C语言实现贪吃蛇
实验平台：DEV C++
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*File name:SnakeGame3.0.c
*Description:贪吃蛇游戏源代码（C语言），采用
*宽度优先算法，计算蛇到食物的最短路径（时间复杂度n^3空间复杂度n^2），这个算法遇 *
*到自身围困情况将失效，无法计算出最短路径 *
*********************************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<Windows.h>
#include<time.h>
#include<math.h>
#include<conio.h>
#define SIZE 25 //定义地图大小
#define MAX_LENGTH 19 * 19 //定义蛇的最大长度
typedef struct point //地图上的点的节点
{
int r;
int c;
} point;
typedef struct queue //迭代搜索最短路径用到的队列
{
point * body[5 * SIZE]; //保存蛇的身体的数组（栈的深度最大为5 * SIZE）
int num; //记录队列中节点数
int first_in_pos; //第一个进入队列的元素的索引值
} queue;
HANDLE stdOutput; //声明windows标准输出句柄
void init(int * length, point * foodAt, int * dir, point body[], char map[][SIZE]); //初始化
int getDir(int dir); //获取蛇的行进方向
int getAIDir(int dir, int length, point body[], point foodAt); //获取AI判断得出的行进方向
int moveable(point moveTo, int length, point body[]);
int move(point foodAt, int dir, int length, point body[]); //蛇的运动
void draw(int length, point foodAt, point body[], char map[][SIZE]); //画图
void food(point * foodAt, point body[], int length, char map[][SIZE]); //生成食物
//栈相关的操作
point * pop(queue *queue); //从列队取出最先进入的点，返回取出点的指针，取出失败返回NULL
void push(point *point, queue *queue); //推入列队中
int main()
{
char map[SIZE][SIZE]; //定义地图
point body[MAX_LENGTH], foodAt; //整个蛇身体和食物的所在点（body数组的第一个值为蛇头）
int length; //蛇的实际长度
int dir; //行进方向
int rate = 1; //行进速率
int result; //保存蛇运动的结果：【死亡】、【得分】、【无】
init(&length, &foodAt, &dir, body, map); //初始化
while (1)
{
Sleep(100 / rate);
//dir = getDir(dir); //获取蛇的行进方向
dir = getAIDir(dir, length, body, foodAt); //获取AI判断得出的行进方向
result = move(foodAt, dir, length, body); //蛇的运动
if (result == 1) //如果吃到食物
{
length++;
rate = length / 3;
if (length == MAX_LENGTH)
{
printf("您已通关！");
break;
}
food(&foodAt, body, length, map); //生成食物
}
draw(length, foodAt, body, map); //画图
if (result == -1) //如果死亡
{
break;
}
}
Sleep(500);
printf(" 失败，此次得分为%d ", (length - 3) * 100);
system("pause");
}
void init(int * length, point * foodAt, int * dir, point body[], char map[][SIZE]) //初始化
{
memset(map, '*', SIZE * SIZE); //初始化地图
body[0].r = 3, body[0].c = 2; //初始化蛇的身体
body[1].r = 2, body[1].c = 2;
body[2].r = 1, body[2].c = 2;
*length = 3; //初始长度为3
*dir = 2; //初始方向向下
food(foodAt, body, *length, map); //生成食物
draw(*length, *foodAt, body, map); //画图
printf(" 按下任意键开始，用ASDW控制方向，ESC暂停\n");
_getch();
srand((unsigned)time(NULL)); //生成随机数种子，备用
stdOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); //获取标准输出句柄
CONSOLE_CURSOR_INFO cci;
cci.bVisible = 0;
cci.dwSize = 1;
SetConsoleCursorInfo(stdOutput, &cci);
COORD coord = { 0, SIZE * 2 + 3 };
}
int getDir(int dir) //获取蛇的行进方向，规定返回值0代表向上，1代表向右，2代表向下，3代表向左
{
char key;
int newDir = dir;
if (_kbhit())
{
key = _getch();
switch (key)
{
case 'A': case 'a': newDir = 3; break;
case 'S': case 's': newDir = 2; break;
case 'D': case 'd': newDir = 1; break;
case 'W': case 'w': newDir = 0; break;
case 27: _getch(); break;
}
}
if (newDir - dir == 2 || newDir - dir == -2) //蛇不能反向
{
newDir = dir;
}
return newDir;
}
int getAIDir(int dir, int length, point body[], point foodAt) //获取AI判断得出的行进方向
