Perl看完这个,再不敢说自己会玩贪吃蛇
某天闲逛时看见一副动图:
真的是非常贪吃，各种拐弯各种吃，感觉十分有趣。
用Perl来实现自动吃满，蓄谋已久，之前的字符贪吃蛇、深度优先算法、A*算法，都是为此篇做铺垫。
那么，怎样让蛇不吃到自己呢？
1、让蛇按照我们设计好的路线行进，在一个N*M(N、M均为偶数，奇数不讨论)的游戏区域，设计好路线如下：
当花儿谢了，果子熟透，春夏秋冬一个轮回后，蛇终于吃满了。。。
2、假设蛇总是追着自己的尾巴跑，那么永远不会死；然而，这没什么鸟用，我们需要的是一条“贪吃”的蛇。
3、在2上稍稍改进，吃完食物后再追着尾巴，嗯，已经很接近了。但是问题来了：怎么吃到食物？吃到食物后被围死怎么办？
其实我的想法就是解决3中的问题：
1、使用A*算法计算到食物的最短路径
2、模拟吃到食物后的场景，能否回到蛇尾；能--吃食物，不能--继续追着尾巴，重复1、2
3、如果无法回到尾巴，保持当前移动方向（认命吧，要挂的节奏）
伪码如下：
# while( 存活 && 未吃满){ # 计算蛇头到食物的路径 # if( 有蛇头到食物的路径 ){ # 模拟吃到食物后的场景 # 计算是否有路径到达蛇尾 # if( 有路径 ){ # 执行蛇头到食物的路径 # } # else{ # 没有到蛇尾的路径 # next # } # } # 找出当前可行方向追逐蛇尾 # } # if(吃满){ # 显示：祝贺 # } # else{ # 显示：wtf ? # }
模拟吃到食物后的场景：使用A*计算路径，并创建一条“影子蛇”用来模拟吃到食物后的状态
计算是否有路径到达蛇尾：和“追逐蛇尾”方法类似，也可使用A*
找出当前可行方向追逐蛇尾：
由于移动时尾巴会变动，未尝试A*，使用指定方向深度优先搜索算法
伪码如下：
sub trace_tail{ @moves=grep{可行}; foreach(@moves){ next if(下一步越界 || 吃到自己) unshift @feasible,$_ if(远离食物) 其他方向 push @feasible } foreach(@feasible){ next_move=cur_move+$_ 指定方向优先探索 next_move的反向上一步设为不可通过 每走一步，从蛇尾开始设未经过；每原路返回一次，当前位置的蛇身设不可通过 if(有路径)return next_move } 执行完毕无路径，return cur_move }
运行如下：
实际上还是会被困死，虽然追逐尾巴时避开食物优先，但唯一路径可能会出现食物，不吃也得吃了，如下：
代码较乱，准备加好注释后贴上来。
有很大的优化空间，等有时间再慢慢搞，代码：
use strict; use 5.01; use Time::HiRes qw/sleep/; use Term::ReadKey; use constant {WIDTH=>12,HEIGHT=>8,DEBUG=>0}; my @bg=(); my @snake=(); my @head2food=(); my @food_coordinate=(); # 保存食物坐标 my ($score,$food,$speed,$alive,$head2tail,$head_move)=(0,0,1,1,0,4); # 得分、食物、速度、存活、能否回到尾巴的标志、初始移动方向 my $full=(WIDTH-2)*(HEIGHT-2); my %opposite=( 1=>3, 2=>4, 3=>1, 4=>2, ); # 对立的移动方向，禁止反向移动 my @uldr=( 0,[-1,0],[0,-1],[1,0],[0,1], ); # 上、左、下、右 ############################################################################################ &init; #my $move=&manual_move(4); # 开始向右移动 my $move=&smart_move($head_move);$speed=9; while( $alive && @snake < $full ){ @head2food=&head_to_food($head_move,@snake); # 计算蛇头到食物的路径 if( $head2food[0] != 0 ){ # 有路径 $head2tail=&head_to_tail(\@snake,\@head2food); # 判断吃到食物后是否能回到尾巴 if($head2tail){ # 能回到尾巴，吃食物 foreach( @head2food ){ $head_move=$_; $move->($head_move); &check_head; if($alive){ &show; sleep (1-$speed*0.1); } } } } $head_move=&trace_tail($head_move,@snake); # 找出当前可行方向追逐蛇尾 $move->($head_move); &check_head; if($alive){ &show; sleep (1-$speed*0.1); } } if(@snake==$full){ print "\ncongratulations!\n"; # 蛇占满游戏区时显示 } else{ print "\nWTF?\n"; } ############################################################################################ sub init{ my $y=int(HEIGHT/2); for(my $y=0;$y<HEIGHT;$y++){ for( my $x=0 ; $x<WIDTH ; $x++ ){ if( $y == 0 || $y == HEIGHT-1 || $x == 0 || $x == WIDTH-1 ){ $bg[$y][$x] = '*'; } else{ $bg[$y][$x] = ' '; } } } @{$bg[$y]}[1,2]=('#','@'); # 初始蛇身位置 @snake=( [$y,2],[$y,1], ); # 保存蛇身坐标 &make_food; # 产生食物 } ############################################################################################ sub show{ system("cls") unless(DEBUG); print "your score : $score\n"; print "current speed : ",$speed,"\n\n"; print @$_,"\n" foreach(@bg); } ############################################################################################ sub smart_move{ my $move_direct=shift; sub{ # 闭包，传入初始移动方向 $move_direct=shift; unshift @snake,[$snake[0][0]+$uldr[$move_direct][0],$snake[0][1]+$uldr[$move_direct][1]]; } } ############################################################################################ sub head_to_food{ # 蛇头到食物 my $head_shadow=shift; my @snake_ghost=@_; my @bg_ghost=@bg; my @path=&a_star( [ $snake_ghost[0][0],$snake_ghost[0][1] ], [ $food_coordinate[0],$food_coordinate[1] ],\@bg_ghost ); # A*算法，传递起点、终点、蛇当前坐标指针 return @path; } ############################################################################################ # 追逐尾巴,传递当前移动方向、蛇身所有坐标 sub trace_tail{ print "call trace_tail\n" if DEBUG; my $cur_move=shift; # 当前移动方向 my @snake_ghost=@_; my @path=(); my $cur_position=[ $snake_ghost[0][0],$snake_ghost[0][1] ]; # 起点 print " cur_position:",$snake_ghost[0][0],",",$snake_ghost[0][1],"\n" if DEBUG; my $end=[ $snake_ghost[-1][0],$snake_ghost[-1][1] ]; # 终点 my $tail=$#snake_ghost; # 蛇长度 my @bg_ghost=map{ [ split('','0'x WIDTH) ] }0..(HEIGHT-1); # 0--未经过 1--已走 2--不可通过 map{ my $y=$_;map { $bg_ghost[$y][$_] = ( $bg[$y][$_] eq '*' )?2:0 }0..$#{$bg[0]} }0..$#bg; map{ $bg_ghost[ $snake_ghost[$_][0] ][ $snake_ghost[$_][1] ] = 2 } 1..$#snake_ghost; # 蛇身不可通过 my @feasible=(); my @next_moves=grep{ ! /$opposite{$cur_move}/ }values %opposite; # 取出除反方向的可行方向 my $weight=0; foreach(@next_moves){ $weight=1; my $next_move=$_; my ($y,$x)=( $snake_ghost[0][0]+$uldr[$next_move][0],$snake_ghost[0][1]+$uldr[$next_move][1] ); # 防止越界 if( $y < 1 || $y > HEIGHT-2 || $x < 1 || $x > WIDTH-2){ $weight=0; next; } # 防止吃到自己 foreach(0..$#snake_ghost){ if( $y == $snake_ghost[$_][0] && $x == $snake_ghost[$_][1] ){ $weight=0; last; } } if($weight){ if( abs($y - $food_coordinate[0]) > abs($snake_ghost[0][0] - $food_coordinate[0]) || abs($x - $food_coordinate[1]) > abs($snake_ghost[0][1] - $food_coordinate[1]) ){ unshift @feasible,$next_move; # 远离食物放到数组头 } else{ push @feasible,$next_move; # 其他路径放在末尾 } } } print " feasible:@feasible\n" if DEBUG; foreach(@feasible){ @path=(); $cur_move=$_; print " cur_move:$cur_move\n" if DEBUG; my @one234 = (); # 将当前移动方向设置为初始方向 given($cur_move){ when(1){ @one234 = @uldr;} when(2){ @one234 = @uldr[0,2,3,4,1]; } when(3){ @one234 = @uldr[0,3,4,1,2]; } when(4){ @one234 = @uldr[0,4,1,2,3]; } } ################################################################# # 指定方向深度搜索 my ($step,$p_step)=(0,''); do{ if($bg_ghost[ $cur_position->[0] ][ $cur_position->[1] ] == 0 ){ $bg_ghost[ $cur_position->[0] ][ $cur_position->[1] ]=1; # 当前移动方向的反方向点不可经过，即禁止回退 $bg_ghost[ $snake_ghost[0][0]+$uldr[$opposite{$cur_move}]->[0] ][ $snake_ghost[0][1]+$uldr[$opposite{$cur_move}]->[1] ] = 2; $bg_ghost[ $snake_ghost[0][0] ][ $snake_ghost[0][1] ] = 2; # 当前点不可返回 if( $cur_position->[0] == $food_coordinate[0] && $cur_position->[1] == $food_coordinate[1] ){ push @snake_ghost,[ $snake_ghost[-1][0],$snake_ghost[-1][0] ]; } $path[$step]={step=>$step, coordinate=>[$cur_position->[0],$cur_position->[1]], direct=>1, }; $path[$step]->{direct}=4 if($step == 0); # 起点不可再做起点 print " path[$step]:$path[$step]:",$path[$step]->{step},"\n" if DEBUG; if(DEBUG){ print @$_,"\n" foreach(@bg_ghost); } if( $cur_position->[0]==$end->[0] && $cur_position->[1]==$end->[1]){ my @arr=('A'..'Z','a'..'z'); foreach(0..$#path){ $bg_ghost[ $path[$_]->{coordinate}->[0] ][ $path[$_]->{coordinate}->[1] ] = $arr[$_]; } print " trace_tail: return $cur_move\n" if DEBUG; return $cur_move; # 有可行方向，返回 } $step++; if($step>1 && $step<=$#snake_ghost){ $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] = 0 if ( $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] == 2 ); # 每移动一次，将蛇尾所在坐标设未经过 $tail=($tail>0)?($tail-1):1; } $cur_position=[ $path[$step-1]->{coordinate}->[0]+$one234[1]->[0], $path[$step-1]->{coordinate}->[1]+$one234[1]->[1] ]; print " (y,x):(",$cur_position->[0],",",$cur_position->[1],")\n" if DEBUG; } else{ if(@path){ $p_step=pop(@path); while($p_step->{direct}==4 && (@path)){ $bg_ghost[ $p_step->{coordinate}->[0] ][ $p_step->{coordinate}->[1] ] = 2; $p_step=pop(@path); $step--; $tail=($tail<$#snake_ghost-1)?($tail+1):$#snake_ghost-1; $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] = 2 if ( $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] == 0 ); # 每回退一次，将蛇尾所在坐标设为不可通过 } if($p_step->{direct}<4){ $p_step->{direct}++; print " ",$p_step->{step},":p_step->{direct}:",$p_step->{direct},"\n" if DEBUG; push @path,$p_step; my @temp=@{$p_step->{coordinate}}[0,1]; $cur_position = [ $temp[0]+$one234[$p_step->{direct}]->[0], $temp[1]+$one234[$p_step->{direct}]->[1] ]; print " (y,x):(",$cur_position->[0],",",$cur_position->[1],")\n" if DEBUG; } } } }while(@path); # 指定方向深度搜索结束 ################################################################# } print " cur_move:$cur_move trace_tail:return fail\n" if DEBUG; return $cur_move; # 没有到尾巴的可行方向了，准备认命 } ####################################################################################### # 能否到尾巴位置，能返回1，否则返回0 # 算法大致与 trace_tail 相同 sub head_to_tail{ print "call head_to_tail\n" if DEBUG; my ($p_snake,$p_path)=@_; my @snake_ghost=@$p_snake; my @path=@$p_path; my $cur_move=$path[-1]; my @arr=(); foreach(0..