Python實(shí)現(xiàn)迷宮生成器的詳細(xì)代碼

更新時(shí)間：2022年07月08日 17:11:01 作者：GodForever

這篇文章主要介紹了Python實(shí)現(xiàn)迷宮生成器的詳細(xì)代碼，本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

作為一項(xiàng)古老的智力游戲，千百年來迷宮都散發(fā)著迷人的魅力。但是，手工設(shè)計(jì)迷宮費(fèi)時(shí)又耗（腦）力，于是，我們有必要制作一個(gè)程序：迷宮生成器……

好吧，我編不下去了。但是，從上面的文字中，我們可以看出，我們此次的主題是：用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)迷宮生成器。

首先展示一下效果圖：

我們先分析一下所需的庫(kù)：

既然是生成器，每次生成的迷宮一模一樣顯然是說不過去的。因此，我們不可避免地要使用隨機(jī)數(shù)（Random庫(kù)）。迷宮一定是要繪制的，所以需要有一個(gè)GUI庫(kù)或繪圖庫(kù)，這里我使用Pygame（Tkinter或Turtle其實(shí)都可以做到，但畢竟Pygame比較順手）。與Pygame搭配，Sys似乎也是需要的（用于退出程序，但其實(shí)不使用似乎也無傷大雅）。然后是Tkinter.filedialog，主要用于詢問保存路徑（生成的迷宮總得保存吧）。當(dāng)然，用Time加一個(gè)計(jì)時(shí)器似乎是錦上添花。

于是，就有：

#coding:utf-8
import contextlib
with contextlib.redirect_stdout(None):
    import pygame
import random
import sys
import time
from tkinter.filedialog import *

這里要說明的是，由于導(dǎo)入Pygame時(shí)會(huì)輸出版本信息等很多內(nèi)容（這很影響美感），我們需要使用Contextlib阻止它輸出。

接下來，我們需要詢問一些參數(shù)：

a=int(input("列數(shù)："))
b=int(input("行數(shù)："))
l=int(input("大?。?))
saveit=input("是否保存：")

然后，就要運(yùn)行生成迷宮的程序了。同時(shí)，我們有必要計(jì)錄一下時(shí)間（相當(dāng)于開啟計(jì)時(shí)器）：

print("生成中...")
e = time.time()

然后就是正式生成迷宮。在介紹這部分代碼之前，我們需要了解一下算法：

第一步，生成一個(gè)由迷宮單元（白格）和墻（黑格）組成的網(wǎng)格。一行中迷宮單元的數(shù)量為迷宮的列數(shù)，一列找迷宮單元的數(shù)量為迷宮的行數(shù)。令左上角的迷宮單元為起點(diǎn)，右下角的迷宮單元為終點(diǎn)，打破起點(diǎn)左邊與終點(diǎn)右邊的墻，如圖所示：

第二步，訪問各迷宮單元。將起點(diǎn)標(biāo)記為當(dāng)前迷宮單元，當(dāng)存在未被訪問的迷宮單元（凡是曾經(jīng)成為過當(dāng)前迷宮單元的迷宮單元，都視為已訪問）時(shí)，重復(fù)執(zhí)行：

將周圍的未被訪問的迷宮單元加入表格；
如果表格中有迷宮單元：
- 將當(dāng)前迷宮單元入棧（可以理解為將其加入一個(gè)叫做棧的表格）；
- 從表格中隨機(jī)選擇一個(gè)迷宮單元；
- 打破當(dāng)前迷宮單元與選擇的迷宮單元之間的墻；
- 將選擇的迷宮單元標(biāo)記為當(dāng)前迷宮單元；
如果表格中沒有迷宮單元：
- 棧頂迷宮單元出棧（可以理解為將棧中的最后一個(gè)元素獲取并刪除）；
- 將出棧的迷宮單元設(shè)為當(dāng)前迷宮單元；