{
static int *shortestPathDir, count = 0; //保存最短路径的方向（方向的先后顺序为倒序，即排在后面的方向先走）
if (count == 0) //如果最短路径还没生成，那么重新生成
{
int map_of_steps[SIZE][SIZE]; //保存到达地图上某一点的最小步数
queue queue = { 0,0 };
point *last_body = (point *)malloc(length * sizeof(point)); //保存计算过程中上次蛇的身体位置
point *next_body; //保存下一次蛇的身体
point next_point;
int i, step = 0;
point moveTo;
memcpy(last_body, body, length * sizeof(point));
memset(map_of_steps, 0, SIZE * SIZE * sizeof(int));
//向队列中放入初始body
push(last_body, &queue);
push(NULL, &queue); //插入NULL来标识宽度优先搜索的某一层的结束
step++; //用step来表示步数，也代表层数
while (queue.num != 0)
{
last_body = pop(&queue);
if (last_body == NULL) //如果某一层结束
{
if (queue.num != 0) //如果还有下一层的元素
{
step++;
push(NULL, &queue); //插入下一层的结束标志
continue;
}
else
{
break;
}
}
for (i = 0; i < 4; i++) //分别检测四个方向能否移动
{
switch (i)
{
case 0: moveTo.r = last_body[0].r - 1, moveTo.c = last_body[0].c; break;
case 1: moveTo.r = last_body[0].r, moveTo.c = last_body[0].c + 1; break;
case 2: moveTo.r = last_body[0].r + 1, moveTo.c = last_body[0].c; break;
case 3: moveTo.r = last_body[0].r, moveTo.c = last_body[0].c - 1; break;
}
if (moveable(moveTo, length, last_body) && map_of_steps[moveTo.r][moveTo.c] == 0) //如果移向的点之前没有移到过
//（即当前路径是到该点的最短路径），而且该点是moveable的
{
map_of_steps[moveTo.r][moveTo.c] = step;
if (moveTo.r == foodAt.r && moveTo.c == foodAt.c) //如果下一步就可以到达食物所在点
{
//先free一些没用的动态内存
free(last_body);
while (queue.num != 0)
{
free(pop(&queue));
}
goto outer; //跳出循环
}
//生成next_body并将其推入队列
next_body = (point *)malloc(length * sizeof(point));
for (i = length - 1; i > 0; i--) //移动蛇的位置
{
next_body[i] = body[i - 1];
}
next_body[0] = moveTo; //换一个头
push(next_body, &queue);//推入队列
}
}
//free一些没用的动态内存
free(last_body);
}
outer:;
if (map_of_steps[foodAt.r][foodAt.c] == 0) //如果无法到达食物所在点，那么按原路走，直到死亡
{
return dir;
}
//生成shortestPath
shortestPathDir = (int *)malloc(step * sizeof(int));
count = step;
next_point = foodAt;
for (i = 0; i < step - 1; i++) //利用map_of_steps和下一个点推知到上一个点到下一个点的方向dir
{
if (next_point.r + 1 < SIZE && map_of_steps[next_point.r][next_point.c] ==
map_of_steps[next_point.r + 1][next_point.c] + 1)
{
shortestPathDir[i] = 0;
next_point.r += 1;
}
else if (next_point.c - 1 >= 0 && map_of_steps[next_point.r][next_point.c] ==
map_of_steps[next_point.r][next_point.c - 1] + 1)
{
shortestPathDir[i] = 1;
next_point.c -= 1;
}
else if (next_point.r - 1 >= 0 && map_of_steps[next_point.r][next_point.c] ==
map_of_steps[next_point.r - 1][next_point.c] + 1)
{
shortestPathDir[i] = 2;
next_point.r -= 1;
}
else
{
shortestPathDir[i] = 3;
next_point.c += 1;
}
}
//第一步要单独判断（因为map_of_steps的值为0的点可能是蛇头，也可能是蛇身，这样会对蛇第一步方向判断产生干扰）
if (body[0].r > next_point.r)
{
shortestPathDir[step - 1] = 0;
}
else if (body[0].r < next_point.r)
{
shortestPathDir[step - 1] = 2;
}
else if (body[0].c > next_point.c)
{
shortestPathDir[step - 1] = 3;
}
else
{
shortestPathDir[step - 1] = 1;
}
/*printf("\n\n\n");
int j;
for (i = 0; i < SIZE; i++)
{
for (j = 0; j < SIZE; j++)
{
printf("%3d", map_of_steps[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n");*/
}
//沿着最短路径走
return shortestPathDir[--count];
}
