C語(yǔ)言手把手教你實(shí)現(xiàn)貪吃蛇AI（中）

更新時(shí)間：2018年01月23日 15:26:54 作者：kuweicai

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語(yǔ)言手把手教你實(shí)現(xiàn)貪吃蛇AI的相關(guān)資料，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

手把手教你實(shí)現(xiàn)貪吃蛇AI，具體內(nèi)容如下

1. 目標(biāo)

這一部分主要是講解編寫(xiě)貪吃蛇AI所需要用到的算法基礎(chǔ)。

2. 問(wèn)題分析

貪吃蛇AI說(shuō)白了就是尋找一條從蛇頭到食物的一條最短路徑，同時(shí)這條路徑需要避開(kāi)障礙物，這里僅有的障礙就是蛇身。而A star 算法就是專(zhuān)門(mén)針對(duì)這一個(gè)問(wèn)題的。在A star 算法中需要用到排序算法，這里采用堆排序（當(dāng)然其他排序也可以），如果對(duì)堆排序不熟悉的朋友，請(qǐng)移步到這里——堆排序，先看看堆排序的內(nèi)容。

3. A*算法

A star(也稱(chēng)A*)搜尋算法俗稱(chēng)A星算法。這是一種在圖形平面上，有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的路徑，求出最低通過(guò)成本的算法。常用于游戲中對(duì)象的移動(dòng)計(jì)算上。A* 算法是一種啟發(fā)式搜尋算法，有別于DFS， BFS搜索。可以這樣理解“啟發(fā)式”的涵義，比如從起點(diǎn)A到達(dá)目的地B的路線，并不是直接告訴你，從A出發(fā)，向東行駛200米，右轉(zhuǎn)進(jìn)入XX路，直行500米到達(dá)B；而是從A出發(fā)，直行，直到遇到第一家肯德基，右轉(zhuǎn)直到看到B大廈。而A*算法中用來(lái)啟發(fā)的線索就是移動(dòng)成本，也就是權(quán)重。

3.1 移動(dòng)成本

如下圖所示，從A點(diǎn)出發(fā)，可以有四個(gè)方向可走（由于貪吃蛇僅僅可以走上下左右四個(gè)方向，所以這里不考慮走斜線的情況），假設(shè)每個(gè)方向移動(dòng)一格的成本為10，A*算法中采用的F值來(lái)評(píng)價(jià)移動(dòng)成本，F(xiàn)=G+H。假設(shè)節(jié)點(diǎn)C是待考察的一個(gè)點(diǎn)，G代表的是從起點(diǎn)A到C的移動(dòng)成本，如下圖的情況G=10。那么H代表的就是從C點(diǎn)到目標(biāo)B點(diǎn)的移動(dòng)代價(jià)的預(yù)估值，如下圖的情況H=50，那么F=60。為什么說(shuō)是預(yù)估，因?yàn)楝F(xiàn)在對(duì)于從C點(diǎn)到B點(diǎn)的情況還不清楚，因?yàn)橹虚g可能存在障礙物，那么實(shí)際的移動(dòng)代價(jià)就會(huì)大于預(yù)估的情況。而對(duì)于待考察點(diǎn)D，其F=80，顯然在C 和D點(diǎn)中（當(dāng)然這里待考察的點(diǎn)不止C和D點(diǎn)），A*算法會(huì)選擇C點(diǎn)。

3.2 算法流程圖

4. 源代碼

代碼中假定起始點(diǎn)A(5,10)，食物B(5,15)，如下圖。其中‘X'代表障礙物，‘O'代表的就是尋找到的從A到B的路徑。

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
#define N 32 
#define W 10 
 
typedef struct STARNODE{ 
 int x;//節(jié)點(diǎn)的x,y坐標(biāo) 
 int y; 
 int G;//該節(jié)點(diǎn)的G, H值 
 int H; 
 int is_snakebody;//是否為蛇身，是為1，否則為0； 
 int in_open_table;//是否在open_table中，是為1，否則為0； 
 int in_close_table;//是否在close_table中，是為1，否則為0； 
 struct STARNODE* ParentNode;//該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn) 
} starnode, *pstarnode; 
 
starnode mapnode[N/2+2][N+4]; 
 
pstarnode opentable[N*N/2]; 
pstarnode closetable[N*N/2]; 
 
int opennode_count=0; 
int closenode_count=0; 
starnode food; 
 
//根據(jù)指針?biāo)赶虻墓?jié)點(diǎn)的F值，按大頂堆進(jìn)行調(diào)整 
void heapadjust(pstarnode a[], int m, int n) 
{ 
 int i; 
 pstarnode temp=a[m]; 
 for(i=2*m;i<=n;i*=2) 
 { 
  if(i+1<=n && (a[i+1]->G+a[i+1]->H)>(a[i]->G+a[i]->H) ) 
  { 
   i++; 
  } 
  if((temp->G+temp->H)>(a[i]->G+a[i]->H)) 
  { 
   break; 
  } 
  a[m]=a[i]; 
  m=i; 
 } 
 a[m]=temp; 
} 
 
void swap(pstarnode a[],int m, int n) 
{ 
 pstarnode temp; 
 temp=a[m]; 
 a[m]=a[n]; 
 a[n]=temp; 
} 
 
 
void crtheap(pstarnode a[], int n) 
{ 
 int i; 
 for(i=n/2;i>0;i--) 
 { 
  heapadjust(a, i, n); 
 } 
} 
 
void heapsort(pstarnode a[], int n) 
{ 
 int i; 
 crtheap(a,n); 
 for(i=n;i>1;i--) 
 { 
  swap(a,1,i); 
  heapadjust(a, 1,i-1); 
 } 
} 
 