在循環(huán)結(jié)束以后，就會(huì)出現(xiàn)像文章開頭效果圖一樣的結(jié)果。

接下來，我們就要將文字化的算法轉(zhuǎn)化為Python的代碼。

首先，程序是不認(rèn)識(shí)圖片的，它認(rèn)識(shí)的是數(shù)據(jù)。所以我們需要設(shè)置一個(gè)二維列表，以此來用一串?dāng)?shù)據(jù)表示當(dāng)前的圖像。當(dāng)然，我們可以順便將第一步的設(shè)置一起完成：

alist = []
aa=0
need=[]
for j in range(2*a+1):
    if aa==0:
        aa = 1
        alistone = []
        for i in range(2*b+1):
            alistone.append(1)
        alist.append(alistone)
    else:
        aa=0
        alistone = []
        bb=0
        for i in range(2*b+1):
            if bb==0:
                bb=1
                alistone.append(1)
            else:
                bb = 0
                need.append((j,i))
                alistone.append(0)
        alist.append(alistone)
alist[0][1]=0
alist[-1][-2]=0

可以看到，除此以外我們還建立了一個(gè)列表need，里面存儲(chǔ)了所有的迷宮單元。它的作用就是判斷迷宮單元是否被訪問，每次訪問都會(huì)將迷宮單元從表格中刪除，當(dāng)表格中沒有迷宮單元時(shí)，就說明所有迷宮單元都被訪問了。

x=1
y=1
need.remove((1, 1))
listing=[]
while len(need)>0:
    aroundit=[]
    try:
        if x-2<0:
            print(1+"1")
        alist[x-2][y]=0
        if (x-2,y) in need:
            aroundit.append("alist[x-1][y],x=(0,x-2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        alist[x+2][y]=0
        if (x+2,y) in need:
            aroundit.append("alist[x+1][y],x=(0,x+2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        alist[x][y+2]=0
        if (x,y+2) in need:
            aroundit.append("alist[x][y+1],y=(0,y+2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if y-2<0:
            print(1+"1")
        alist[x][y-2]=0
        if (x,y-2) in need:
            aroundit.append("alist[x][y-1],y=(0,y-2)")
    except:
        while False:
            print()
    if len(aroundit)>0:
        listing.append((x,y))
        exec(random.choice(aroundit))
        need.remove((x, y))
    else:
        x,y=listing[-1]
        listing.pop()

而這些內(nèi)容，就是第二步。其算法我已經(jīng)解釋過，唯一一個(gè)微小的不同是，在此處我們并沒有在列表中加入相鄰迷宮單元的坐標(biāo)，而是將其對(duì)應(yīng)的破墻和標(biāo)記為當(dāng)前迷宮單元的代碼以字符串的形式存儲(chǔ)在表格中，并在隨機(jī)選擇出某個(gè)迷宮單元所對(duì)應(yīng)的字符串后，使用exec將其轉(zhuǎn)換為代碼并運(yùn)行（這可以節(jié)省一些代碼）。

print("完成！用時(shí){}秒".format(time.time()-e))

打印完生成迷宮的用時(shí)后，我們需要將表格中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像了。當(dāng)然，在此之前，我們要先確定圖片保存的位置。

if saveit=="1":
    ccc = askdirectory()
    h=""
    bbbbb=1
    while True:
        try:
            open("{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc,a,b,h),"r")
            h="({})".format(bbbbb)
        except:
            break
        bbbbb+=1

由于使用時(shí)有可能選擇不保存圖片，因此要先判斷你的選擇是保存還是不保存。這里字符“1”表示保存（輸入其他，自然就是不保存了）。然后我們需要讓你選擇保存路徑（askdirectory()詢問的是文件路徑，不需要選擇文件名）。然后，我們要確定文件名稱：“a×b迷宮.png”。這里需要判斷指定路徑是否存在此名稱的文件，如果存在，則我們需要在后面加上序號(hào)。總而言之，通過這串代碼，我們已經(jīng)將迷宮的路徑+文件名確定了。

pygame.init()
icon=pygame.image.load("迷宮.png")
pygame.display.set_icon(icon)
screen=pygame.display.Info()
screen = pygame.display.set_mode((l*(2*a+1),l*(2*b+1)))
pygame.display.set_caption('迷宮')
screen.fill("white")
c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
c.fill(color='white')
d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
d.fill(color='black')
for i in range(2*a+1):
    for j in range(2*b+1):
        if alist[i][j]==0:
            screen.blit(c, (i*l, j*l))
        elif alist[i][j]==1:
            screen.blit(d, (i*l, j*l))
pygame.display.flip()
if saveit=="1":
    pygame.image.save(screen, "{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc, a, b, h))
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()

