基于C++实现的贪吃蛇游戏平台

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贪吃蛇游戏平台

1997 年，诺基亚公司发布了贪吃蛇游戏，并将其内置于诺基亚 6110 手机中，使这款游戏迅速风靡全球，成为一代经典。一般的观点认为，贪吃蛇是手机游戏的鼻祖。

与传统单人贪吃蛇不同的是，本题中的贪吃蛇游戏为双人对战。请你编写程序控制贪吃蛇，在动态变化的场地中与对手比拼，在最短的时间内尽可能多地吃掉食物。老师提供对战平台，学生间的程序通过在对战平台上相互对战，进而决出冠军及名次。

游戏规则：

游戏在一张二维地图上展开，地图上有蛇、墙和障碍物、道具、食物，如图 1 所示。蛇有 2 条：白蛇（□□□）和粉蛇（■■■），初始长度为 3 格。食物由 ● 表示。墙和障碍物由 ■ 表示。道具分为两种：第 1 种为"倍速道具 ▲"，全场 1 个，吃该道具后，速度加倍，50 步后恢复原速度；第二种道具为"斜走道具 ★"，全场 2 个，正常情况下，蛇移动方向为上、下、左、右 4 个方向，但吃该道具后，还可以斜着走，即上、下、左、右、上左、下左、上右、下右 8 个方向都可以行进，该道具吃后永久有效。蛇头碰到墙或障碍物、自己的身体、对方的身体均被判定为死亡。游戏具体实例请见附件 2。

游戏每面（也可以称为关卡）随机放置 10 个食物。第一面只有食物没有障碍物和道具，第二面开始出现随机放置的障碍物和道具。

胜负判定：

先吃到 35 个食物的一方获胜，在此期间若任何一条蛇死亡，判对方获胜。此外，若距任意一方吃到食物后 200 步内双方均未再吃到食物，则判超时，此时吃食物多的一方获胜，若两条蛇吃的食物一样多，则判为平局。

代码实现：

老师提供程序框架和图形显示，学生只需按接口要求编写相关函数，实现操控贪吃蛇的核心算法即可，无需负责图形显示。实现语言为 C/C++，不限编译器与开发环境。

本题程序由命令行界面模拟图形界面，用命令行界面的 n+2 行 m+4 列二维网格表示游戏地图，通过 printf("■")等画游戏地图中的一个点格。这里需特别注意的是，由于"■"等特殊字符在命令行中占 2 个字符的宽度，所以命令行的每 2 列对应游戏地图的 1 列。综上，游戏地图的坐标系如图 2 所示，其相邻两点的列坐标值相差 2 而不是 1。例如图 2 中粉蛇由 3 个点组成，其坐标分别为(3,6)、(3,4)、(3,2)。第 0 行、第 n+1 行、第 0 列、第 m+2 列为四周的墙。

你的任务是编写程序控制贪吃蛇，即根据当前的游戏地图和蛇的位置，做出决策，给出下一步贪吃蛇行进的方向。从而吃掉食物并躲避障碍物和对方。为此你至少需要编写如下 2 个函数：

（1）machine_move 函数

int machine_move (point snake $5$ $100$ , int len $5$ , int direct $5$ , int t, GamePanel gp)

该函数的功能是：即根据当前的游戏地图、贪吃、贪吃、贪吃蛇当前的位置和行进方向，返回下一步应行进的方向。其中 point 为结构体 struct point{int x; int y;}，表示游戏地图中某点的行列坐标。snake 数组表示蛇的坐标，具体地，由于一条蛇由多个点/格组成，故 snake $t$ $i$ 表示第 t 条蛇的第 i 个点（下标从 1 开始），len $t$ 表示蛇 t 的长度，即的长度，即第 t 条蛇由地图中的由地图中的 snake $t$ $1$ ...snake $t$ $len\[t$ ]点格组成。若图 2 中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为中的粉蛇编号为 t，则 len $t$ =3，且 snake $t$ $1$ .x=3, snake $t$ $1$ .y=6; snake $t$ $2$ .x=3, snake $t$ $2$ .y=4; snake $t$ $3$ .x=3, snake $t$ $3$ .y=2。t 表示你所控制的蛇编号，由于最多是二人对战，最多有战，最多有 2 条蛇，即条蛇，即 t 只有两种可能取值 0 或 1。direct $t$ 为一个整数，表示第 t 条蛇当前行进的方向。函数的返回值为一个整，表示接下来应该行进方向。函数的返回值为一个整，表示接下来应该行进方向。函数的返回值为一个整，表示接下来应该行进方向。函数的返回值为一个整，表示接下来应该行进方向其方向整数值的含义如表 1 所示

