Python制作AI贪吃蛇，很多很多细节、思路都写下来了

前提：本文实现AI贪吃蛇自行对战，加上人机对战，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：

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：

1.灵感来源+参考链接：

http://www.hawstein.com/posts/SNAKE-ai.html （Chrome有时候打不开，Firefox可以打开）

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)

1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding: utf-8 -*-3 # @Time : 2018/11/5 17:084 # @Author : Empirefree5 # @File : 贪吃蛇-01.py6 # @Software: PyCharm Community Edition78 #curses官方手册：https://docs.python.org/3.5/library/curses.html#module-curses9 #curses参考手册：https://blog.csdn.net/chenxiaohua/article/details/20993041011 # 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1415 # 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1819 import curses20 import random2122 # 开启curses23 def Init_Curse:24 global s25 s = curses.initscr26 curses.curs_set(0) #能见度光标,写错了哇27 curses.noecho28 curses.cbreak #立即得到响应29 s.keypad(True) #特殊处理键位，返回KEY_LEFT3031 #关闭并回到终端32 def Exit_Curse:33 curses.echo34 curses.nocbreak35 s.keypad(False)36 curses.endwin3738 def Start_Game:39 # 窗口化操作40 y, x = s.getmaxyx # curses中是y,x41 w = curses.newwin(y, x, 0, 0)42 w.keypad(1)43 w.timeout(100)4445 # 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]]4950 # 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5354 key = curses.KEY_RIGHT # 得到右方向键5556 # 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Error61 if next_key != -1:62 if key == curses.KEY_RIGHT and next_key != curses.KEY_LEFT63 or key == curses.KEY_LEFT and next_key != curses.KEY_RIGHT64 or key == curses.KEY_DOWN and next_key != curses.KEY_UP65 or key == curses.KEY_UP and next_key != curses.KEY_DOWN:66 key = next_key6768 # 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.endwin72 print('!!!游戏结束!!!')73 quit7475 #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] += 181 elif key == curses.KEY_LEFT:82 new_head[1] -= 183 elif key == curses.KEY_UP:84 new_head[0] -= 185 elif key == curses.KEY_DOWN:86 new_head[0] += 187 snake.insert(0, new_head) #保留蛇头，根据按键更新蛇头8889 #食物位置90 if snake[0] == food_pos:91 food_pos = None92 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_food96 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], ' ')100101 w.addch(snake[0][0], snake[0][1], 'Q')102103 if __name__ == '__main__':104 Init_Curse105 Start_Game106107 print('QAQ')108 Exit_Curse基本贪吃蛇

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a ny_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

