• [C语言]链表实现贪吃蛇及部分模块优化


        在继上篇[C语言]贪吃蛇_结构数组实现大半年后,链表实现的版本也终于出炉了。两篇隔了这么久除了是懒癌晚期的原因外,对整个游戏流程的改进,模块的精简也花了一些时间(都是借口)。

    优化模块的前沿链接:

            ·游戏流程结构的改进

            ·对输入的甄别与判断

            ·单链表元素移动

    一、游戏流程

        贪吃蛇游戏的原理很简单,即在一张地图内,有一条蛇和随机出现的食物,玩家操控蛇的移动,当蛇吃到了食物后,蛇长度增加。游戏过程中,蛇不能撞墙,也不能咬到自身。

        反映到程序中,就是这样一张简略的流程图(结构数组实现):

        

        在这个流程中,有许多的不足。当蛇已经存在并且接受了一个合法的输入时,根据下一步是否吃到食物来判断是否需要清除尾巴是合理的,但在控制台里,贪吃蛇每次循环移动其实都只需对两个位置进行操作:一个是接受操作后的蛇头,无论下一步在哪儿,这都是必须要打印的一个;另一个是蛇尾,这则需要根据蛇头是否吃到食物来决定去留。所以每次循环都重新打印所有节点是很多余的,因此需要改进。

        我们可以这样改:在接受输入后,先把一定会移动的蛇头打印出来,再判断蛇尾的去留。最后在蛇(链表)各个节点中,依次赋得前一个节点的值。流程图移动模块如下:

        

        按照这个流程图,蛇每次移动就只需要操作控制台上的两个节点了。另外可以将在控制台某坐标打印一个特殊符号抽象成一个函数:

    1. #define SPACE 0  
    2. #define NODE 1  
    3. #define FOOD 2  
    4. #define WALL 3  
    5.     
    6. void PrintIn(int size,int x,int y);  
    7.     
    8.     
    9. void PrintIn(int size,int x,int y)  
    10. {  
    11.     //size  
    12.     //清除节点:0    打印蛇身:1        
    13.     //打印食物:2    打印墙壁:  
    14.     char *arr[4] = {" ","⊙","●","■"};  
    15.     Pos(x,y);  
    16.     printf("%s",arr[size]);  
    17. }  

    二、初始化

        1.初始化地图

            在[C语言]贪吃蛇_结构数组实现中我提到过,因为控制台一个字符的宽高所占像素点不同,所以再看控制台上想输出一个规整的正方形,就得让宽高之比为2:1。并且为了输出的正方形更完整,就需要使用一些占两个普通字符的特殊字符。

    1. #define WIDTH 60  
    2. #define HEIGHT 30  
    3.     
    4. void CreateMap(void);  
    5.     
    6. void CreateMap(void)  
    7. {  
    8.     int i;  
    9.     for(i=0;i<WIDTH;i+=2)// 上下30    
    10.     {  
    11.         PrintIn(WALL,i,0);  
    12.         PrintIn(WALL,i,HEIGHT-1);  
    13.     }  
    14.     for(i=1;i<HEIGHT-1;i++)//左右 28+2    
    15.     {  
    16.         PrintIn(WALL,0,i);  
    17.         PrintIn(WALL,WIDTH-2,i);  
    18.     }  
    19. }  

        2.初始化蛇

            在初始化蛇之前,我们得给蛇一个定义:蛇应该是一个链表,其中每个节点都包含了一个坐标。所以有如下定义:

    1. typedef struct {  
    2.     int x;  
    3.     int y;  
    4. }Place;     //坐标   
    5.     
    6. typedef struct node{  
    7.     Place place;  
    8.     struct node *next;  
    9. }Node;      //节点   
    10.     
    11. typedef struct snake{  
    12.     Node *head;  
    13.     int size;   //长度   
    14. }Snake;     //指向一条蛇   
    15.      

