C++迷宫游戏详解

PingdiGuo_guo2024-02-03 23:08

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大家好呀，我是PingdiGuo_guo，今天我们来学习用C++实现一个迷宫游戏。

目录

1.迷宫的具体步骤

1.1.迷宫的初始化

1.2.寻路算法

1.DFS算法

2.BFS算法

1.3.移动

2.总结

C++迷宫游戏的实现需要考虑迷宫的表示方式、寻路算法以及代码实现。在本篇博客中，我们将逐步实现一个C++迷宫游戏。

1.迷宫的具体步骤

1.迷宫的初始化：包括选择难度，随机生成迷宫，以及玩家移动后的迷宫

2.寻路算法：在迷宫中，我们需要一个正确的算法来判断当前路径是否正确

3.移动：玩家可以按w，a，s，d键来实现移动

1.1.迷宫的初始化

迷宫的初始化具体实现步骤如下：

1. 包含所需的头文件 <bits/stdc++.h>。
2. 使用命名空间 std。
3. 声明迷宫的相关常量 ，如空格、墙、路径、起点和终点的字符。
4. 声明随机数生成器 gen。
5. 声明迷宫的宽度和高度变量 。
6. 声明迷宫的二维字符向量 cells。
7. 声明起点和终点 的位置变量。
8. 实现函数 generateMaze() 用于生成随机迷宫。

  • 使用随机数生成器生成起点和终点的随机位置。

  • 遍历迷宫的每个位置，根据一定的概率生成墙或路径，并将起点和终点的字符设置为对应的字符。
    9. 实现函数 printMaze() 用于打印迷宫。

  • 遍历迷宫的每个位置，打印对应的字符。

  1. 在 main() 函数中：

- 提示用户输入迷宫的宽度和高度 。

-调整 cells 的大小为指定的宽度和高度，并初始化为空格字符。

-生成 随机迷宫。

  • 打印 迷宫。
  1. 返回 0，表示程序成功执行完毕。

以下是具体的代码实现：

cpp 复制代码 
​
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

// Maze cell types
const char EMPTY = ' ';
const char WALL = '#';
const char PATH = '.';
const char START = 'S';
const char MEND = 'G';

// Random number generator
random_device rd;
mt19937 gen(rd());

// Maze dimensions
int width, height;

// Maze grid
vector<vector<char>> cells;

// Start and end positions
pair<int, int> start, mend;

// Generate random maze
void generateMaze() {
    // Set start and end points randomly
    uniform_int_distribution<> dis(0, width - 1);
    start = make_pair(dis(gen), dis(gen));
    mend = make_pair(dis(gen), dis(gen));

    // Generate empty cells with 40% walls
    uniform_real_distribution<double> prob(0.0, 1.0);
    for (int i = 0; i < width; i++) {
        for (int j = 0; j < height; j++) {
            if (make_pair(i, j) == start) {
                cells[i][j] = START;
            } else if (make_pair(i, j) == mend) {
                cells[i][j] = MEND;
            } else {
                if (prob(gen) <= 0.4) {
                    cells[i][j] = WALL;
                } else {
                    cells[i][j] = PATH;
                }
            }
        }
    }
}

// Print maze
void printMaze() {
    for (int i = 0; i < width; i++) {
        for (int j = 0; j < height; j++) {
            cout << cells[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    // Set maze dimensions
    cout << "宽度: ";
    cin >> width;
    cout << "高度: ";
    cin >> height;

    // Initialize maze cells with empty spaces
    cells.resize(width, vector<char>(height, EMPTY));

    // Generate random maze
    generateMaze();

    // Print maze
    printMaze();

    return 0;
}

​

1.2.寻路算法

接下来，我们需要选择一个最优的寻路算法。在迷宫游戏中，常用的寻路算法有深度优先搜索 （DFS）和广度优先搜索（BFS）。这两种算法都可以用于寻找迷宫的路径，但适用的场景和复杂度略有不同。

1.DFS算法

DFS算法通过递归的方式进行搜索，每次都先选择一个方向前进，直到无法前进为止，然后回溯到上一个节点继续搜索。DFS算法的复杂度为O(V + E)，其中V是节点的数量，E是边的数量。我们可以分析出具体步骤：

1. 定义一个名为DFS的函数，接收当前位置的坐标x和y作为参数，并返回一个布尔值。

  1. 首先，判断当前位置是否超出了迷宫的边界，如果是，则返回false。

  2. 接着，判断当前位置是否为墙壁（用'#'表示），如果是，则返回false。

  3. 然后，判断当前位置是否为终点（用'G'表示），如果是，则返回true，表示已经找到了一条通路。

  4. 如果以上条件都不满足 ，说明当前位置是可走的空地（用'.'表示），将当前位置标记为已访问（用'#'代替原来的空地）。

  5. 通过递归调用DFS函数，按照上、下、左、右的顺序尝试前进，即DFS(x + 1, y)、DFS(x - 1, y)、DFS(x, y + 1)、DFS(x, y - 1)。

  6. 如果在某个方向上的递归调用返回true，表示找到了通路，则返回true。

  7. 如果以上递归调用都没有找到通路，则说明当前位置不是通路，将当前位置标记为未访问（用' '代替原来的'#'），进行回溯。

  8. 最后，返回false，表示没有找到通路。

通过以上步骤，使用DFS算法可以在迷宫中寻找通路。

以下是具体的代码实现：

cpp 复制代码 
​
bool DFS(int x, int y) {
    if (x < 0 || x >= N || y < 0 || y >= N) {
        return false;
    }
    if (maze[x][y] == '#') {
        return false;
    }
    if (maze[x][y] == 'G') {
        return true;
    }
    maze[x][y] = '#';  // 标记为已访问
    if (DFS(x + 1, y) || DFS(x - 1, y) || DFS(x, y + 1) || DFS(x, y - 1)) {
        return true;
    }
    maze[x][y] = '.';  // 回溯，标记为未访问
    return false;
}

