title: 贪吃蛇 C 语言源码与算法分析 layout: post categories: C语言 tags: 贪吃蛇源码 C语言贪吃蛇 gluttonous-snake
经典的贪吃蛇游戏算法，无疑是一个较大的挑战，综合性较高，像我这种刚入门C语言的也差不多花了整整一周时间才差不多理解透彻，内部包含了较多的函数，数组，二维数组，循环等思想。 Github项目地址：https://github.com/knightyun/gluttonousSnake/
接下来以C语言为例，针对此算法截取代码片段进行详细分析，源码位于文章底部。
首先分析一下，贪吃蛇最基本和重要的动作，一段在屏幕上移动和转向的躯干，但是C语言没有移动字符的函数，只能不断向屏幕打印输出和清屏实现移动，躯干位置在屏幕上的变化可以用二维坐标系实现，用一个二维数组保存屏幕所有可见内容的x，y坐标，并赋予几种初始值，然后用函数打印出各种值对应的字符，再用循环和坐标值自增自减实现移动。使用输入函数判断方向，随机函数生成食物，根据头部坐标判断撞墙或吃到自己而结束游戏。
Windows环境中需要包含的头文件：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<Windows.h> /*需要使用system("cls")清屏函数*/
#include<conio.h> /*非标准库函数，VS中自带，需要使用_getch()函数获取输入*/
#include<time.h> /*使用随机数函数需要使用time()函数*/
游戏内可自定义设置界面宽度与高度，需要给二维数组定义一个最大值：
#define MAXX 10000 /* 定义游戏最大界面宽度坐标值 */
#define MAXY 10000 /* 定义最大高度 */
需要用到的变量和功能如下：
int speed = 10; /* 设置蛇移动速度 */
int mapArr[MAXX][MAXY]; /* 保存界面坐标值的二维数组 */
int inputX = 50, inputY = 20; /* 默认游戏界面宽度和高度 */
int randX = -1, randY = -1; /* 生成的随机食物的坐标值 */
int foodFlag = 0; /* 判断是否更新食物 */
int sx = 1, sy = 1; /* 设置蛇身坐标值 */
int l = 0; /* 蛇身长度 */
int *body[MAXX * MAXY]; /* 储存蛇身的指针数组 */
char input = '6'; /* 默认移动方向 */
int overFlag = 1; /* 判断游戏结束，撞墙或吃到自己 */
int moveX = 1, moveY = 1; /* 游戏开始的动画效果坐标值 */
int moveFlag = 0; /* 开始动画的循环判断 */
这里使用了指针数组控制蛇身，方便赋值 数组中的参数虽然不能是变量，但是可以是宏定义
接下来就是重要环节了，分析实现游戏效果的各个函数。
InitMap() 将屏幕上每个点通过二维数组赋予坐标值 x、y，确定游戏界面的大小，我们将四周的墙赋值为 1，中间空白赋值为 0，蛇身赋值为 2，随机出现的食物赋值为 3。PrintMap() 函数给每个 坐标值打印对应的字符，我们将墙用字符 + 表示，空白用空字符 " " 表示，蛇身用星号 * 表示，食物用字符 @ 表示。StartMsg() 显示屏幕信息，提示控制的按键。GetSet() 使玩家可以自定义游戏界面宽和高和移动速度，使用 scanf() 函数获取并改变默认界面尺寸。SetRandNum() 在界面中随机出现食物，并且不与蛇身和墙重叠，使用 srand(time(0)) 初始随机函数，然后用一个循环不断用随机函数 rand() 生成随机坐标值，直到所生成位置是空白为止。SetSnakeNum() 设置蛇身的坐标值，并通过通过输入判断前进方向，以设置的速度时间间隔不断自增或自减坐标值实现移动，里面用到了 _kbhit() 函数，作用是：有用户输入时，返回值为真，无输入时值为假。还有 _getch() 函数与 getchar() 的区别：_getch() 输入值后不用输入回车就能获取输入值。感觉最不好理解的就是蛇身的转弯算法，我的方法是：蛇身每一节在每一次循环不断继承前一节的值，然后蛇头位置不断获得新坐标值，这样就能实现身体的转向，这里就可以用到之前定义的指针数组 *body[] 来实现。算法中还需要注意的一点是，蛇身朝某个方向移动时，只能控制另外两个方向，例如向右移动时不能控制向左移动。然后随后的函数就好说了。EatFood() 实现遇到食物坐标值时，增加一节蛇身长度值 l 。StartGame() 来综合之前的函数并开始游戏，需要通过 overFlag 判断游戏结束。SetMoveNum() 实现游戏开始时的动画效果，对于游戏存在意义不大，仅供研究训练思维和算法。JudgeEnd() 判断之前的函数 SetMuveNum() 的结束时刻，然后不断循环动画效果。StartView() 开始游戏，按任意键游戏正式开始。下面是函数申明：
void InitMap(); /* initialize the background coordinate system */
void PrintMap(); /* print every point in the arr mapArr to the screen */
void StartMsg(); /* start message */
void GetSet(); /* judge whether to edit the game setting */
void SetRandNum(); /* set a random 'food' point in the screen */
void SetSnakeNum(); /* the most complex and important algorithm of this game */
void EatFood(); /* judge when to eat food and elongate the body */
void StartGame(); /* start the game */
void SetMoveNum(); /* algorithm of the start animation, some complex */
void JudgeEnd(); /* judge the end of the animation and loop again*/
void StartView(); /* start the start animation view */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<Windows.h> /* use the function 'system("cls")' to clear screen */
#include<conio.h> /* use the function '_getch()' to get input */