$#path){ my ($y,$x)=( $snake_ghost[0][0]+$uldr[ $path[$_] ]->[0],$snake_ghost[0][1]+$uldr[ $path[$_] ]->[1] ); unshift @snake_ghost,[$y,$x]; pop @snake_ghost if($_ < $#path); } # 影子蛇先行，吃到食物后的状态 @path=(); my $cur_position=[ $snake_ghost[0][0],$snake_ghost[0][1] ]; print " cur_position:",$snake_ghost[0][0],",",$snake_ghost[0][1],"\n" if DEBUG; my $end=[ $snake_ghost[-1][0],$snake_ghost[-1][1] ]; my $tail=$#snake_ghost; my @bg_ghost=map{ [ split('','0'x WIDTH) ] }0..(HEIGHT-1); # 0--未经过 1--已走 2--不可通过 map{ my $y=$_;map { $bg_ghost[$y][$_] = ( $bg[$y][$_] eq '*' )?2:0 }0..$#{$bg[0]} }0..$#bg; map{ $bg_ghost[ $snake_ghost[$_][0] ][ $snake_ghost[$_][1] ] = 2 } 1..$#snake_ghost; # 蛇身不可通过 my @feasible=(); my @next_moves=grep{ ! /$opposite{$cur_move}/ }values %opposite; my $weight=0; foreach(@next_moves){ $weight=1; my $next_move=$_; my ($y,$x)=( $snake_ghost[0][0]+$uldr[$next_move][0],$snake_ghost[0][1]+$uldr[$next_move][1] ); # 防止越界 if( $y < 1 || $y > HEIGHT-2 || $x < 1 || $x > WIDTH-2){ $weight=0; next; } # 防止吃到自己 foreach(0..$#snake_ghost){ if( $y == $snake_ghost[$_][0] && $x == $snake_ghost[$_][1] ){ $weight=0; last; } } if($weight){ push @feasible,$next_move; # 路径随意放 } } print " feasible:@feasible\n" if DEBUG; foreach(@feasible){ @path=(); $cur_move=$_; my @one234 = (); # 将当前移动方向设置为初始方向 given($cur_move){ when(1){ @one234 = @uldr;} when(2){ @one234 = @uldr[0,2,3,4,1]; } when(3){ @one234 = @uldr[0,3,4,1,2]; } when(4){ @one234 = @uldr[0,4,1,2,3]; } } ################################################################# # 指定方向深度搜索 my ($step,$p_step)=(0,''); do{ if($bg_ghost[ $cur_position->[0] ][ $cur_position->[1] ] == 0 ){ $bg_ghost[ $cur_position->[0] ][ $cur_position->[1] ]=1; $bg_ghost[ $snake_ghost[0][0]+$uldr[$opposite{$cur_move}]->[0] ][ $snake_ghost[0][1]+$uldr[$opposite{$cur_move}]->[1] ] = 2; $bg_ghost[ $snake_ghost[0][0] ][ $snake_ghost[0][1] ] = 2; # 当前点不可返回 $path[$step]={step=>$step, coordinate=>[$cur_position->[0],$cur_position->[1]], direct=>1, }; $path[$step]->{direct}=4 if($step == 0); # 起点不可再做起点 print " path[$step]:$path[$step]:",$path[$step]->{step},"\n" if DEBUG; if( $cur_position->[0]==$end->[0] && $cur_position->[1]==$end->[1]){ my @arr=('A'..'Z','a'..'z'); foreach(0..$#path){ $bg_ghost[ $path[$_]->{coordinate}->[0] ][ $path[$_]->{coordinate}->[1] ] = $arr[$_]; } print " head_to_tail: return 1\n" if DEBUG; return 1; } $step++; if($step>1 && $step<=$#snake_ghost){ $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] = 0 if ( $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] == 2 ); # 每移动一次，将蛇尾所在坐标设未经过 $tail=($tail>0)?