int moveable(point moveTo, int length, point body[]) //判断是否可以移动到moveTo点，能1，不能0
{
int i;
for (i = 0; i < length - 1; i++)
{
if (moveTo.r == body[i].r && moveTo.c == body[i].c)
{
return 0;
}
}
if (moveTo.r < 0 || moveTo.r >= SIZE || moveTo.c < 0 || moveTo.c >= SIZE) //如果超出边界
{
return 0;
}
return 1;
}
int move(point foodAt, int dir, int length, point body[]) //蛇的运动，规定返回值-1代表死亡，0代表没有吃到食物，1代表吃到食物
{
int i, flag = 0;
point head = body[0];
switch (dir)
{
case 0: head.r -= 1; break;
case 1: head.c += 1; break;
case 2: head.r += 1; break;
case 3: head.c -= 1; break;
}
if (head.r < 0 || head.r >= SIZE || head.c < 0 || head.c >= SIZE) //出界了死亡
{
return -1;
}
for (i = 0; i < length - 1; i++)
{
if (head.r == body[i].r && head.c == body[i].c) //咬到了自己死亡
{
return -1;
}
}
if (head.r == foodAt.r && head.c == foodAt.c) //吃到了食物
{
length++;
flag = 1; //标记一下，便与等下返回值为1
}
for (i = length - 1; i > 0; i--) //移动蛇的位置
{
body[i] = body[i - 1];
}
body[0] = head; //换一个头
if (flag == 1)
{
return 1;
}
return 0;
}
void draw(int length, point foodAt, point body[], char map[][SIZE]) //画图
{
static char bitmap[SIZE + 2][SIZE + 2]; //定义一个数组，用于把地图背景、边界、蛇、食物都画上去
int i, j;
for (i = 0; i < SIZE; i++) //背景
{
for (j = 0; j < SIZE; j++)
{
bitmap[i + 1][j + 1] = map[i][j];
}
}
//边框
bitmap[0][0] = '0', bitmap[0][SIZE + 1] = '1';
bitmap[SIZE + 1][0] = '2', bitmap[SIZE + 1][SIZE + 1] = '3';
for (i = 0; i < SIZE; i++)
{
bitmap[0][i + 1] = '4', bitmap[SIZE + 1][i + 1] = '4';
bitmap[i + 1][0] = '5', bitmap[i + 1][SIZE + 1] = '5';
}
bitmap[foodAt.r + 1][foodAt.c + 1] = 'f'; //食物
bitmap[body[0].r + 1][body[0].c + 1] = 'h'; //蛇头
for (i = 1; i < length; i++) //蛇身
{
bitmap[body[i].r + 1][body[i].c + 1] = 'b';
}
COORD coord = { 0, 0 }; //座标0，0
SetConsoleCursorPosition(stdOutput, coord); //把光标设置到0，0位置
for (i = 0; i < SIZE + 2; i++)
{
for (j = 0; j < SIZE + 2; j++)
{
switch (bitmap[i][j])
{
case 'f': printf("★"); break;
case 'b': printf("●"); break;
case 'h': printf("○"); break;
case '0': printf("┏"); break;
case '1': printf("━┓"); break;
case '2': printf("┗"); break;
case '3': printf("━┛"); break;
case '4': printf(" ━"); break;
case '5': printf("┃ "); break;
default: printf(" ");
}
}
printf("\n");
}
}
void food(point * foodAt, point body[], int length, char map[][SIZE]) //生成食物
{
int i;
while (1)
{
foodAt->r = rand() % SIZE, foodAt->c = rand() % SIZE; //随机生成食物位置
for (i = 0; i < length; i++)
{
if (foodAt->r == body[i].r && foodAt->c == body[i].c) //如果该位置在蛇的身体上
{
goto retry;
}
}
break;
retry:;
}
}
//队列相关的函数
point * pop(queue *queue) //从队列中取出，返回取出点的指针
{
queue->num--;
if (queue->first_in_pos == 5 * SIZE - 1) //返回第一进入队列的点，并将变量fist_in_pos改变
{
queue->first_in_pos = 0;
return queue->body[5 * SIZE - 1];
}
else
{
return queue->body[queue->first_in_pos++];
}
}
void push(point * body, queue *queue)
{
if (queue->num == 0) //如果队列已空
{
queue->num++;
queue->first_in_pos = 0; //将第一进入队列的位置设为0
queue->body[queue->first_in_pos] = body;
}
else //否则插入队列
{
if (queue->first_in_pos + queue->num > 5 * SIZE - 1)
{
queue->body[queue->first_in_pos + queue->num++ - 5 * SIZE] = body;
}
else
{
queue->body[queue->first_in_pos + queue->num++] = body;
}
}
}