惊了，用Python写了一个AI贪吃蛇，追着你跑的那种，面试完资料要拿回来吗

先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！

因此收集整理了一份《2024年最新Python全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友。

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正文

作者：Hawstein

出处：http://hawstein.com/2013/04/15/snake-ai/

前言

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这两天在网上看到一张让人涨姿势的图片，图片中展示的是贪吃蛇游戏， 估计大部分人都玩过。但如果仅仅是贪吃蛇游戏，那么它就没有什么让人涨姿势的地方了。问题的关键在于，图片中的贪吃蛇真的很贪吃XD，它把矩形中出现的食物吃了个遍， 然后华丽丽地把整个矩形填满，真心是看得赏心悦目。作为一个CSer， 第一个想到的是，这东西是写程序实现的(因为，一般人干不出这事。果断是要让程序来干的)第二个想到的是，写程序该如何实现，该用什么算法？既然开始想了，就开始做。Talk is cheap，show me the code。

开始之前，让我们再欣赏一下那只让人涨姿势的贪吃蛇吧：( 如果下面的动态图片浏览效果不佳的话，可以右键保存下来查看)

语言选择

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Life is short, use python! 所以，根本就没多想，直接上python。

最初版本

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先让你的程序跑起来

首先，我们第一件要做的就是先不要去分析这个问题。你好歹先写个能运行起来的贪吃蛇游戏，然后再去想AI部分。这个应该很简单， c\c++也就百来行代码(如果我没记错的话。不弄复杂界面，直接在控制台下跑)， python就更简单了，去掉注释和空行，5、60行代码就搞定了。而且，最最关键的， 这个东西网上肯定写滥了，你没有必要重复造轮子， 去弄一份来按照你的意愿改造一下就行了。

简单版本

我觉得直接写perfect版本不是什么好路子。因为perfect版本往往要考虑很多东西， 直接上来就写这个一般是bug百出的。所以， 一开始我的目标仅仅是让程序去控制贪吃蛇运动，让它去吃食物，仅此而已。现在让我们来陈述一下最初的问题：

1

2

在一个矩形中，每一时刻有一个食物，贪吃蛇要在不撞到自己的条件下，

找到一条路(未必要最优)，然后沿着这条路运行，去享用它的美食

我们先不去想蛇会越来越长这个事实，问题基本就是，给你一个起点(蛇头)和一个终点( 食物)，要避开障碍物(蛇身)，从起点找到一条可行路到达终点。我们可以用的方法有：

• BFS

• DFS

• A*

只要有选择，就先选择最简单的方案，我们现在的目标是要让程序先跑起来， 优化是后话。so，从BFS开始。我们最初将蛇头位置放入队列，然后只要队列非空， 就将队头位置出队，然后把它四领域内的4个点放入队列，不断地循环操作， 直到到达食物的位置。这个过程中，我们需要注意几点：1.访问过的点不再访问。2.保存每个点的父结点(即每个位置是从哪个位置走到它的， 这样我们才能把可行路径找出来)。3.蛇身所在位置和四面墙不可访问。

通过BFS找到食物后，只需要让蛇沿着可行路径运动即可。这个简单版本写完后， 贪吃蛇就可以很欢快地运行一段时间了。看图吧：(不流畅的感觉来自录屏软件＠_＠)

为了尽量保持简单，我用的是curses模块，直接在终端进行绘图。从上面的动态图片可以看出，每次都单纯地使用BFS，最终有一天， 贪吃蛇会因为这种不顾后果的短视行为而陷入困境。而且，即使到了那个时候，它也只会BFS一种策略， 导致因为当前看不到目标(食物)，认为自己这辈子就这样了，破罐子破摔， 最终停在它人生中的某一个点，不再前进。(我好爱讲哲理XD)

BFS+Wander

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上一节的简单版本跑起来后，我们认识到，只教贪吃蛇一种策略是不行的。它这么笨一条蛇，你不多教它一点，它分分钟就会挂掉的。所以，我写了个Wander函数，顾名思义，当贪吃蛇陷入困境后， 就别让它再BFS了，而是让它随便四处走走，散散心，思考一下人生什么的。这个就好比你困惑迷茫的时候还去工作，效率不佳不说，还可能阻碍你走出困境；相反，这时候你如果放下手中的工作，停下来，出去旅个游什么的。回来时， 说不定就豁然开朗，土地平旷，屋舍俨然了。