($tail-1):1; } $cur_position=[ $path[$step-1]->{coordinate}->[0]+$one234[1]->[0], $path[$step-1]->{coordinate}->[1]+$one234[1]->[1] ]; print " (y,x):(",$cur_position->[0],",",$cur_position->[1],")\n" if DEBUG; } else{ if(@path){ $p_step=pop(@path); while($p_step->{direct}==4 && (@path)){ $bg_ghost[ $p_step->{coordinate}->[0] ][ $p_step->{coordinate}->[1] ] = 2; $p_step=pop(@path); $step--; $tail=($tail<$#snake_ghost)?($tail+1):$#snake_ghost; $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] = 2 if ( $bg_ghost[ $snake_ghost[$tail][0] ][ $snake_ghost[$tail][1] ] == 0 ); # 每回退一次，将蛇尾所在坐标设为不可通过 if(DEBUG){ print @$_,"\n" foreach(@bg_ghost); } } if($p_step->{direct}<4){ $p_step->{direct}++; print " ",$p_step->{step},":p_step->{direct}:",$p_step->{direct},"\n" if DEBUG; push @path,$p_step; my @temp=@{$p_step->{coordinate}}[0,1]; $cur_position = [ $temp[0]+$one234[$p_step->{direct}]->[0], $temp[1]+$one234[$p_step->{direct}]->[1] ]; print " (y,x):(",$cur_position->[0],",",$cur_position->[1],")\n" if DEBUG; } } } }while(@path); # 指定方向深度搜索结束 ################################################################# } print " head_to_tail:return 0\n" if DEBUG; return 0; } ####################################################################################### sub caclulate_cost{ my ($sp,$ep)=@_; return abs($sp->[0] - $ep->[0]) + abs($sp->[1] - $ep->[1]); } ####################################################################################### # A*算法 sub a_star{ print "call a_star\n" if DEBUG; my $start=shift; # 起点 my $end=shift; # 终点 my $p_arr=shift; my @bg_ghost=@{$p_arr}; my @path=(); # 存放步数的数组 my @open_close=(); my ($step,$p_step,$p_gh)=(0,'',''); # 步数、指向数组元素的指针、指向open_close元素的指针 map{ my $y=$_;map { $open_close[$y][$_]->{flag} = ( $bg_ghost[$y][$_] eq '#' || $bg_ghost[$y][$_] eq '*')?2:0 }0..$#{$bg_ghost[0]} }0..$#bg; # 障碍物设置不可通过 $path[$step]={ coordinate=>[$start->[0],$start->[1]], cost=>0, next_cost=>&caclulate_cost( $start,$end ), previous=>0, }; $path[$step]->{actual_cost}=$path[$step]->{cost} + $path[$step]->{next_cost}; $open_close[ $start->[0] ][ $start->[1] ]->{point}=''; while(@path){ $p_step=pop(@path); print " step:$step,p_step:$p_step\n" if DEBUG; if( $p_step->{coordinate}->[0] == $end->[0] && $p_step->{coordinate}->[1] == $end->[1] ){ my @arr=(); my @temp=(); while($p_step){ push @temp,$p_step->{coordinate}; $p_step=$p_step->{previous}; } @temp=reverse(@temp); foreach(0..$#temp-1){ my $line=($temp[$_+1][0]-$temp[$_][0])."a".