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C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)

程序员文章站 2022-05-12 08:47:44
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       转载于我的博客园:https://www.cnblogs.com/xiao-qi-w/p/13031637.html

        接上一篇万年历博文,还是那位朋友的练习题。这次是使用C语言做一个小游戏程序,三选一(2048、8皇后和迷宫游戏),我选择的是迷宫(文章末尾有源码下载链接以及演示视频链接)。个人认为这个程序的难点在于迷宫地图的绘制,也就是怎么建立一个迷宫。如果迷宫地图是在程序里写死的,那可玩性就大大降低了。那么能不能像正常游戏一样生成一个随机地图呢?当然有!在网上查到的结果不外乎这三种:深度优先算法、prim算法和递归分割算法。这三种算法的优劣比较可前往这篇博文一探究竟:

  三大迷宫生成算法 (Maze generation algorithm) -- 深度优先,随机Prim,递归分割

  至于代码实现我参考的是CSDN博主 jjwwwww 的三篇迷宫算法文章的第一篇,全部文章的链接如下:

  1. 随机迷宫生成算法——深度优先算法
  2. 随机迷宫生成算法——prime算法
  3. 随机迷宫生成算法——递归分割算法

  下面来看一下思路和代码:

  *中给出的深度优先(递归回溯)算法思路如下:

  1.将起点作为当前迷宫单元并标记为已访问
  2.当还存在未标记的迷宫单元,进行循环
    1.如果当前迷宫单元有未被访问过的的相邻的迷宫单元
      1.随机选择一个未访问的相邻迷宫单元
      2.将当前迷宫单元入栈
      3.移除当前迷宫单元与相邻迷宫单元的墙
      4.标记相邻迷宫单元并用它作为当前迷宫单元
    2.如果当前迷宫单元不存在未访问的相邻迷宫单元,并且栈不空
      1.栈顶的迷宫单元出栈
      2.令其成为当前迷宫单元

  如果你觉得上面这个表述不太容易理解,那么来看看下面这个思路(还是上面那个博主的,也是我的代码采用的):

  1. 首先假设迷宫只有一条正确的道路。
  2. 假设自己是一只地鼠,要在这个区域不停的挖,直到任何一块区域再挖就会挖穿了为止。
  3. 我们挖的道路就像树结构,树上有很多的分支,分支也有子分支,每个子分支都不能相交,相交了就说明墙被挖穿了,那么此时的迷宫就可能存在多条正确道路,这不是我想看到的。
  4. 那么基于唯一道路的原则,我们向某个方向挖一块新的区域时,要先判断新区域是否有挖穿的可能,如果可能挖穿要立即停止并换个方向再挖。如图:

  C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)

   有了思路,就有了下面的代码,创建迷宫:

void CreateMaze(int **maze, int x, int y) {//构建迷宫
	maze[x][y] = ROUTE;
	//确保四个方向随机,而不再是固定的上下左右这种排列 
	int direction[4][2] = { { 1,0 },{ -1,0 },{ 0,-1 },{ 0,1 } };
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		int r = rand() % 4;
		int temp = direction[0][0];
		direction[0][0] = direction[r][0];
		direction[r][0] = temp;
		temp = direction[0][1];
		direction[0][1] = direction[r][1];
		direction[r][1] = temp;
	} 
	//向四个方向开挖
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		int dx = x;
		int dy = y;
		//控制挖的距离,由Rank来调整大小
		int range = 1 + (Rank == 0 ? 0 : rand() % Rank);
		while (range > 0) {
			//计算出将要访问到的坐标 
			dx += direction[i][0];
			dy += direction[i][1];
			//排除掉回头路
			if (maze[dx][dy] == ROUTE) {
				break;
			}
			//判断是否挖穿路径
			int count = 0;
			for (int j = dx - 1; j < dx + 2; j++) {
				for (int k = dy - 1; k < dy + 2; k++) {
					//abs(j - dx) + abs(k - dy) == 1 确保只判断九宫格的四个特定位置
					if (abs(j - dx) + abs(k - dy) == 1 && maze[j][k] == ROUTE) {
						count++;
					}
				}
			}
			//count大于1表明墙体会被挖穿,停止 
			if (count > 1)
				break;
			//确保不会挖穿时,前进
			range -= 1;
			maze[dx][dy] = ROUTE;
		}
		//没有挖穿危险,以此为节点递归
		if (range <= 0) {
			CreateMaze(maze, dx, dy);
		}
	}
}

