C语言手把手教你实现贪吃蛇AI（上）
时间：2021-02-22 18:03:45|栏目：C代码|点击： 次
本文实例为大家分享了手把手教你实现贪吃蛇AI的具体步骤，供大家参考，具体内容如下
1. 目标
编写一个贪吃蛇AI，也就是自动绕过障碍，去寻找最优路径吃食物。
2. 问题分析
为了达到这一目的，其实很容易，总共只需要两步，第一步抓一条蛇，第二步给蛇装一个脑子。具体来说就是，首先我们需要有一条普通的贪吃蛇，也就是我们常玩儿的，手动控制去吃食物的贪吃蛇；然后给这条蛇加入AI，也就是通过算法控制，告诉蛇怎么最方便的绕开障碍去吃食物。为了讲清楚这个问题，文章将分为三部分：上，写一个贪吃蛇程序；中，算法基础（需要运用到什么算法）；下，运用算法基础中的算法编写一个贪吃蛇AI。
在动手写贪吃蛇之前，我们需要想清楚以下几个问题，就非常容易了：
a. 蛇身。由于蛇在吃食物的过程中会不断的长大，所以很适合用单链表表示，并且吃食物的过程就是用头插法插入元素的过程
b. 食物。食物直接用随机生成函数，随机生成食物，但是需要检查，所生成的食物的位置不可以和蛇身重合
c. 显示。我们需要实时的显示出蛇身的移动，但事实上，我们不用每次都打印整个蛇身，因为蛇身每走一步，仅仅是蛇头和蛇尾的位置移动一格，其他的地方都没有变化，所以只需要打印一个新的蛇头，并把蛇尾的位置抹掉，那么视觉效果就是蛇身先前移动了一格，这个过程中，我们需要用到SetConsoleCursorPosition()，将光标移到到指定的位置（比如蛇尾），完成相应的操作（比如打印空格抹掉蛇尾）
d.控制。我们需要用键盘来控制蛇身的移动，这个程序中是利用上下左右方向键来实现的，这里需要用到GetAsyncKeyState()，来实时监测按键的状态
3. 运行效果
4. 源代码
总共由三个文件组成gluttonous.h，source.c & main.cpp。由于这个贪吃蛇是用于后面加AI，所以并没有加入一些错误检测，比如是否撞到边界，是否撞到蛇身等。
需要注意的是，这个程序中用到了比较特殊的字符('■')来表示游戏空间的边界，在VS2013中可以正常编译，但是在codeblock中会乱码。
另外还有一点容易混淆的是，我们通常都是用（x，y）坐标表示第x行，第y列，但是在SetConsoleCursorPosition(x,y)中，表示把光标移动到第y行，第x列
4.1 gluttonous.h
#ifndef SNAKE_H_
#define SNAKE_H_
#include<stdio.h>
#include<Windows.h> //SetConsoleCursorPosition, sleep函数的头函数
#include<time.h> //time()的头函数
#include<malloc.h> //malloc()的头函数
#define N 32 //地图大小
#define snake_mark '#'//表示蛇身
#define food_mark '$'
#define sleeptime 500
/*表示蛇身坐标的结构体*/
typedef struct SNAKE{
int x; //行坐标
int y; //列坐标
struct SNAKE* next;
}snake_body, *psnake;
extern psnake food;
typedef enum Direction{
U,D,L,R} direction;//蛇头的朝向
extern direction snake_direction;
void set_cursor_position(int x, int y);
void initial_map();
psnake initial_snake();
void create_food(psnake snake,psnake food);
void printe_map(psnake snake, psnake food);
int is_food(psnake snake_head, psnake food);
int is_boundary(psnake snake_head, psnake food);
int is_snakebody(psnake snake_head, psnake food);
psnake snake_move(psnake sanke, psnake food);
void control_snake();
#endif
4.2 source.cpp
#include"gluttonous.h"
void set_cursor_position(int x, int y)
{
COORD coord = { x, y };//x表示列，y表示行。
SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), coord);
}
/*初始化后的地图为 N列 N/2行*/
/*游戏的空间为2至N+1列，1至N/2行*/
void initial_map()
{
int i = 0;
//打印上下边框（每个■占用一行两列）
for (i = 0; i<N/2+2; i++)
{
set_cursor_position(2*i, 0);
printf("■");
set_cursor_position(2*i, N/2+1);
printf("■");
}
for (i = 0; i<N/2+2; i++) //打印左右边框
{
set_cursor_position(0, i);
printf("■");
set_cursor_position(N+2, i);
printf("■");
}
}
/*初始化蛇身*/
/*蛇身初始化坐标为（5,8）,(4,8), (3,8) */
psnake initial_snake()
{
int i=5;//列
int j = N / 4;//行
psnake snake = NULL, tsnake = NULL, temp = NULL;
snake = (psnake)malloc(sizeof(snake_body));
(snake)->x = i;
(snake)->y = j;
(snake)->next = NULL;
tsnake = snake;
for (i = 4; i >2; i--)
{
temp = (psnake)malloc(sizeof(snake_body));
(temp)->x = i;
(temp)->y = j;
(temp)->next = NULL;
(tsnake)->next = (temp);
(tsnake) = (tsnake)->next;
}
return snake;
}
void create_food(psnake snake, psnake food)
{
static int i=1;