代碼中使用的圖片“迷宮.png”（名稱不太對(duì)，下載以后要重新命名一下）：

這里主要是Pygame的基本設(shè)置，并將表格內(nèi)容圖像化。每一個(gè)數(shù)字代表一個(gè)方塊，而數(shù)字的值則決定了方塊的顏色，數(shù)字在表格中的位置決定了方塊的位置。就這樣，我們呢將表格完全轉(zhuǎn)化成了圖像。當(dāng)然，我們還需要用pygame.image.save()函數(shù)將圖像保存為圖片文件。

這樣，這個(gè)生成器似乎完成了。

它運(yùn)行良好，但當(dāng)迷宮比較復(fù)雜時(shí)，暴露出一個(gè)問題（下圖是100×100的迷宮）：

由于正確路徑過于曲折，在復(fù)雜度較高時(shí)，這個(gè)迷宮的難度會(huì)變得極高！

難度高，在某方面上講，的確是好事。但當(dāng)你向你的朋友們展示這個(gè)迷宮時(shí)，如果你自己也無法得出正確的路徑，這不是很掃興嗎？

因此，一個(gè)尋路算法變得非常有必要。

尋路算法的大體思路：

在生成的迷宮中，白格為路，黑格為墻。將起點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前位置，重復(fù)執(zhí)行直到終點(diǎn)成為當(dāng)前位置：

將當(dāng)前位置標(biāo)記為正確路徑；
將周圍未標(biāo)記的路加入一個(gè)表格；
如果表格不空：
- 將當(dāng)前位置入棧；
- 從表格中隨機(jī)選擇一條路，并將其設(shè)為當(dāng)前位置；
如果表格是空的：
- 棧頂?shù)穆烦鰲＃?/li>
- 將其設(shè)為當(dāng)前位置；

通過這個(gè)算法，我們可以試出正確的路徑（如圖）：

代碼的實(shí)現(xiàn)：

x2=0
y2=1
listing2=[]
while not(alist[-1][-2]==2):
    alist[x2][y2]=3
    around2=[]
    try:
        if x2-1<0:
            print(1+"1")
        if alist[x2-1][y2]==0:
            around2.append("x2=x2-1")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if alist[x2+1][y2]==0:
            around2.append("x2=x2+1")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if alist[x2][y2+1]==0:
            around2.append("y2=y2+1")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if y2-1<0:
            print(1+"1")
        if alist[x2][y2-1]==0:
            around2.append("y2=y2-1")
    except:
        while False:
            print()
    if len(around2)>0:
        listing2.append((x2,y2))
        exec(random.choice(around2))
    else:
        alist[x2][y2]=2
        x2,y2=listing2[-1]
        listing2.pop()
alist[-1][-2]=3
for i in range(len(alist)):
    for j in range(len(alist[0])):
        if alist[i][j]==2:
            alist[i][j]=0