Wander函数怎么写都行，但是肯定有优劣之分。我写了两个版本，一个是在可行的范围内， 朝随机方向走随机步。也就是说，蛇每次运动的方向是随机出来的， 总共运动的步数也是随机的。Wander完之后，再去BFS一下，看能否吃到食物， 如果可以那就皆大欢喜了。如果不行，说明思考人生的时间还不够，再Wander一下。这样过程不断地循环进行。可是就像“随机过程随机过”一样，你“随机Wander就随机挂”。会Wander的蛇确实能多走好多步。可是有一天，它就会把自己给随机到一条死路上了。陷入困境还可以Wander，进入死胡同，那可没有回滚机制。所以， 第二个版本的Wander函数，我就让贪吃蛇贪到底。在BFS无解后， 告诉蛇一个步数step(随机产生step)，让它在空白区域以S形运动step步。这回运动方向就不随机了，而是有组织有纪律地运动。先看图，然后再说说它的问题：

没错，最终还是挂掉了。S形运动也是无法让贪吃蛇避免死亡的命运。贪吃蛇可以靠S形运动多存活一段时间，可是由于它的策略是：

1

2

3

4

5

while 没有按下ESC键:

if 蛇与食物间有路径:

走起，吃食物去

else:

Wander一段时间

问题就出在蛇发现它自己和食物间有路径，就二话不说跑去吃食物了。它没有考虑到，你这一去把食物给吃了后形成的局势(蛇身布局)， 完全就可能让你挂掉。(比如进入了一个自己蛇身围起来的封闭小空间)

so，为了能让蛇活得久一些，它还要更高瞻远瞩才行。

高瞻远瞩版本

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我们现在已经有了一个比较低端的版本，而且对问题的认识也稍微深入了一些。现在可以进行一些比较慎密和严谨的分析了。首先，让我们罗列一些问题：(像头脑风暴那样，想到什么就写下来即可)

• 蛇和食物间有路径直接就去吃，不可取。那该怎么办？

• 如果蛇去吃食物后，布局是安全的，是否就直接去吃？(这样最优吗？)

• 怎样定义布局是否安全？

• 蛇和食物之间如果没有路径，怎么办？

• 最短路径是否最优？(这个明显不是了)

• 那么，如果布局安全的情况下，最短路径是否最优？

• 除了最短路径，我们还可以怎么走？S形？最长？

• 怎么应对蛇身越来越长这个问题？

• 食物是随机出现的，有没可能出现无解的布局？

• 暴力法(brute force)能否得到最优序列？(让贪吃蛇尽可能地多吃食物)

只要去想，问题还挺多的。这时让我们以面向过程的思想，带着上面的问题， 把思路理一理。一开始，蛇很短(初始化长度为1)，它看到了一个食物， 使用BFS得到矩形中每个位置到达食物的最短路径长度。在没有蛇身阻挡下， 就是曼哈顿距离。然后，我要先判断一下，贪吃蛇这一去是否安全。所以我需要一条虚拟的蛇，它每次负责去探路。如果安全，才让真正的蛇去跑。当然，虚拟的蛇是不会绘制出来的，它只负责模拟探路。那么， 怎么定义一个布局是安全的呢？如果你把文章开头那张动态图片中蛇的销魂走位好好的看一下， 会发现即使到最后蛇身已经很长了，它仍然没事一般地走出了一条路。而且， 是跟着蛇尾走的！嗯，这个其实不难解释，蛇在运动的过程中，消耗蛇身， 蛇尾后面总是不断地出现新的空间。蛇短的时候还无所谓，当蛇一长， 就会发现，要想活下来，基本就只能追着蛇尾跑了。在追着蛇尾跑的过程中， 再去考虑能否安全地吃到食物。(下图是某次BFS后，得到的一个布局， 0代表食物，数字代表该位置到达食物的距离，+号代表蛇头，*号代表蛇身， -号代表蛇尾，#号代表空格，外面的一圈#号代表围墙)

1

2

3

4

5

6

7

# # # # #

0 1 2 3 4

1 2 3 # 5

2 3 4 - 6

3 + * * 7

4 5 6 7 8

# # # # #

经过上面的分析，我们可以将布局是否安全定义为蛇是否可以跟着蛇尾运动， 也就是蛇吃完食物后，蛇头和蛇尾间是否存在路径，如果存在，我就认为是安全的。

OK，继续。真蛇派出虚拟蛇去探路后，发现吃完食物后的布局是安全的。那么， 真蛇就直奔食物了。等等，这样的策略好吗？未必。因为蛇每运动一步， 布局就变化一次。布局一变就意味着可能存在更优解。比如因为蛇尾的消耗， 原本需要绕路才能吃到的食物，突然就出现在蛇眼前了。所以，真蛇走一步后， 更好的做法是，重新做BFS。然后和上面一样进行安全判断，然后再走。