#include<time.h> /* the random function need the 'time()' function */
#include "public-fun.h"
#define MAXX 10000 /* define the max width of game space */
#define MAXY 10000 /* define the max height */
void InitMap(); /* initialize the background coordinate system */
void PrintMap(); /* print every point in the arr mapArr to the screen */
void StartMsg(); /* start message */
void GetSet(); /* judge whether to edit the game setting */
void SetRandNum(); /* set a random 'food' point in the screen */
void SetSnakeNum(); /* the most complex and important algorithm of this game */
void EatFood(); /* judge when to eat food and elongate the body */
void StartGame(); /* start the game */
void SetMoveNum(); /* algorithm of the start animation, some complex */
void JudgeEnd(); /* judge the end of the animation and loop again*/
void StartView(); /* start the start animation view */
int speed = 10; /* default snake move speed */
int mapArr[MAXX][MAXY]; /* arr to store the point in the screen */
int inputX = 50, inputY = 20; /* default width and height */
int randX = -1, randY = -1; /* set a random food point in the background */
int foodFlag = 0; /* judge when to change random food point*/
int sx = 1, sy = 1; /* body x, y point */
int l = 0; /* body lenth */
int *body[MAXX * MAXY]; /* body array pointer */
char input = '6'; /* default direction */
int overFlag = 1; /* judge when the game over, hit wall or eat self*/
int moveX = 1, moveY = 1; /* start move effect */
int moveFlag = 0; /* restart the loop effection */
void GetSet()
{
printf("\n");
printf("请输入游戏空间的宽度：\n(Please enter the width of game space:)\n");
scanf_s("%d", &inputX);
printf("\n");
printf("请输入游戏空间的高度：\n(Please enter the height of game space:)\n");
scanf_s("%d", &inputY);
printf("\n");
printf("请输入游戏速度（1 到 n，1 最慢）：\nPlease enter the speed of snake moving:(1 is slowest)\n");
scanf_s("%d", &speed);
}
void InitMap()
{
int x, y;
for (y = 0; y < inputY; y++)
{
for (x = 0; x < inputX; x++)
{
if ((x == 0) || (x == inputX - 1) || (y == 0) || (y == inputY - 1))
{
mapArr[x][y] = 1;
}
else
{
mapArr[x][y] = 0;
}
}
}
}
void PrintMap()
{
int x, y;
for (y = 0; y < inputY; y++)
{
for (x = 0; x < inputX; x++)
{
switch (mapArr[x][y])
{
case 0:
printf(" ");
break;
case 1:
printf("+");
break;
case 2:
printf("*");
break;
case 3:
printf("@");
}
}
printf("\n");
}
}
void StartMsg()
{
printf
("'2(top)', '8(down)', '4(left)', 6(right)' 或 \n'w(top)', 'a(left)', 's(down)', 'd(right)'\n控制方向(control the direction)\n");
}
void SetRandNum()
{
srand(time(0));
while ((mapArr[randX + 1][randY + 1] != 0) && (foodFlag == 0))
{
randX = rand() % (inputX - 2), randY = rand() % (inputY - 2);
}
mapArr[randX + 1][randY + 1] = 3; /* set foot number 3 */
foodFlag = 1;
}
void SetSnakeNum()
{
if (_kbhit()) /* if there is an input, get it; if not, go on */
{
int a = _getch();
switch (input)
{
case '2':
case 'w':
if (a == '4' || a == '6' || a == 'a' || a == 'd' || a == '2' || a == 'w')
input = a;
break;
case '8':
case 's':