psnake head = snake;
srand((unsigned)time(NULL));
food->x = rand() % N + 2;
food->y = rand() % (N/2) + 1;
//检查食物是否和蛇身重回
while (head)
{
if (head->x == food->x && head->y == food->y)
{
free(food);
food = NULL;
create_food(snake,food);
}
else
{
head = head->next;
}
}
}
void printe_map(psnake snake, psnake food)
{
psnake temp=snake;
while (temp)
{
set_cursor_position(temp->x, temp->y);
printf("%c",snake_mark);
temp = temp->next;
}
if (food)
set_cursor_position(food->x,food->y );
printf("%c",food_mark);
set_cursor_position(0, N/2+2);
}
//判断是否吃到食物，吃到食物返回 1，否则返回 0；
int is_food(psnake snake_head, psnake food)
{
if (snake_head->x == food->x && snake_head->y == food->y)
return 1;
return 0;
}
//判断是否撞到墙，撞到墙返回 1，否则返回 0；
int is_boundary(psnake snake_head)
{
if (snake_head->y <= 0 || snake_head->y >= N / 2 + 1 || snake_head->x <= 1 || snake_head->x >= N + 1)
return 1;
return 0;
}
//判断是否撞到自己，撞到自己返回 1，否则返回 0；
int is_snakebody(psnake snake_head)
{
psnake temp=snake_head->next;
while (temp)
{
if (snake_head->x == temp->x && snake_head->y == temp->y)
return 1;
else
temp = temp->next;
}
return 0;
}
//将蛇身移动到合适的位置，并打印出来
psnake snake_move(psnake snake, psnake food)
{
psnake snake_head = (psnake)malloc(sizeof(snake_body));
if (snake_direction == U)
{
snake_head->y = snake->y-1;
snake_head->x = snake->x;
snake_head->next = snake;
}
else if (snake_direction == D)
{
snake_head->y = snake->y + 1;
snake_head->x = snake->x;
snake_head->next = snake;
}
else if (snake_direction == L)
{
snake_head->y = snake->y;
snake_head->x = snake->x - 1;
snake_head->next = snake;
}
else if (snake_direction == R)
{
snake_head->y = snake->y;
snake_head->x = snake->x + 1;
snake_head->next = snake;
}
if (is_food(snake_head, food))//如果是食物
{
create_food(snake_head, food);
printe_map(snake_head, food);
}
else if (is_boundary(snake_head) == 0 && is_snakebody(snake_head) == 0)//不是食物，不是边界，也不是蛇身
{
psnake temp = snake_head;
while (temp->next->next)//寻找蛇尾
{
temp = temp->next;
}
set_cursor_position(temp->next->x, temp->next->y);
printf(" ");//把蛇尾用空格消掉
free(temp->next);//释放蛇尾的内存空间
temp->next = NULL;//将temp的next置成NULL
printe_map(snake_head, food);
}
else
{
free(snake_head);
snake_head = NULL;
}
return snake_head;
}
void control_snake()
{
if (GetAsyncKeyState(VK_UP) && snake_direction != D)
{
snake_direction = U;
}
else if (GetAsyncKeyState(VK_DOWN) && snake_direction != U)
{
snake_direction = D;
}
else if (GetAsyncKeyState(VK_LEFT) && snake_direction != R)
{
snake_direction = L;
}
else if (GetAsyncKeyState(VK_RIGHT) && snake_direction != L)
{
snake_direction = R;
}
}
4.3 main.cpp
#include"gluttonous.h"
direction snake_direction;
psnake food;
int main(void)
{
psnake snake;
initial_map();
snake=initial_snake();
food = (psnake)malloc(sizeof(snake_body));
food->next = NULL;
create_food(snake, food);
printe_map(snake, food);
snake_direction = R;
while (1)
{
Sleep(sleeptime);
control_snake();
snake=snake_move(snake, food);
}
return 0;
}