//x1, y1是鄰域點(diǎn)坐標(biāo) 
//curtnode是當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo) 
void insert_opentable(int x1, int y1, pstarnode pcurtnode) 
{ 
 int i; 
 if(!mapnode[x1][y1].is_snakebody && !mapnode[x1][y1].in_close_table)//如果不是蛇身也不在closetable中 
 { 
  if(mapnode[x1][y1].in_open_table && mapnode[x1][y1].G>pcurtnode->G+W)//如果已經(jīng)在opentable中,但是不是最優(yōu)路徑 
  { 
   mapnode[x1][y1].G=pcurtnode->G+W;//把G值更新 
   mapnode[x1][y1].ParentNode=pcurtnode;//把該鄰點(diǎn)的雙親節(jié)點(diǎn)更新 
   //由于改變了opentable中一個(gè)點(diǎn)的F值，需要對(duì)opentable中的點(diǎn)的順序進(jìn)行調(diào)整，以滿足有序 
   for(i=1;i<=opennode_count;i++) 
   { 
    if(opentable[i]->x==x1 && opentable[i]->y==y1) 
    { 
     break; 
    } 
    heapsort(opentable, i); 
   } 
  } 
  else//把該點(diǎn)加入opentable中 
  { 
   opentable[++opennode_count]=&mapnode[x1][y1]; 
 
   mapnode[x1][y1].G=pcurtnode->G+W; 
   mapnode[x1][y1].H=(abs(food.x-x1)+abs(food.y-y1))*W; 
   mapnode[x1][y1].in_open_table=1; 
   mapnode[x1][y1].ParentNode=pcurtnode; 
   heapsort(opentable, opennode_count); 
  } 
 } 
} 
 
//尋找當(dāng)前點(diǎn)的四鄰域點(diǎn)，把符合條件的點(diǎn)加入opentable中 
void find_neighbor(pstarnode pcurtnode) 
{ 
 int x=pcurtnode->x; 
 int y=pcurtnode->y; 
 
 if(x+1<=N/2) 
 { 
  insert_opentable(x+1, y, pcurtnode); 
 } 
 if(x-1>=1) 
 { 
  insert_opentable(x-1, y, pcurtnode); 
 } 
 if(y+1<=N+1) 
 { 
  insert_opentable(x,y+1, pcurtnode); 
 } 
 if(y-1>=2) 
 { 
  insert_opentable(x,y-1, pcurtnode); 
 } 
} 
 
int search_road(pstarnode startnode, pstarnode endnode) 
{ 
 int is_search_road=0; 
 opennode_count=0; 
 closenode_count=0; 
 pstarnode pcurtnode; 
 
 opentable[++opennode_count]=startnode;//起始點(diǎn)加入opentable中 
 startnode->in_open_table=1; 
 startnode->ParentNode=NULL; 
 startnode->G=0; 
 startnode->H=(abs(endnode->x-startnode->x)+abs(endnode->y-startnode->y))*W; 
 
 if(startnode->x==endnode->x && startnode->y==endnode->y)//如果起點(diǎn)和終點(diǎn)重合 
 { 
  is_search_road=1; 
  return is_search_road; 
 } 
 
 while(1) 
 { 
  //取出opentable中第1個(gè)節(jié)點(diǎn)加入closetable中 
  pcurtnode=opentable[1]; 
  opentable[1]=opentable[opennode_count--]; 
 
  closetable[++closenode_count]=pcurtnode; 
  pcurtnode->in_open_table=0; 
  pcurtnode->in_close_table=1; 
 
  if(pcurtnode->x==endnode->x && pcurtnode->y==endnode->y) 
  { 
   is_search_road=1; 
   break; 
  } 
 
  find_neighbor(pcurtnode); 
 
  if(!opennode_count)//如果opentable已經(jīng)為空，即沒(méi)有找到路徑 
  { 
   break; 
  } 
 } 
 
 return is_search_road; 
} 
 
int main(void) 
{ 
 int i, j; 
 pstarnode startnode; 
 
 for(i=0;i<N/2+2;i++) 
  for(j=0;j<N+4;j++) 
  { 
   mapnode[i][j].G=0; 
   mapnode[i][j].H=0; 
   mapnode[i][j].in_close_table=0; 
   mapnode[i][j].in_open_table=0; 
   mapnode[i][j].is_snakebody=0; 
   mapnode[i][j].ParentNode=NULL; 
   mapnode[i][j].x=i; 
   mapnode[i][j].y=j; 
  } 
 
 startnode=&mapnode[5][10]; 
 food.x=5; 
 food.y=15; 
 mapnode[5][13].is_snakebody=1; 
 mapnode[6][13].is_snakebody=1; 
 mapnode[4][13].is_snakebody=1; 
 mapnode[4][12].is_snakebody=1; 
 mapnode[6][12].is_snakebody=1; 
 
 int flag; 
 flag=search_road(startnode, &food); 
 pstarnode temp=&mapnode[5][15]; 
 
 do{ 
  printf("%d %d\n",temp->x, temp->y); 
  temp=temp->ParentNode; 
 }while(temp); 
 
 return 0; 
}

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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