if (a == '4' || a == '6' || a == 'a' || a == 'd' || a == '8' || a == 's')
input = a;
break;
case '4':
case 'a':
if (a == '2' || a == '8' || a == 'w' || a == 's' || a == '4' || a == 'a')
input = a;
break;
case '6':
case 'd':
if (a == '2' || a == '8' || a == 'w' || a == 's' || a == '6' || a == 'd')
input = a;
break;
}
}
switch (input) /* judge the direction by value of input */
{
case '2': /* up */
case 'w':
sy--;
break;
case '8': /* down */
case 's':
sy++;
break;
case '4': /* left */
case 'a':
sx--;
break;
case '6': /* right */
case 'd':
sx++;
break;
}
int i;
for (i = l; i != 0; i--) /* every point's address of body move back one point */
{
body[i] = body[i - 1];
*body[i] = 2; /* change value by pointer */
}
body[0] = &mapArr[sx][sy];
if ((*body[0] == 1) || (*body[0] == 2)) /* judge when the snake hit the wall or eat itself */
{
overFlag = 0;
}
*body[0] = 2; /* assign the head of snake by pointer */
}
void EatFood()
{
if (*body[0] == 3)
{
l++;
foodFlag = 0;
}
}
void StartGame()
{
sx = 1;
sy = 1;
l = 0;
input = '6';
int j;
for (j = 0; j < l; j++) /* assign the snake body initial address value*/
{
body[j] = &mapArr[sx - j][sy];
}
while (overFlag) /* loop until the game over */
{
InitMap();
SetSnakeNum();
SetRandNum();
EatFood();
PrintMap();
StartMsg();
Sleep(1000/speed);
system("cls");
}
}
void SetMoveNum()
{
/* x move 1 -- (X - 2 ); y move 1 -- (Y - 2) */
/* move x from left to right */
if ((moveY == 1 + moveFlag) && (moveX < inputX - 2 - moveFlag))
{
mapArr[moveX][moveY] = 2;
moveX++;
}
/* move y from top to buttom */
else if ((moveX == inputX - 2 - moveFlag) && (moveY < inputY - 2 - moveFlag))
{
mapArr[moveX][moveY] = 2;
moveY++;
}
/* move x from right to left */
else if ((moveY == inputY - 2 - moveFlag) && (moveX > 1 + moveFlag))
{
mapArr[moveX][moveY] = 2;
moveX--;
}
/* move y from buttom to top */
else if ((moveX == 1 + moveFlag) && (moveY > 1 + moveFlag))
{
mapArr[moveX][moveY] = 2;
moveY--;
if (moveY == 2 + moveFlag) /* judge when to jump to a deeper layer */
{
moveFlag++;
}
}
}
void JudgeEnd()
{
int i, j;
int tmp = 1;
for (j = 0; j < inputY; j++)
{
for (i = 0; i < inputX; i++)
{
if (mapArr[i][j] == 0)
goto out;
}
}
moveX = 1, moveY = 1;
InitMap();
moveFlag = 0;
out:;
}
void StartView()
{
moveX = 1, moveY = 1, moveFlag = 0;
int startFlag = 1;
InitMap();
while (startFlag)
{
SetMoveNum();
PrintMap();
printf("按任意键开始游戏：\n(Press any key to start game: )\n");
Sleep(10);
system("cls");
JudgeEnd();
if (_kbhit())
{
int c = _getch();
if ((c != '2') && (c != 'w') && (c != '8') && (c != 's') && (c != '4') && (c != 'a') && (c != '6') && (c != 'd'))
startFlag = 0;
}
}
}
int main() /* main function */
{
while (1)
{
printf("是否修改设置（修改输入“y”,否则按任意键）：\nEdit the game setting or not ? (Press 'y' to edit, or press another key to go on:)\n");
if (_getch() == 'y')
{
GetSet();
}
StartView(); /* an animation before game start */
StartGame();
printf("Game Over !!!\n游戏结束，按任意键继续：\n(Press any key to restart: )\n");
_getch();
overFlag = 1; /* restart the game by the flag */
system("cls");
}
}
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