（后 4 个方向只有吃到斜走道具后才效）：

结构体 GamePanel 表示当前游戏地图。其

复制代码

struct GamePanel
{
int n; //地图规模, 含义如上所示
int m; //地图规模, 含义如上所述
int success_num; //游戏获胜所需吃的食物数,默认为35
int totalfoodnum; //地图中的食物总数,每进入新的一面/关置10
int currentfoodnum; //当前地图中所剩食物数, 食物每被吃一个该值减1, 0  currentfoodnum  totalfoodnum
point food[20]; //地图中所有食物（food[0]......food[totalfoodnum-1] ）的坐标,
int wallnum; //地图中障碍物（不算四周的墙，只算地图内部的障碍物）总数
point wall[20]; //地图中所有障碍物（wall[0]......wall[wallnum-1] ）的坐标
int speednum; //地图中倍速道具数, 第1面/关卡为0, 进入第2面值变为1, 被蛇吃掉后值变为0
int speedowner; //表示倍速道具的拥有者, 值为0或1; 若两方均未吃该道具, 则值等于-1
int step_speed; //玩家吃倍速道具后, 走的步数, 任意蛇吃该道具后置0, 此变量值不超过50
point speedprops; //当前地图中倍速道具的坐标
int obliquenum; //地图中斜走道具数, 第1面/关为0, 进入第2面值变为2
int obliqueowner[5]; //斜走道具的拥有者, obliqueowner[t]=1表示蛇t拥有斜走道具,等于0表示蛇t没吃斜走道具
point obliqueprops[2]; //当前地图中斜走道具的坐标
int panel[50][100]; //panel[i][j]的值为0,1,2,3,4分别表示地图中点[i, j]为空,食物,障碍物,倍速道具,斜走道具
int stage; //当前所在的面/关卡, 初值为1
};

（2）check 函数

bool check(point snake $5$ $100$ , int len $5$ , int t, GamePanel gp, int direction )

该函数的功能是：判断在贪吃蛇当前位置和游戏地图下，下一步若以 direction 方向行进，是否可行。如可行则返回 true，如不可行（即按此方向前进会导致贪吃蛇死亡）则返回 false。参数中 snake、len、t、gp 的含义同（1），direction 表示下一步拟行进的方向，含义如表 1 所示。

这里需注意的是，当贪吃蛇能斜走的时候，类似图 3 的情形，贪吃蛇是不能向右上方通过的，无论点格 1 和 2 是障碍物还是蛇自己或对方的身体。但图 4 的情形贪吃蛇则可以向右上方通过。其他方向同理。

在附件 1 中，包含 2 个头文件和 1 个源文件。snake.h 包含了本程序的系统头文件、基础类型定义和一些公用函数，你的程序只允许使用这些头文件里的库函数。machine.h 文件包含操控贪吃蛇的主要逻辑，你编写的 machine_move 和 check 函数，以及其他自定义辅助函数，都须放在此头文件内。snake.cpp 是主程序，负责游戏的整体逻辑和图形显示，通过不断调用

: )

图 4

machine_move 函数来得到贪吃蛇的前进方向，进而实现贪吃蛇的移动。程序一共包含 2 条蛇，编号分别为 0（白蛇）和 1（粉蛇），这里默认你操控的是第 0 条蛇，当然你也可以将主程序中的变量 t 之值修改为 1，从而操控粉蛇。

提交方式：

每名同学将被分配一个编号，请大家牢记，该编号将是你在本题中的唯一标识。编号将在 QQ 群内发布。

在提交程序时，学生在自己编写的所有函数的函数名后面加一个数字，即自己的编号，无论是函数声明处还是调用处；除此之外函数名后不允许有任何其他数字。

允许定义类、结构体、全局变量，其名后也须按上述规则加入编号，但结构体、类内数据成员、函数内部定义的变量无需加编号。

例如你的编号是 5 且你编写的程序是左边形式，则需修改成右边形式：

最后，将你的 machine.h 文件，修改为 machine+ 编号.h，例如你的编号是 5，则修改为 machine5.h，并在超星作业里提交该 machine5.h 头文件。