      因此当我们声明

    16. Snake snake;  

      时,我们其实就声明了一条蛇。

      好了,现在可以给蛇赋予节点了。原理也很简单,在链表尾部加三个节点就好。我们规定蛇头在右,共有三个节点,位置居中,所以蛇头的坐标应该为(28,14),后两个节点依次为(26,14)、(24,14)。

    17. bool InitializeSnake(Snake *psnake)  
    18. {  
    19.     Node *pnew;  
    20.     Node *scan;  
    21.          
    22.     for(int i = 0;i<3;i++)  
    23.     {  
    24.         scan = (psnake->head);  
    25.         pnew = (Node *)malloc(sizeof(Node));  
    26.         if(pnew == NULL)  
    27.         {  
    28.             printf("pnew == NULL");  
    29.             system("pause");  
    30.             return false;   
    31.         }  
    32.         pnew->place.x = 28-2*i;  
    33.         pnew->place.y = 14;  
    34.         pnew->next = NULL;  
    35.         psnake->size++;  
    36.         PrintIn(NODE,pnew->place.x,pnew->place.y);  
    37.         if(scan == NULL)  
    38.              psnake->head = pnew;  
    39.         else  
    40.         {  
    41.             while(scan->next != NULL)  
    42.                 scan = scan->next;  
    43.             scan->next = pnew;  
    44.         }  
    45.     }  
    46.     return true;  
    47. }  

    3.初始化食物

            食物可用一个全局变量来表示,该变量存储一个坐标值。因此可用上之前定义的Place结构。

    1. typedef Place Food;  
    2.     
    3. Food food = {0,0};  

      而坐标值的范围只要保证两点就好:在地图内;不与蛇身重合。

    4. void CreateFood(void)  
    5. {   
    6.     int flag = 0;  
    7.     srand((unsigned int)time(0));  
    8.     while(1)  
    9.     {  
    10.         do{  
    11.             food.x = rand()%(WIDTH-5)+2;  
    12.         }while(food.x%2!=0);  
    13.         food.y = rand()%(HEIGHT-2)+1;  
    14.         Node *scan = snake.head;  
    15.         while(scan !=NULL)  
    16.         {  
    17.             if(scan->place.x == food.x &&  
    18.                 scan->place.y == food.y)  
    19.                 {  
    20.                     flag = -1;  
    21.                     break;  
    22.                 }  
    23.             scan = scan->next;  
    24.         }  
    25.         if(flag>=0)  
    26.         {  
    27.             PrintIn(FOOD,food.x,food.y);  
    28.             break;  
    29.         }  
    30.     }  
    31. //    AfterEatFood();  
    32. }  

    二、蛇的移动——输入的甄别

        蛇的移动本质很简单,就是不断更新蛇的位置,并打印。所以我们需要一个循环:

    1. while(true)    
    2. {    
    3.  //。。。  
    4. }   

      其次我们需要接收输入,用来控制游戏进行

    这里介绍一个函数

    1. 1.  int kbhit(void);    
    2. 2.  // 检查当前是否有键盘输入,若有则返回一个非0值,否则返回0  

    这是一个非阻塞函数,有键按下时返回非0,但此时按键码仍然在键盘缓冲队列中。所以在确定键盘有响应之后,再用一个char变量将输入从缓冲区中调出来。

    1. 1.  if(kbhit())    
    2. 2.      ch = getch();    

      现在我们规定游戏中'w' 's' 'a' 'd'控制方向,空格暂停,所以对于用户的输入,我们需要判断是否合法。我用了一个数组+循环来代替一连串的if:

    3. char ch,direction = ' ';  
    4. char charr[5] = {'w','s','a','d',' '};  
    5. int flag = 0;  
    6. if(kbhit())  
    7.     ch = getch();  
    8. for(int i = 0;i<5;i++)   //判断输入是否为规定的五个字符   
    9. {  
    10.     if(ch == charr[i])  
    11.     {  
    12.         flag = 1;  
    13.         break;  
    14.     }  
    15. }  

