码: https://pan.baidu.com/s/1TaPIja8FVpyFZRbvjuvEvA 提取码: ff6f 

11-20 04:14