  当然这样还不够,为了防止挖路时挖出边界,同时为了保护迷宫主体外的一圈墙体被挖穿,我们把最外层全部设为路径。此外还需要设置入口以及寻找出口,如下:

 int init(int** Maze) {//初始化迷宫
     //最外围层设为路径的原因,为了防止挖路时挖出边界,同时为了保护迷宫主体外的一圈墙体被挖穿
     for (int i = 0; i < L; i++) {
         Maze[i][0] = ROUTE;
         Maze[0][i] = ROUTE;
         Maze[i][L - 1] = ROUTE;
         Maze[L - 1][i] = ROUTE;
     }
     //创造迷宫,(2,2)为起点
     CreateMaze(Maze, 2, 2);
     //画迷宫的入口和出口,给出玩家初始位置
     Maze[2][1] = PLAYER;
     //由于算法随机性,出口有一定概率不在(L-3,L-2)处,此时需要寻找出口
     for (int i = L - 3; i >= 0; i--) {
         if (Maze[i][L - 3] == ROUTE) {
             Maze[i][L - 2] = ROUTE;
             //返回出口所在的纵坐标 
             return i;
         }
     }
 }

   至此,我们已经能够生成一幅迷宫地图了,下面用函数把它展示出来:

 void print(int** Maze) {//画迷宫
     for (int i = 0; i < L; i++) {
         for (int j = 0; j < L; j++) {
             if (Maze[i][j] == ROUTE)
                 printf("  ");//表示道路
             else if(Maze[i][j] == WALL)
                 printf("回");//表示墙体
             else
                 printf("十");//表示玩家
         }
         printf("\n");
     }
 }

  实际绘制效果如下:

C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)

   至此我们已经完成80%的工作了,如何互动起来就看我们的输入了。我的想法是利用w,s,a,d四个键作为控制键控制角色 “十” 上下左右移动,当移动到出口处游戏结束。把这个想法转换为代码如下:

void start() { //开始一局游戏 
	char t;
	//y,x表示角色横纵坐标, out表示出口的纵坐标
	int x = 2, y = 1, out = 0;
	//随机数发生器初始化函数
	srand((unsigned)time(NULL));
	//申请数组空间
	int **Maze = (int**)malloc(L * sizeof(int *));
	for (int i = 0; i < L; i++) {
		Maze[i] = (int*)calloc(L, sizeof(int));
	}
	//得到出口纵坐标
	out = init(Maze);
	//游戏开始
	system("cls");
	print(Maze);
	while(t = getch()) {
		if(t == 27)   //如果输入为ESC键,结束游戏回到主菜单
			break;
		system("cls");//清屏
		move(Maze, t, x, y);//根据输入t进行移动
		print(Maze);//重新绘制迷宫
		if(x == out && y == L-2) {//已经到出口,游戏结束
			system("cls");
			printf("=============\n");
			printf("游 戏 胜 利!\n");
			printf("=============\n");
			printf("即将后返回主菜单……");
			Sleep(1500);//执行挂起一段时间,暂停1.5秒后打印
			break;
		}
	}
	//一局游戏结束,释放内存 
	for (int i = 0; i < L; i++) free(Maze[i]);
	free(Maze);
}

  为了游戏体验我使用了getch()这个库函数代替getchar(),好处就是不回显。为了让这个游戏看起来还比较像样,我就把他做成了下面这个样子:

  开始界面:           难度调整界面:

C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)  C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)

  说明界面:

C语言实现一个走迷宫小游戏(深度优先算法)

  编辑工具:Dev-C++(版本:5.11.0.0)

  编译器:TDM-GCC 4.9.2 64-bit Release

  源码下载链接:https://download.csdn.net/download/qq_43464624/12489415

  程序演示视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1pz411i7Nz/

  非常感谢您的观看,如果对你有所帮助的话实在是再好不过了。