代码全解：Python实现自动玩贪吃蛇程序

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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。

pip install pygame

导入模块

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

定义颜色变量

redColour = pygame.Color(255,0,0)
blackColour = pygame.Color(0,0,0)
whiteColour = pygame.Color(255,255,255)
greenColour = pygame.Color(0,255,0)
headColour = pygame.Color(0,119,255)

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

IGHT = 15
WIDTH = 15
FIELD_SIZE = HEIGHT * WIDTH
# 蛇头位于snake数组的第一个元素
HEAD = 0

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。

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

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。

LEFT = -1
RIGHT = 1
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。
DOWN = WIDTH

错误码

ERR = -2333

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。

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

与上面变量对应的临时变量，蛇试探性地移动时使用。

tmpboard = [0] * FIELD_SIZE
tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE+1)
tmpsnake[HEAD] = 1*WIDTH+1
tmpsnake_size = 1

food:食物位置初始在(4, 7)，best_move: 运动方向。

food = 4 * WIDTH + 7
best_move = ERR

运动方向数组，游戏分数(蛇长)

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

检查一个cell有没有被蛇身覆盖，没有覆盖则为free，返回true 。

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

检查某个位置idx是否可向move方向运动

def is_move_possible(idx, move):flag = Falseif move == LEFT:#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>1flag = True if idx%WIDTH > 1 else Falseelif move == RIGHT:#这里的<WIDTH-2跟上面是一样的道理flag = True if idx%WIDTH < (WIDTH-2) else Falseelif move == UP:#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#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flag = True if idx > (2*WIDTH-1) else Falseelif move == DOWN:flag = True if idx < (FIELD_SIZE-2*WIDTH) else Falsereturn flag

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。

def board_reset(psnake, psize, pboard):for i in range(FIELD_SIZE):if i == food:pboard[i] = FOODelif is_cell_free(i, psize, psnake): # 该位置为空pboard[i] = UNDEFINEDelse: # 该位置为蛇身pboard[i] = SNAKE

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。

def board_BFS(pfood, psnake, pboard):queue = []queue.append(pfood)inqueue = [0] * FIELD_SIZEfound = False# while循环结束后，除了蛇的身体，# 其它每个方格中的数字为从它到食物的曼哈顿间距while len(queue)!=0: idx = queue.pop(0)#初始时idx是食物的坐标 if inqueue[idx] == 1: continueinqueue[idx] = 1for i in range(4):#左右上下if is_move_possible(idx, mov[i]):if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:found = Trueif pboard[idx+mov[i]] < SNAKE: # 如果该点不是蛇的身体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。pboard[idx+mov[i]] = pboard[idx] + 1if inqueue[idx+mov[i]] == 0:queue.append(idx+mov[i])return found

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。

def choose_shortest_safe_move(psnake, pboard):best_move = ERRmin = SNAKEfor i in range(4):if is_move_possible(psnake[HEAD], mov[i]) and pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]<min:#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min = pboard[psnake[HEAD]+mov[i]]best_move = mov[i]return best_move

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。

def is_tail_inside():global tmpboard, tmpsnake, food, tmpsnake_sizetmpboard[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)tmpboard[food] = SNAKE # 放置食物的地方，看成蛇身result = board_BFS(tmpsnake[tmpsnake_size-1], tmpsnake, tmpboard) # 求得每个位置到蛇尾的路径长度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if is_move_possible(tmpsnake[HEAD], mov[i]) and tmpsnake[HEAD]+mov[i]==tmpsnake[tmpsnake_size-1] and tmpsnake_size>3:result = Falsereturn result

让蛇头朝着蛇尾运行一步，不管蛇身阻挡，朝蛇尾方向运行。‘

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

在各种方案都不行时，随便找一个可行的方向来走(1步)

def any_possible_move():global food , snake, snake_size, boardbest_move = ERRboard_reset(snake, snake_size, board)board_BFS(food, snake, board)min = SNAKEfor i in range(4):if is_move_possible(snake[HEAD], mov[i]) and board[snake[HEAD]+mov[i]]<min:min = board[snake[HEAD]+mov[i]]best_move = mov[i]return best_move