原因：Pycharm下面（或者cmd、exe太小，需要拉大点）

1 #!/usr/bin/env python2 # -*- coding: utf-8 -*-3 # @Time : 2018/11/16 14:264 # @Author : Empirefree5 # @File : 贪吃蛇-03.py6 # @Software: PyCharm Community Edition78 import curses9 from curses import KEY_RIGHT, KEY_LEFT, KEY_UP, KEY_DOWN10 from random import randint1112 # 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 * WIDTH3132 #蛇和食物33 HEAD = 034 FOOD = 035 UNDEFINED = (HEIGHT + 1) * (WIDTH + 1)36 SNAKE = 2 * UNDEFINED3738 # 四个方向的移动39 LEFT = -140 RIGHT = 141 UP = -WIDTH42 DOWN = WIDTH4344 # 错误码45 ERR = -11114647 # 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151 board = [0] * FIELD_SIZE52 snake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)53 snake[HEAD] = 1 * WIDTH + 154 snake_size = 155 # tmpsnake即虚拟蛇56 tmpboard = [0] * FIELD_SIZE57 tmpsnake = [0] * (FIELD_SIZE + 1)58 tmpsnake[HEAD] = 1 * WIDTH + 159 tmpsnake_size = 16061 # 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 + 364 best_move = ERR6566 # 运动方向数组67 mov = [LEFT, RIGHT, UP, DOWN]68 # 接收到的键 和 分数69 key = KEY_RIGHT70 score = 1 # 分数也表示蛇长7172 #cueses初始化73 curses.initscr74 win = curses.newwin(HEIGHT, WIDTH, 0, 0)75 win.keypad(1)76 curses.noecho77 curses.curs_set(0)78 win.border(0)79 win.nodelay(1)80 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')8182 ###########################################################################################83 #判断是否为空（可走）84 def is_cell_free(idx, psize, psnake):85 return not (idx in psnake[:psize])868788 # 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 = False91 if move == LEFT:92 flag = True if idx % WIDTH > 1 else False93 elif move == RIGHT:94 flag = True if idx % WIDTH < (WIDTH - 2) else False95 elif move == UP:96 flag = True if idx > (2 * WIDTH - 1) else False # 即idx/WIDTH > 197 elif move == DOWN:98 flag = True if idx < (FIELD_SIZE - 2 * WIDTH) else False # 即idx/WIDTH < HEIGHT-299 return flag100101102 # 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] = FOOD107 elif is_cell_free(i, psize, psnake): # 该位置为空108 pboard[i] = UNDEFINED109 else: # 该位置为蛇身110 pboard[i] = SNAKE111112113 # 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_SIZE119 found = False120 # 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: continue125 inqueue[idx] = 1126 for i in range(4):127 if is_move_possible(idx, mov[i]):128 if idx + mov[i] == psnake[HEAD]:129 found = True130 if pboard[idx + mov[i]] < SNAKE: # 如果该点不是蛇的身体131132 if pboard[idx + mov[i]] > pboard[idx] + 1:133 pboard[idx + mov[i]] = pboard[idx] + 1134 if inqueue[idx + mov[i]] == 0:135 queue.append(idx + mov[i])136137 return found138139140 #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 = ERR143 min = SNAKE144 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_move149150151 # 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 = ERR155 max = -1156 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_move161162163 # 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_size168 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 = False175 return result176177178 # 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_size182 tmpsnake_size = snake_size183 tmpsnake = snake[:]184 board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 重置虚拟board185 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189190 return choose_longest_safe_move(tmpsnake, tmpboard) # 返回运行方向(让蛇头运动1步)191192193 # 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, board196 best_move = ERR197 board_reset(snake, snake_size, board)198 board_refresh(food, snake, board)199 min = SNAKE200201 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_move206207 #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]211212 #产生新食物213 def new_food:214 global food, snake_size215 cell_free = False216 while not cell_free:217 w = randint(1, WIDTH - 2)218 h = randint(1, HEIGHT - 2)219 food = h * WIDTH + w220 cell_free = is_cell_free(food, snake_size, snake)221 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')222223224 # 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, score227 shift_array(snake, snake_size)228 snake[HEAD] += pbest_move229230 # 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.getch233 key = key if event == -1 else event234 if key == 27: return235236 p = snake[HEAD]237 win.addch(p // WIDTH, p % WIDTH, '*')238239 # 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 += 1244 score += 1245 if snake_size < FIELD_SIZE: new_food246 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, ' ')250251252 #虚拟蛇最短移动253 def virtual_shortest_move:254 global snake, board, snake_size, tmpsnake, tmpboard, tmpsnake_size, food255 tmpsnake_size = snake_size256 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)259260 food_eated = False261 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 += 1270 board_reset(tmpsnake, tmpsnake_size, tmpboard) # 虚拟运行后，蛇在board的位置271 tmpboard[food] = SNAKE272 food_eated = True273 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]] = SNAKE275 tmpboard[tmpsnake[tmpsnake_size]] = UNDEFINED276277278 # 如果蛇与食物间有路径，则调用本函数279 def find_safe_way:280 global snake, board281 safe_move = ERR282 # 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label101010284 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true288 return safe_move289290 if __name__ == '__main__':291292 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.getch298 key = key if event == -1 else event299 # 重置矩阵300 board_reset(snake, snake_size, board)301302 # 如果蛇可以吃到食物，board_refresh返回true303 # 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_tail308309 if best_move == ERR:310 best_move = any_possible_move311 # 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 break316317 curses.endwin318 print("得分：" + str(score))贪吃蛇-02

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)

1 # 产生新食物2 def new_food:3 global food, snake_size, myfood4 cell_free = False5 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 + w11 if (is_cell_free(food, snake_size, snake) and [w, h] not in snake1):12 cell_free = True13 win.addch(food // WIDTH, food % WIDTH, '@')

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。Python制作AI贪吃蛇

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