用Python做一个迷宫游戏

相信大家都玩过迷宫游戏。对于简单的迷宫，我们一眼就能看到路径，但是对于复杂的迷宫，可能需要很长时间，甚至几天，然后可能要从入口和出口两边搜索才能找到路径，否则您甚至可能找不到路径。虽然迷宫问题对于我们人类来说比较复杂，但是对于计算机来说却是非常简单的问题。为什么这么说呢，因为看似复杂，其实是有规律可循的。我们可以提着一根很长的绳子，从入口处直走。如果路上有岔路口，就走最左边的岔路口，直到走到死胡同或找到出路。如果是死胡同，回到上一个岔路口，我们称之为岔路口A，然后进入左边第二个岔路口，进入第二个岔路口后重复第一个岔路口的步骤，直到找到出路或者回到死胡同。当你在岔路口走完所有的岔路口后，沿着找到出口前的绳索往回走，走到岔路口A的前一个路口B，重复以上步骤。不知道大家有没有发现，这其实就是一个递归的过程，而这正是计算机所擅长的。上面的走迷宫算法就是我们常说的深度优先遍历算法，相对于广度优先遍历算法。有了理论基础，下面我们来尝试用程序实现一个走迷宫的小程序。生成迷宫的算法有很多。常用的有递归回溯、递归划分和随机Prim算法。我们今天使用的最后一种算法。算法的主要步骤如下：1.迷宫的行和列必须是奇数。2、奇数行和奇数列的交点是一条路，其余的点是墙。迷宫四周是围墙。3.选择一个单元格作为道路（本例中选择[1,1]），然后将其相邻的墙放入列表wall4。当列表墙中有墙时：4.1．从列表中随机选择一面墙。如果墙隔开两个cell只访问过一个cell4.1.1，那么从列表中移除这堵墙，同时打开墙通过4.1.2，将cell标记为visited4.1.3，移除相邻的未访问单元格的墙添加到列表wall4.2。如果这堵墙两边的单元格都被访问过，那么就把这堵墙从列表中移除。我们定义一个Maze类，用一个二维数组表示迷宫图，其中1表示墙，0表示路，然后初始化左上角为入口，右下角为出口，最后定义向下方向矢量。迷宫类：def__init__(self,width,height):self.宽度=宽度自身。身高=自己的身高。map=[[0ifx%2==1andy%2==1else1forxinrange(width)]foryinrange(height)]self.map[1][0]=0#entryself.map[height-2][width-1]=0#exitself.visited=[]#rightupleftdownself.dx=[1,0,-1,0]self.dy=[0,-1,0,1]接下来是生成迷宫的主要函数。defgenerate(self):start=[1,1]self.visited.append(start)wall_list=self.get_neighbor_wall(start)而wall_list:wall_position=random.choice(wall_list)neighbor_road=self.get_neighbor_road(wall_position)wall_list。remove(wall_position)self.deal_with_not_visited(neighbor_road[0],wall_position,wall_list)self.deal_with_not_visited(neighbor_road[1],wall_position,wall_list)这个函数里面主要有两个函数：get_neighbor_road(point)和deal_with_not_visited()。传入坐标点point的相邻道路节点，返回值为二维数组，后面的deal_with_not_visited()函数处理步骤4.1的逻辑。由于Prim随机算法是随机选择列表中的所有单元格，新加入的单元格与旧加入的单元格被选中的概率相同，所以分支较多，生成的迷宫更复杂。它更难，但当然看起来更自然。生成的迷宫。[1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1][0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1][1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1][1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1][1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1][1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,1][1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1][1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,1][1,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1][1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,0][1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1]走出迷宫拿到迷宫的地图，然后按照我们文章开头的思路走迷宫即可。主要函数逻辑如下：defdfs(self,x,y,path,visited=[]):#outOfIndexifself.is_out_of_index(x,y):returnFalse#visitedoriswallif[x,y]invisitedorself.get_value([x,y])==1:returnFalsevisited.append([x,y])path.append([x,y])#end...ifx==self.width-2andy==self.height-2:returnTrue#recursiveforiinrange(4):if00:#drawrouteoffset=pixel/2foriinrange(len(self.route)-1):curr=self.route[i]next=self.route[i+1]self.color=backtrack_colorifcurrinself.route[:i]andnextinself.route[:i]否则route_colorpyxel.line(curr[0]+offset,(curr[1]+offset),next[0]+offset,next[1]+offset,self.color)pyxel.circ(self.route[-1][0]+2,self.route[-1][1]+2,1,head_color)defupdate(自我）：如果pyxel.btn（pyxel.KEY_Q）：pyxel.quit（）如果pyxel.btn（pyxel.KEY_S）：自我。death=Falseifnotself.death:self.check_death()self.update_route()defcheck_death(self):ifself.dfs_model和len(self.route)==len(self.dfs_route)-1:self.death=Trueelif不是self.dfs_model和len(self.route)==len(self.bfs_route)-1:self.death=Truedefupdate_route(self):index=int(self.index/self.step)self.index+=1ifindex==len(self.route):#移动ifself.dfs_model:self.route.append([pixel*self.dfs_route[index][0],pixel*self.dfs_route[index][1]])else:self.route.append([pixel*self.bfs_route[index][0],pixel*self.bfs_route[index][1]])App()至此，我们就完全从迷宫中生成了,到Findingthepath再到visualizethepath都已经实现了。直接调用主函数App()按S键开始游戏小结今天我们使用深度优先算法实现迷宫的遍历。对于新手来说，递归的思想可能比较难理解，但这是符合计算机思维的，随着经验的加深，理解会越来越深。其次，我们使用pyxel库来实现路径可视化。难点在于坐标的计算和更新。有很多细节和繁琐。当然，读者也可以使用其他库或者直接使用网页来实现。