接下来我们来考虑一下，如果蛇和食物之间不存在路径怎么办？上文其实已经提到了做法了，跟着蛇尾走。只要蛇和食物间不存在路径， 蛇就一直跟着蛇尾走。同样的，由于每走一步布局就会改变， 所以每走一步就重新做BFS得到最新布局。

好了，问题又来了。如果蛇和食物间不存在路径且蛇和蛇尾间也不存在路径， 怎么办？这个我是没办法了，选一步可行的路径来走就是了。还是一个道理， 每次只走一步，更新布局，然后再判断蛇和食物间是否有安全路径；没有的话，蛇头和蛇尾间是否存在路径；还没有，再挑一步可行的来走。

上面列的好几个问题里都涉及到蛇的行走策略，一般而言， 我们会让蛇每次都走最短路径。这是针对蛇去吃食物的时候， 可是蛇在追自己的尾巴的时候就不能这么考虑了。我们希望的是蛇头在追蛇尾的过程中， 尽可能地慢。这样蛇头和蛇尾间才能腾出更多的空间，空间多才有得发展。所以蛇的行走策略主要分为两种：

做了那么多年开发，自学了很多门编程语言，我很明白学习资源对于学一门新语言的重要性，这些年也收藏了不少的Python干货，对我来说这些东西确实已经用不到了，但对于准备自学Python的人来说，或许它就是一个宝藏，可以给你省去很多的时间和精力。

别在网上瞎学了，我最近也做了一些资源的更新，只要你是我的粉丝，这期福利你都可拿走。

我先来介绍一下这些东西怎么用，文末抱走。

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（1）Python所有方向的学习路线（新版）

这是我花了几天的时间去把Python所有方向的技术点做的整理，形成各个领域的知识点汇总，它的用处就在于，你可以按照上面的知识点去找对应的学习资源，保证自己学得较为全面。

最近我才对这些路线做了一下新的更新，知识体系更全面了。

（2）Python学习视频

包含了Python入门、爬虫、数据分析和web开发的学习视频，总共100多个，虽然没有那么全面，但是对于入门来说是没问题的，学完这些之后，你可以按照我上面的学习路线去网上找其他的知识资源进行进阶。

（3）100多个练手项目

我们在看视频学习的时候，不能光动眼动脑不动手，比较科学的学习方法是在理解之后运用它们，这时候练手项目就很适合了，只是里面的项目比较多，水平也是参差不齐，大家可以挑自己能做的项目去练练。

（4）200多本电子书

这些年我也收藏了很多电子书，大概200多本，有时候带实体书不方便的话，我就会去打开电子书看看，书籍可不一定比视频教程差，尤其是权威的技术书籍。

基本上主流的和经典的都有，这里我就不放图了，版权问题，个人看看是没有问题的。

（5）Python知识点汇总

知识点汇总有点像学习路线，但与学习路线不同的点就在于，知识点汇总更为细致，里面包含了对具体知识点的简单说明，而我们的学习路线则更为抽象和简单，只是为了方便大家只是某个领域你应该学习哪些技术栈。

（6）其他资料

还有其他的一些东西，比如说我自己出的Python入门图文类教程，没有电脑的时候用手机也可以学习知识，学会了理论之后再去敲代码实践验证，还有Python中文版的库资料、MySQL和HTML标签大全等等，这些都是可以送给粉丝们的东西。

这些都不是什么非常值钱的东西，但对于没有资源或者资源不是很好的学习者来说确实很不错，你要是用得到的话都可以直接抱走，关注过我的人都知道，这些都是可以拿到的。

网上学习资料一大堆，但如果学到的知识不成体系，遇到问题时只是浅尝辄止，不再深入研究，那么很难做到真正的技术提升。

需要这份系统化的资料的朋友，可以添加V获取：vip1024c （备注python）

一个人可以走的很快，但一群人才能走的更远！不论你是正从事IT行业的老鸟或是对IT行业感兴趣的新人，都欢迎加入我们的的圈子（技术交流、学习资源、职场吐槽、大厂内推、面试辅导），让我们一起学习成长！
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这些都不是什么非常值钱的东西，但对于没有资源或者资源不是很好的学习者来说确实很不错，你要是用得到的话都可以直接抱走，关注过我的人都知道，这些都是可以拿到的。

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[外链图片转存中…(img-hO5mNmJD-1713249547988)]

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