转换数组函数

def shift_array(arr, size):for i in range(size, 0, -1):arr[i] = arr[i-1]def new_food():#随机函数生成新的食物global food, snake_sizecell_free = Falsewhile not cell_free:w = random.randint(1, WIDTH-2)h = random.randint(1, HEIGHT-2)food = WIDTH*h + wcell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))

真正的蛇在这个函数中，朝pbest_move走1步。

def make_move(pbest_move):global snake, board, snake_size, scoreshift_array(snake, snake_size)snake[HEAD] += pbest_movep = snake[HEAD]for body in snake:#画蛇，身体，头，尾pygame.draw.rect(playSurface,whiteColour,Rect(18*(body//WIDTH), 18*(body%WIDTH),18,18))pygame.draw.rect(playSurface,greenColour,Rect(18*(snake[snake_size-1]//WIDTH),18*(snake[snake_size-1]%WIDTH),18,18))pygame.draw.rect(playSurface,headColour,Rect(18*(p//WIDTH), 18*(p%WIDTH),18,18))#下面一行是把初始情况会出现的第一个白块bug填掉pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,18,18))# 刷新pygame显示层pygame.display.flip() # 如果新加入的蛇头就是食物的位置# 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)if snake[HEAD] == food:board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇头snake_size += 1score += 1if snake_size < FIELD_SIZE: new_food()else: # 如果新加入的蛇头不是食物的位置board[snake[HEAD]] = SNAKE # 新的蛇头board[snake[snake_size]] = UNDEFINED # 蛇尾变为UNDEFINED，黑色pygame.draw.rect(playSurface,blackColour,Rect(18*(snake[snake_size]//WIDTH),18*(snake[snake_size]%WIDTH),18,18))# 刷新pygame显示层pygame.display.flip()

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。

def virtual_shortest_move():global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, foodtmpsnake_size = snake_sizetmpsnake = snake[:] # 如果直接tmpsnake=snake，则两者指向同一处内存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board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard)food_eated = Falsewhile not food_eated:board_BFS(food, tmpsnake, tmpboard)    move = choose_shortest_safe_move(tmpsnake, tmpboard)shift_array(tmpsnake, tmpsnake_size)tmpsnake[HEAD] += move # 在蛇头前加入一个新的位置# 如果新加入的蛇头的位置正好是食物的位置# 则长度加1，重置board，食物那个位置变为蛇的一部分(SNAKE)if tmpsnake[HEAD] == food:tmpsnake_size += 1board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 虚拟运行后，蛇在board的位置tmpboard[food] = SNAKEfood_eated = Trueelse: # 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tmpboard[tmpsnake[HEAD]] = SNAKEtmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED

如果蛇与食物间有路径，则调用本函数。

def find_safe_way():global snake, boardsafe_move = ERR# 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# 运行后得到虚拟下蛇在board中的位置，即tmpboardvirtual_shortest_move() # 该函数唯一调用处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)return choose_shortest_safe_move(snake, board)safe_move = follow_tail() # 否则虚拟地follow_tail 1步，如果可以做到，返回truereturn safe_move

初始化pygame 模块

pygame.init()

定义一个变量用来控制游戏速度

fpsClock = pygame.time.Clock()

创建pygame显示层

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

绘制pygame显示层

playSurface.fill(blackColour)

初始化食物

pygame.draw.rect(playSurface,redColour,Rect(18*(food//WIDTH), 18*(food%WIDTH),18,18))while True:for event in pygame.event.get():#循环监听键盘和退出事件if event.type == QUIT:#如果点了关闭print(score)#游戏结束后打印分数pygame.quit()sys.exit()elif event.type == KEYDOWN:#如果esc键被按下if event.key==K_ESCAPE:print(score)#游戏结束后打印分数pygame.quit()sys.exit()# 刷新pygame显示层pygame.display.flip()  #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pygame.draw.rect(playSurface,(255,255,0),Rect(0,0,270,270),36)# 重置距离board_reset(snake, snake_size, board)# 如果蛇可以吃到食物，board_BFS返回true# 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if board_BFS(food, snake, board):best_move  = find_safe_way() # find_safe_way的唯一调用处else:best_move = follow_tail()if best_move == ERR:best_move = any_possible_move()# 上面一次思考，只得出一个方向，运行一步if best_move != ERR: make_move(best_move)else:print(score)#游戏结束后打印分数break# 控制游戏速度fpsClock.tick(20)#20看上去速度正好

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