上述处理的原因是：我们会将一个班内所有同学的 machine.h 文件放入同一个项目工程里进行编译、运行和对战，所以每个同学的头文件名不能相同，且任意两个头文件中的函数名、全局变量名、类或结构体名都不能相同，否则会出现重名的编译错误。

请注意，你提交的 machine.h 文件里，除了#include <snake.h> 以外，不要再加入其它的#include 头文件。函数中不允许通过 printf、cout 等输出信息。machine_move 和 check 函数的参数均为值参数，对参数的修改在函数执行完毕后不会保存。

课程设计报告也需以超星作业的方式提交，模板与 A 题相同，不建议长篇大论，1-2 页即可。

评测方法：

以比赛的方式进行评测，比赛分为两阶段，均为程序自动对战，老师提供对战平台，无需人工参与。

第一阶段：（1）每班内部采用双循环赛方式，即每名同学都与本班其他同学比赛 2 场，一场使用白蛇，一场使用粉蛇。如 1 个班有 31 人，则每人需进行 60 场比赛。胜一场得 3 分，平一场得 1 分，负一场得 0 分。（2）循环赛后，依据积分排出每班的名次，积分相同则胜场多者排名靠前，若胜场也相同则所吃食物总数多者排名靠前。每班排名前 10% 记 100 分，前 20% 记 90 分，前 30% 记 80 分，前 50% 记 70 分，前 70% 记 60 分，前 80% 记 50 分，前 90% 记 40 分，剩余能正常编译运行者记 30 分。若程序编译出错或无法正常运行，记 0 分。

第二阶段：诸神之战。第一阶段产生的各班冠军（计算机学院 15 个班，软件学院 10 个班）共 25 人，再进行双循环赛，决出两院总冠军。第二阶段仅供娱乐，与本课程成绩无关。

所有比赛的对战记录均完全公开，将以附件 2 中 rec 文件的形式发布，大家可运行、播放，看到自己每场比赛的比赛画面。

备注：按双循环赛规则，每班将进行 1000 余场比赛，由于无法预知各位同学所编程序的时间效率，所以我们不排除当同学们的程序运行时间过长、每班难以在可接受的时间内完成 1000 场比赛时，采用单循环或淘汰赛等备选方案。

提示：

本题没有标准答案，同学们可以充分发挥想象力给出自己的解法。任何基础、任何层次的学生都有能力给出解决方案。只要程序无明显 bug，能正常编译运行，得分大于 0 分即可及格。

你的程序只需给出蛇前进的方向，至于蛇按该方向前进后身体位置如何变化，将由老师的主程序负责处理，你无需考虑，你只需重点考虑蛇头的位置。

你需要考虑如何通过从蛇头到食物的最短路径，最快吃到食物。当然如果仅考虑直线最短路径，还不够，还需考虑障碍物和蛇身，如图 5 所示的情况，如果你直接向上走，会碰到自己。再如图 6 的情况，当蛇吃掉食物后自己也就憋死了。

另外，当有多个食物和道具在你面前时，你如何抉择？如果你选择吃某一个，那么另一个就会被对方得到。也许你要根据对方的位置进行抉择。有的时候，道具也许是一把双刃剑，比如斜走道具，由于方向的增加，可能会增加你编程的难度。而倍速道具也只能用 50 步。当你吃的食物越多身体会越长，越难以控制。所以可能你所吃的食物数一直领先对方，但最后却由于自身太长难以控制而死亡，将胜利让给对方。甚至可以思考能否采用一些主动攻击策略，比如把对方逼入死角等。

诚信要求：

允许查阅资料、文献，同学之间可以交流思路、算法。但不允许照抄代码，老师已经收集了网络上与本题相关的所有代码作为查重对比母板，与网上代码或其他同学代码雷同者，均被视为抄袭。修改变量名或函数名、变换语句结构或函数位置等均无效。抄袭者与被抄袭者双方同论，不做区分。任何形式的破解、攻击、在提交的代码中植入恶意代码等不正当竞争行为均视为作弊。抄袭者、作弊者取消本题成绩并按情节轻重倒扣分。