($temp[$_+1][1]-$temp[$_][1]); given($line){ when('-1a0'){ push @arr,1 ;} when('0a-1'){ push @arr,2 ;} when('1a0') { push @arr,3 ;} when('0a1') { push @arr,4 ;} } # 从父节点回溯，获取每一步移动方向 } return @arr; } $step++; for(my $cnt=1;$cnt<=4;$cnt++){ my $y= $p_step->{coordinate}->[0]+$uldr[$cnt][0] ; my $x= $p_step->{coordinate}->[1]+$uldr[$cnt][1] ; print " ($p_step->{coordinate}->[0],$p_step->{coordinate}->[1])+($uldr[$cnt][0],$uldr[$cnt][1]),(y,x)=($y,$x)\n" if DEBUG; next if( $open_close[$y][$x]->{flag} == 2 || $y < 1 || $y > HEIGHT-2 || $x < 1 || $x > WIDTH-2 ); if( $open_close[$y][$x]->{flag} == 0 ){ $open_close[$y][$x]->{flag}=1; $open_close[$y][$x]->{point}=$p_step; my $px={ coordinate=>[$y,$x], cost=>$p_step->{cost}+1, next_cost=>&caclulate_cost( [$y,$x],$end ), previous=>$p_step, }; $px->{actual_cost}=$px->{cost} + $px->{next_cost}; push @path,$px; } else{ $p_gh=$open_close[$y][$x]->{point}; print " p_gh:$p_gh\n" if DEBUG; if($p_gh && $p_step->{cost}+1 < $p_gh->{cost} ){ print " $p_step->{cost},$p_gh->{cost}\n" if DEBUG; $p_gh->{cost}=$p_step->{cost}+1; $p_gh->{previous}=$p_step; $p_gh->{actual_cost}=$p_gh->{cost}+$p_gh->{next_cost}; } } } $open_close[ $p_step->{coordinate}->[0] ][ $p_step->{coordinate}->[1] ]->{flag}=1; @path=sort{$b->{actual_cost}<=>$a->{actual_cost}}@path; } print " a_star: return 0\n" if DEBUG; return 0; } ####################################################################################### sub manual_move{ # 闭包，为了传入初始移动方向 my $move_direct=shift; sub{ ReadMode 2; my $key=ReadKey(-1); $key=~tr/a-z/A-Z/ if $key; given($key){ # 不允许反向移动 when('W'){ $move_direct = ( 3 == $move_direct )? 3 : 1 ; } when('A'){ $move_direct = ( 4 == $move_direct )? 4 : 2 ; } when('S'){ $move_direct = ( 1 == $move_direct )? 1 : 3 ; } when('D'){ $move_direct = ( 2 == $move_direct )? 2 : 4 ; } default { $move_direct; } } unshift @snake,[$snake[0][0]+$uldr[$move_direct][0],$snake[0][1]+$uldr[$move_direct][1]]; } } ####################################################################################### sub make_food{ if(@snake < $full){ my @empty_points=(); foreach(1..$#bg-1){ my $y=$_; foreach(1..$#{$bg[0]}-1){ push @empty_points,[$y,$_] if($bg[$y][$_] eq ' '); } } # 找出所有空的坐标点，存入@empty_points数组 my $num=int( rand( scalar(@empty_points) ) ); # 随机取出@empty_points下标 my ($y,$x)=@{ $empty_points[$num] }[0,1]; $bg[$y][$x]='O'; @food_coordinate=($y,$x); $food=1; } } ####################################################################################### sub check_head{ # 蛇身超出范围 if($snake[0][0] < 1 || $snake[0][0] > HEIGHT-2 || $snake[0][1] < 1 || $snake[0][1] > WIDTH-2 ){ $alive=0; } # 蛇吃到自己 if(@snake>3){ foreach(1..$#snake){ if($snake[0][0] == $snake[$_][0] && $snake[0][1] == $snake[$_][1]){ $alive=0; } } } # 移动 if($bg[$snake[0][0]][$snake[0][1]] eq ' '){ $bg[$snake[0][0]][$snake[0][1]]='@'; } # 吃到食物 if($bg[$snake[0][0]][$snake[0][1]] eq 'O'){ $bg[$snake[0][0]][$snake[0][1]]='@'; $score++; $food=0; &make_food; push @snake,[$snake[-1][0],$snake[-1][1]]; # 新的蛇身放在尾部 } $bg[$snake[-1][0]][$snake[-1][1]]=' '; # 先清除尾巴显示 pop @snake; # 去掉尾巴 map{$bg[$snake[$_][0]][$snake[$_][1]]='#'}1..$#snake; # 其他蛇身显示 }