      当我们得到的输入合法时,我们仍需判断现在的输入方向是否与之前的方向相反,毕竟在我设计的这个游戏里,蛇身可不能折叠往自己身上碾过去。

      在我用数组实现的那个版本里,我用了一大串if-else来避免相反的输入,这虽然简单,却很无脑。所以我用一个更简单的方法代替了它。在我们规定为正确输入的五个字符中,ASCII码分别为a:97,d:100,w:119,s:115,space:32,其中ad是冲突的一对,ws是冲突的一对。ad的差值为±3,ws的差值为±4,空格直接暂停,因此不予考虑。所以我们只需要判断,如果输入ch的值与方向direction的差值为±3或者±4,那么就可以断定输入不合法,丢弃。

    16. if(flag == 1)   //确认输入正常   
    17. {  
    18.     if(!(direction-ch==4||direction-ch==-4||direction-ch==3||direction-ch==-3))  
    19.     {   //排除与方向相反的输入   
    20.         direction = ch;  
    21.     }  
    22.     else if(ch == ' ')  
    23.         continue;  
    24. }  

      之前版本10行的事情,现在有意义的代码只有5行。

    三、蛇的移动

        为了方便对移动的坐标进行操作,我们声明一个数组,用来存储不同方向下坐标的变化:

    1. int dir_value[2][4] = {  
    2.     {0,0,-2,2},  
    3.     {-1,1,0,0}  
    4. };  

      不同下标分别对于w s a d,因为长度60的WIDTH其实只有30个单位,所以x值一次加2。

        1、画面上的移动

            由于蛇身每个节点都一个样,所以没有必要每次循环都把所有的节点重新输出一遍,只需要更新头节点和尾节点就好。在游戏中,无论是撞墙、还是其他情况,蛇只要移动了,那么他头节点的坐标一定会改变,因此我们可以在移动后先把新的蛇头打印出来。至于蛇尾,如果蛇移动后并没有吃到食物,蛇尾则删除,吃到了的话蛇尾则保留。所以在打印了头部之后再判断头部是否吃到食物,再对蛇尾进行处理。

    1. switch(direction)  
    2.         {  
    3.             case 'w':  
    4.                 PrintIn(NODE,snake.head->place.x+dir_value[0][0],snake.head->place.y+dir_value[1][0]);    //打印头部  
    5.                 if(snake.head->place.x+dir_value[0][0] == food.x && snake.head->place.y+dir_value[1][0] == food.y)  
    6.                 {  
    7.                     //AddNode(&snake);  //尾插法  
    8.                     //CreateFood();  
    9.                 }  
    10.                 else     //没有吃到  
    11.                 {  
    12.                     Node *tail = GetTail(&snake);  
    13.                     PrintIn(SPACE,tail->place.x,tail->place.y);     //画面上消除尾部节点  
    14.                 }  
    15. //...  
    16. }  

        2、画面外的移动

            在内存中,我们则需要更新各个节点的坐标。如果吃到了食物,则加入一个节点(我用的尾插法),并将前一节点的值赋给后一节点。先前的头节点坐标值赋给第二节点,头节点则根据输入,更新新的坐标值。没有吃到的话,也直接赋值,尾节点坐标值因为下一步就要更新,所以可丢弃不管,只需得到前一节点坐标就好。

    1. case 'w':  
    2.                 PrintIn(NODE,snake.head->place.x+dir_value[0][0],snake.head->place.y+dir_value[1][0]);  
    3.                 if(snake.head->place.x+dir_value[0][0] == food.x && snake.head->place.y+dir_value[1][0] == food.y)  
    4.                 {  
    5.                     AddNode(&snake);    //尾插法  
    6.                     CreateFood();  
    7.                 }  
    8.                 else  
    9.                 {  
    10.                     Node *tail = GetTail(&snake);   //得到尾节点  
    11.                     PrintIn(SPACE,tail->place.x,tail->place.y);  
    12.                 }  
    13.                 RenewSnake(&snake);   //链表各节点值的跟新  
    14.                 snake.head->place.x += dir_value[0][0];  //蛇头更新  
    15.                 snake.head->place.y += dir_value[1][0];  
    16.                 break;  

      其中RenewSnake()函数用来更新一个链表(蛇),使前一个节点的值赋给后一个节点,对这个只需要两个临时变量就可以。

            从这简单的流程图可看出一点端倪,现在我们把步骤完善一下。

            因此我们得到了一些普适性的方法,代码如下:

    1. void RenewSnake(Snake *psnake)  
    2. {  
    3.     int x_index[2] = {0,0},y_index[2] = {0,0};  
    4.     Node *scan = psnake->head;  
    5.         
    6.     int i = 1;  
    7.     x_index[i%2] = scan->place.x;  
    8.     y_index[i%2] = scan->place.y;  
    9.         
    10.     for(i = 1;i<psnake->size;i++)  
    11.     {     
    12.         x_index[(i+1)%2] = scan->next->place.x;  
    13.         y_index[(i+1)%2] = scan->next->place.y;  
    14.             
    15.         scan->next->place.x = x_index[i%2];  
    16.         scan->next->place.y = y_index[i%2];  
    17.             
    18.         scan = scan->next;  
    19.     }  
    20. }  

      同理,其余三个方向也是如此。

    四、移动后的操作

        在这个游戏中,我们需要这么几个变量:

    1. int length = -1;  
    2. int score = -10;  
    3. int speed = 250;  

    其中,length其实可以不需要。我们需要在吃到食物后进行一系列的操作,如加分,重新生成食物等等。所以在移动时的判断里加入一些函数。

    1. if(snake.head->place.x+dir_value[0][0] == food.x && snake.head->place.y+dir_value[1][0] == food.y)  
    2. {  
    3.     AddNode(&snake);    //尾插法  
    4.     CreateFood();  
    5. }  

      生成食物还需要加分等操作,所以我们可以把加分等操作的函数(AfterEatFood();)放到该函数末尾。不过这样的话,游戏开始生成的第一个食物就需要注意了,因此我们的两个全局变量都是负值。

    6. void AfterEatFood()  
    7. {  
    8.     Pos(WIDTH+20,HEIGHT-20);  
    9.     printf("%d = %d",++length,snake.size);  
    10.     Pos(WIDTH+16,HEIGHT-18);  
    11.     if(speed>150)  
    12.         score += 10;  
    13.     else  
    14.         score += 20;  
    15.     printf("%d",score);  
    16.     if(speed>100)  
    17.         speed-=5;  
    18.     Pos(WIDTH+16,HEIGHT-16);  
    19.     printf("%d",speed);  
    20. }  

      在蛇移动后,我们还需判断蛇是否撞墙或者咬到自身。撞墙是蛇头与边界坐标的比较,咬到自身则可以用一个循环。

    21. if(ThroughWall(&snake) == true)  
    22. {  
    23.     Pos(0,30);  
    24.     system("pause");  
    25.     exit(0);   
    26. }  
    27. if(BiteItself(&snake)==true)  
    28. {  
    29.     Pos(0,30);  
    30.     system("pause");  
    31.     exit(0);   
    32. }         
    1. bool ThroughWall(Snake *psnake)  
    2. {  
    3.     if(psnake->head->place.x == 0 || psnake->head->place.x == WIDTH-2 ||  
    4.         psnake->head->place.y == 0 || psnake->head->place.y == HEIGHT-1)  
    5.         {  
    6.             Pos(25,15);  
    7.             printf("撞墙,游戏结束!");  
    8.             return true;  
    9.         }  
    10.     else  
    11.     {  
    12.         Pos(0,HEIGHT);  
    13.         printf(" ");    //将闪烁不停的光变放到地图外面---迷之操作=  
    14.         return false;  
    15.     }  
    16. }  
    17.     
    18. bool BiteItself(Snake *psnake)  
    19. {  
    20.     Node *scan = psnake->head;  
    21.         
    22.     while(scan->next != NULL)  
    23.     {  
    24.         scan = scan->next;  
    25.         if(scan->place.x == psnake->head->place.x &&  
    26.             scan->place.y == psnake->head->place.y)  
    27.         {  
    28.             Pos(25,15);  
    29.             printf("咬到自身,游戏结束!");  
    30.             return true;  
    31.         }  
    32.     }  
    33.     return false;  
    34. }  

      最后在循环末尾加入Sleep,控制游戏的节奏。

    35. Sleep(speed);  

    五、附注

        1、源代码地址:贪吃蛇链表实现源码

        2、主函数截图:

        3、运行截图:

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