python迷宫地图代码_[内附完整源码和文档] 基于python实现的迷宫游戏

一、项目概述与编译环境

本次大作业选题为题目2，即小兔子找胡萝卜的迷宫问题，最终完成开发的游戏名为Caveman and Treasure(穴居人寻宝)。

该项目在windows下编译通过，所需环境为python3，编写GUI所用的库为pygame，在运行作业前，需要配置依赖项，即在main.py的路径下打开cmd，并运行：

pip install –r requirement.txt

配置完依赖项后即可运行游戏：

python main.py

为了方便测试不同搜索算法的效率，编写了脚本test.py进行测试：

python test.py --maze_size 10

设置为需要的迷宫大小，建议为5-25，否则可能超过递归上界。

二、问题的数学建模

由于迷宫的实质为一个由0,1构成的矩阵，其中1代表可行走的区域，0代表障碍物。由于穴居人生活区域中存在冰面，因此设置了随机道路中存在冰块，在冰块上穴居人会打滑，导致行走的代价*2。

在本问题中，设置穴居人初始位置处的值为10，宝藏处的值为1，则迷宫求解转化为该矩阵中10处到1处的带权连通路径。

三、算法实现

3.1 迷宫的创建

事实上，本次大作业中的一大难点在于迷宫如何创建，在实现过程中进行了如下尝试：

对每一小格随机添加障碍物

限定障碍物的形状，并在地图中随机放置障碍物，如(L型，H型)

但实际的创建结果均不理想(迷宫的样子不像迷宫：出现大量空白/障碍堆积现象)

最后经过查阅资料，采取递归回溯的算法生成迷宫，算法如下：

每次把新找到的未访问迷宫单元作为优先

寻找其相邻的未访问过的迷宫单元，直到所有的单元都被访问到

通俗的说，就是从起点开始随机走，走不通了就返回上一步，从下一个能走的地方再开始随机走。

在创建完迷宫后，再在迷宫中随机指定人物的初始位置与宝藏，以及随机冰面的位置。该迷宫创建算法可以创建不同长、宽、障碍物、初始终点位置，具体代码详见：maze.py

3.2 搜索算法描述

本次实验中采取了四种搜索算法进行求解，实现方式均为迭代：

3.2.1 深度优先搜索

利用stack实现，先让起点入栈，之后进行如下迭代：

栈弹出顶点I，并标记I为已访问的

检查I是否为宝藏，若为宝藏，迭代结束

依次检查I的领域，将其中未访问过的顶点入栈

3.2.2 宽度优先搜索

利用queue实现，先让起点入列，之后进行如下迭代：

队列出列顶点I，并标记I为已访问的

检查I是否为宝藏，若为宝藏，迭代结束

依次检查I的领域，将其中未访问过的顶点入队列

3.2.3 一致代价搜索

利用PriorityQueue实现，实现Maze_unit类对顶点进行包装，并重新定义优先级队列的排序方法，在本次实现的一致代价搜索中，h(n)为路径代价之和，g(n)为0。先让起点入列，之后进行如下迭代：

优先级队列出列顶点I，并标记I为已访问的

检查I是否为宝藏，若为宝藏，迭代结束

依次检查I的领域，将其中未访问过的顶点入优先级队列

由于代价为路径长度，因此在本项目中，一致代价搜索的结果与宽度优先搜索基本一致。

3.2.4 A*搜索

利用PriorityQueue实现，实现Maze_unit类对顶点进行包装，并重新定义优先级队列的排序方法，在本次实现的一致代价搜索中，h(n)为路径代价之和，g(n)为顶点距离宝藏的曼哈顿距离乘以相关系数。先让起点入列，之后进行如下迭代：

优先级队列出列顶点I，并标记I为已访问的

检查I是否为宝藏，若为宝藏，迭代结束

依次检查I的领域，将其中未访问过的顶点入优先级队列

搜索算法的代码详见:solution.py。

完整的源码和详细的文档，上传到了 WRITE-BUG技术共享平台 上，需要的请自取：