同時(shí)，圖像繪制的過程也要作出一些改動(dòng)，以顯示正確路徑：

if saveit=="1":
    ccc = askdirectory()
    h=""
    bbbbb=1
    while True:
        try:
            open("{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc,a,b,h),"r")
            open("{}/{}×{}迷宮（正確線路）{}.png".format(ccc,a,b,h),"r")
            h="({})".format(bbbbb)
        except:
            break
        bbbbb+=1
pygame.init()
icon=pygame.image.load("迷宮.png")
pygame.display.set_icon(icon)
screen=pygame.display.Info()
screen = pygame.display.set_mode((l*(2*a+1),l*(2*b+1)))
pygame.display.set_caption('迷宮')
screen.fill("white")
if saveit=="1":
    c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    c.fill(color='white')
    d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    d.fill(color='black')
    f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    f.fill(color='white')
    for i in range(2 * a + 1):
        for j in range(2 * b + 1):
            if alist[i][j] == 0:
                screen.blit(c, (i * l, j * l))
            elif alist[i][j] == 1:
                screen.blit(d, (i * l, j * l))
            else:
                screen.blit(f, (i * l, j * l))
    pygame.image.save(screen, "{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc, a, b, h))
    c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    c.fill(color='white')
    d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    d.fill(color='black')
    f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    f.fill(color='red')
    for i in range(2 * a + 1):
        for j in range(2 * b + 1):
            if alist[i][j] == 0:
                screen.blit(c, (i * l, j * l))
            elif alist[i][j] == 1:
                screen.blit(d, (i * l, j * l))
            else:
                screen.blit(f, (i * l, j * l))
    pygame.image.save(screen, "{}/{}×{}迷宮（正確線路）{}.png".format(ccc, a, b, h))
c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
c.fill(color='white')
d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
d.fill(color='black')
f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
f.fill(color='white')
for i in range(2*a+1):
    for j in range(2*b+1):
        if alist[i][j]==0:
            screen.blit(c, (i*l, j*l))
        elif alist[i][j]==1:
            screen.blit(d, (i*l, j*l))
        else:
            screen.blit(f,(i*l, j*l))
pygame.display.flip()
aaaaaaa = 0
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
        if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            if aaaaaaa == 1:
                aaaaaaa = 0
                c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                c.fill(color='white')
                d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                d.fill(color='black')
                f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                f.fill(color='white')
                for i in range(2 * a + 1):
                    for j in range(2 * b + 1):
                        if alist[i][j] == 0:
                            screen.blit(c, (i * l, j * l))
                        elif alist[i][j] == 1:
                            screen.blit(d, (i * l, j * l))
                        else:
                            screen.blit(f, (i * l, j * l))
                pygame.display.flip()
            else:
                aaaaaaa = 1
                c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                c.fill(color='white')
                d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                d.fill(color='black')
                f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                f.fill(color='red')
                for i in range(2 * a + 1):
                    for j in range(2 * b + 1):
                        if alist[i][j] == 0:
                            screen.blit(c, (i * l, j * l))
                        elif alist[i][j] == 1:
                            screen.blit(d, (i * l, j * l))
                        else:
                            screen.blit(f, (i * l, j * l))
                pygame.display.flip()

通過這些改動(dòng)，顯示正確路徑的效果就實(shí)現(xiàn)了。生成完成以后，窗口上顯示的是沒有正確路徑的迷宮，而點(diǎn)擊窗口后，正確的路徑就會(huì)顯示（再次點(diǎn)擊隱藏）。

剛剛那張100×100的迷宮，其正確路徑是：

可以看出，本文中所用的算法生成的迷宮，其正確路徑還是非常曲折的（難度很高）。你何不將其發(fā)給你的朋友，讓其破解一下呢？

完整的代碼：

#coding:utf-8
import contextlib
with contextlib.redirect_stdout(None):
    import pygame
import random
import sys
import time
from tkinter.filedialog import *
a=int(input("列數(shù)："))
b=int(input("行數(shù)："))
l=int(input("大小："))
saveit=input("是否保存：")
print("生成中...")
e = time.time()
alist = []
aa=0
need=[]
for j in range(2*a+1):
    if aa==0:
        aa = 1
        alistone = []
        for i in range(2*b+1):
            alistone.append(1)
        alist.append(alistone)
    else:
        aa=0
        alistone = []
        bb=0
        for i in range(2*b+1):
            if bb==0:
                bb=1
                alistone.append(1)
            else:
                bb = 0
                need.append((j,i))
                alistone.append(0)
        alist.append(alistone)
alist[0][1]=0
alist[-1][-2]=0
x=1
y=1
need.remove((1, 1))
listing=[]
while len(need)>0:
    aroundit=[]
    try:
        if x-2<0:
            print(1+"1")
        alist[x-2][y]=0
        if (x-2,y) in need:
            aroundit.append("alist[x-1][y],x=(0,x-2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        alist[x+2][y]=0
        if (x+2,y) in need:
            aroundit.append("alist[x+1][y],x=(0,x+2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        alist[x][y+2]=0
        if (x,y+2) in need:
            aroundit.append("alist[x][y+1],y=(0,y+2)")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if y-2<0:
            print(1+"1")
        alist[x][y-2]=0
        if (x,y-2) in need:
            aroundit.append("alist[x][y-1],y=(0,y-2)")
    except:
        while False:
            print()
    if len(aroundit)>0:
        listing.append((x,y))
        exec(random.choice(aroundit))
        need.remove((x, y))
    else:
        x,y=listing[-1]
        listing.pop()
x2=0
y2=1
listing2=[]
while not(alist[-1][-2]==2):
    alist[x2][y2]=3
    around2=[]
    try:
        if x2-1<0:
            print(1+"1")

        if alist[x2-1][y2]==0:
            around2.append("x2=x2-1")
    except:
        while False:
            print()
    try:

        if alist[x2+1][y2]==0:
            around2.append("x2=x2+1")
    except:
        while False:
            print()
    try:

        if alist[x2][y2+1]==0:
            around2.append("y2=y2+1")
    except:
        while False:
            print()
    try:
        if y2-1<0:
            print(1+"1")
        if alist[x2][y2-1]==0:
            around2.append("y2=y2-1")
    except:
        while False:
            print()
    if len(around2)>0:
        listing2.append((x2,y2))
        exec(random.choice(around2))
    else:
        alist[x2][y2]=2
        x2,y2=listing2[-1]
        listing2.pop()
alist[-1][-2]=3
for i in range(len(alist)):
    for j in range(len(alist[0])):
        if alist[i][j]==2:
            alist[i][j]=0
print("完成！用時(shí){}秒".format(time.time()-e))
if saveit=="1":
    ccc = askdirectory()
    h=""
    bbbbb=1
    while True:
        try:
            open("{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc,a,b,h),"r")
            open("{}/{}×{}迷宮（正確線路）{}.png".format(ccc,a,b,h),"r")
            h="({})".format(bbbbb)
        except:
            break
        bbbbb+=1
pygame.init()
icon=pygame.image.load("迷宮.png")
pygame.display.set_icon(icon)
screen=pygame.display.Info()
screen = pygame.display.set_mode((l*(2*a+1),l*(2*b+1)))
pygame.display.set_caption('迷宮')
screen.fill("white")
if saveit=="1":
    c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    c.fill(color='white')
    d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    d.fill(color='black')
    f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    f.fill(color='white')
    for i in range(2 * a + 1):
        for j in range(2 * b + 1):
            if alist[i][j] == 0:
                screen.blit(c, (i * l, j * l))
            elif alist[i][j] == 1:
                screen.blit(d, (i * l, j * l))
            else:
                screen.blit(f, (i * l, j * l))
    pygame.image.save(screen, "{}/{}×{}迷宮{}.png".format(ccc, a, b, h))
    c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    c.fill(color='white')
    d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    d.fill(color='black')
    f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
    f.fill(color='red')
    for i in range(2 * a + 1):
        for j in range(2 * b + 1):
            if alist[i][j] == 0:
                screen.blit(c, (i * l, j * l))
            elif alist[i][j] == 1:
                screen.blit(d, (i * l, j * l))
            else:
                screen.blit(f, (i * l, j * l))
    pygame.image.save(screen, "{}/{}×{}迷宮（正確線路）{}.png".format(ccc, a, b, h))
c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
c.fill(color='white')
d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
d.fill(color='black')
f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
f.fill(color='white')
for i in range(2*a+1):
    for j in range(2*b+1):
        if alist[i][j]==0:
            screen.blit(c, (i*l, j*l))
        elif alist[i][j]==1:
            screen.blit(d, (i*l, j*l))
        else:
            screen.blit(f,(i*l, j*l))
pygame.display.flip()
aaaaaaa = 0
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
        if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            if aaaaaaa == 1:
                aaaaaaa = 0
                c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                c.fill(color='white')
                d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                d.fill(color='black')
                f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                f.fill(color='white')
                for i in range(2 * a + 1):
                    for j in range(2 * b + 1):
                        if alist[i][j] == 0:
                            screen.blit(c, (i * l, j * l))
                        elif alist[i][j] == 1:
                            screen.blit(d, (i * l, j * l))
                        else:
                            screen.blit(f, (i * l, j * l))
                pygame.display.flip()
            else:
                aaaaaaa = 1
                c = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                c.fill(color='white')
                d = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                d.fill(color='black')
                f = pygame.Surface((l, l), flags=pygame.HWSURFACE)
                f.fill(color='red')
                for i in range(2 * a + 1):
                    for j in range(2 * b + 1):
                        if alist[i][j] == 0:
                            screen.blit(c, (i * l, j * l))
                        elif alist[i][j] == 1:
                            screen.blit(d, (i * l, j * l))
                        else:
                            screen.blit(f, (i * l, j * l))
                pygame.display.flip()

代碼的結(jié)束，對(duì)于程序也許僅僅只是開始；學(xué)習(xí)的暫時(shí)告一段落，從不影響生活的繼續(xù)。生命無止境，貴在一顆永遠(yuǎn)向上的心。

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