​

2.BFS算法

BFS算法使用队列来存储待访问的节点，每次都从队列中取出一个节点进行访问，并将其周围的节点加入队列。BFS算法的复杂度为O(V + E)，其中V是节点的数量，E是边的数量。我们可以分析出以下步骤：

1. 定义一个名为BFS的函数，接收起始位置的坐标x和y作为参数，并返回一个布尔值。

2. 创建一个队列 （queue），并将起始位置加入队列中。

3. 使用while循环，当队列不为空时执行循环。

  1. 在循环中，首先从队列中取出队首元素，即当前位置的坐标。

  2. 接着，判断当前位置是否超出了迷宫的边界，如果是，则继续下一次循环。

  3. 然后，判断当前位置是否为墙壁（用'#'表示），如果是，则继续下一次循环。

  4. 接着，判断当前位置是否为终点（用'G'表示），如果是，则返回true，表示已经找到了一条通路。

  5. 若以上条件都不满足 ，说明当前位置是可走的空地 （用'.'表示），将当前位置标记为已访问（用'#'代替原来的空地）。

9. 将当前位置的上、下、左、右四个方向的相邻坐标加入队列中，即({x + 1, y})、({x - 1, y})、({x, y + 1})、({x, y - 1})。

10. 循环结束后，说明队列已经为空且没有找到通路，返回false。

通过以上步骤，使用BFS算法可以在迷宫中寻找通路。

cpp 复制代码 
bool BFS(int x, int y) {
    queue<pair<int, int>> q;
    q.push({x, y});
    while (!q.empty()) {
        pair<int, int> curr = q.front();
        q.pop();
        int x = curr.first;
        int y = curr.second;
        if (x < 0 || x >= N || y < 0 || y >= N) {
            continue;
        }
        if (maze[x][y] == '#') {
            continue;
        }
        if (maze[x][y] == 'G') {
            return true;
        }
        maze[x][y] = '#';  // 标记为已访问
        q.push({x + 1, y});
        q.push({x - 1, y});
        q.push({x, y + 1});
        q.push({x, y - 1});
    }
    return false;
}

1.3.移动

在迷宫游戏中，玩家需要根据输入的指令来移动。常见的移动指令有上、下、左、右四个方向。我们可以通过更新玩家的坐标来实现移动。我们可以分析出以下步骤：

1. 定义一个名为movePlayer的函数，接收玩家当前位置的坐标x和y的引用，以及移动的方向direction作为参数，并返回一个布尔值。

**2. 根据输入的方向指令，使用条件判断来判断移动的方向。**如果是"W"或"w"，则判断玩家上方的位置是否为墙壁，如果不是，则更新玩家的坐标x减1；如果是"S"或"s"，则判断玩家下方的位置是否为墙壁，如果不是，则更新玩家的坐标x加1；如果是"A"或"a"，则判断玩家左边的位置是否为墙壁，如果不是，则更新玩家的坐标y减1；如果是"D"或"d"，则判断玩家右边的位置是否为墙壁，如果不是，则更新玩家的坐标y加1。

**3. 如果输入的方向指令不是以上四种有效指令，则返回false，**表示无效指令。

4. 在玩家移动后，返回true，表示移动成功。

在主函数中，使用DFS算法找到了一条路径后，可以进入游戏循环。循环中，首先打印迷宫，然后提示玩家输入移动指令（W上，S下，A左，D右）或者Q退出。根据玩家输入的指令调用movePlayer函数来移动玩家，并判断是否成功找到出口。如果玩家输入Q，则跳出循环，游戏结束。

通过以上步骤，玩家可以在迷宫中根据输入指令进行移动，并且在找到出口时会进行相应的提示。

具体代码实现：

cpp 复制代码 
bool movePlayer(int& x, int& y, char direction) {
    // 根据指令更新玩家的坐标
    if (direction == 'W' || direction == 'w') {  // 上
        if (maze[x - 1][y] != '#') {
            x--;
        }
    } else if (direction == 'S' || direction == 's') {  // 下
        if (maze[x + 1][y] != '#') {
            x++;
        }
    } else if (direction == 'A' || direction == 'a') {  // 左
        if (maze[x][y - 1] != '#') {
            y--;
        }
    } else if (direction == 'D' || direction == 'd') {  // 右
        if (maze[x][y + 1] != '#') {
            y++;
        }
    } else {
        return false;  // 无效指令
    }
    return true;
}

在主函数中，我们可以在寻路算法之后添加以下代码，以实现玩家的移动：
// 使用DFS算法寻找路径
bool found = DFS(startX, startY);
if (found) {
    cout << "找到了一条路径！" << endl;
    cout << "请开始游戏！" << endl;

    char direction;
    while (true) {
        printMaze(startX, startY);  // 打印迷宫
        cout << "请输入指令（W上, S下, A左, D右）或者Q退出：" << endl;
        cin >> direction;
        if (direction == 'Q' || direction == 'q') {
            break;
        }
        movePlayer(startX, startY, direction);  // 移动玩家
        if (startX == endX && startY == endY) {
            cout << "恭喜你成功找到出口！" << endl;
            break;
        }
    }
} else {
    cout << "没有找到路径！" << endl;
}

上述代码通过循环接受玩家的输入指令，并根据指令更新玩家的坐标，实现玩家在迷宫中的移动。当玩家到达终点时，游戏结束。

2.总结

本篇博客讲解了实现迷宫的几个步骤与代码，希望大家有所收获。感谢大家的支持与观看，如果有好的建议欢迎留言！

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