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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)

实现效果：

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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：

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)

image

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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()

image

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)

image

image

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))

image

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)

image

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, '@')

image

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。