Python Prim算法通过遍历墙实现迷宫的生成

时间:2023-02-02 Leleprogrammer 人气:0

之前，我们在另外一篇文章中使用Prim算法生成了一个完美迷宫，利用的是遍历网格的方法，这一次，我们要教教大家用遍历墙的方法生成，上一篇文章链接：Python利用Prim算法生成迷宫

我们需要用到随机库random，以及用来计算算法使用时间的time模块

导入这些模块

import random as rd
import time

我们定义一个函数

def createMaze(a,b): # a:width b:height

添加一个变量储存算法开始的时间

startTime=time.time()

定义maze

maze={}

maze用来储存迷宫地图，格式如下：

{(n,"u"):0}

n表示第n个块，u d l r分别表示上下左右的墙壁，0表示没有墙壁，1表示有墙壁，初始是全部为1，生成的代码如下：

    for n in range(a*b):
        for face in ["u","d","l","r"]:
            maze[(n,face)]=1

创建两个变量

    history=[]
    walls=[]

先初始随机选一个块并添加到遍历过的方块之中

block=rd.choice(list(maze.keys()))[0]
history.append(block)

将这个方块的四个面的对应的墙都添加到候选墙的列表之中

    for face in ["u","d","l","r"]:
        walls.append((block,face))

只要候选墙不为空就一直循环

while len(walls)!=0:

选择一面墙，获取这个墙壁分割开来的两个块，如果已经到达边界外，则为None。注意，在最后一个elif之中，获取len(maze)要除以4，因为我们每个块有4个不同方向的墙壁，这个也是很容易疏忽的一点。

        wall=rd.choice(walls)
        twoBlocks=[wall[0]]
        faces=[wall[1]]
        if wall[1]=="u":
            if wall[0]-a<0:
                twoBlocks.append(None)
            else:
                twoBlocks.append(wall[0]-a)
                faces.append("d")
        elif wall[1]=="r":
            if (wall[0]+1)%a!=0:
                twoBlocks.append(wall[0]+1)
                faces.append("l")
            else:
                twoBlocks.append(None)
        elif wall[1]=="l":
            if wall[0]%a!=0:
                twoBlocks.append(wall[0]-1)
                faces.append("r")
            else:
                twoBlocks.append(None)
        elif wall[1]=="d":
            if wall[0]+a>len(maze)/4-1:
                twoBlocks.append(None)
            else:
                twoBlocks.append(wall[0]+a)
                faces.append("u")

再定义两个列表

        ins=[]
        infaces=[]

获取这两个方块中有被添加到history的

        for i,oneBlock in enumerate(twoBlocks):
            if oneBlock in history:
                ins.append(oneBlock)
                infaces.append(faces[i])

因为只有一个被遍历过，所以我们就需要把这两个块中间的墙删掉，其实这里有两面，一面是第一个块的，另一个是第二个块相反方向的，只是重叠了，我们需要把这两面墙对应的值都设置为0，首先获取mirrorFace，也就是相反的方向，如果None在这两个方块的列表之中，那么就说明其中一个块在边上，所以就不需要再把这面墙删掉，保留这面墙，直接从候选墙之中删掉这面墙并开始新的循环，使用continue；如果他不是边上的块，也就是说twoBlocks里面没有None，就先把第一个块的那面墙去掉（改为0），然后获取另一个块放在other变量中，再把这第二个块的墙改为0，然后把这第二个块添加到history中，然后将这第二个块的四面墙都添加到候选墙中，注意，这里要添加的墙的值必须是1，也就是没有被检查遍历过的墙，如果候选墙已经有这面墙，就无需再添加，用for循环和if语句搭配，就可以简简单单写出这段代码，逻辑理清楚就不难写啦！代码如下：

        if len(ins)==1:
            mirrorFace=None
            if infaces[0]=="u":
                mirrorFace="d"
            elif infaces[0]=="d":
                mirrorFace="u"
            elif infaces[0]=="r":
                mirrorFace="l"
            elif infaces[0]=="l":
                mirrorFace="r"
            if not (None in twoBlocks):
                maze[(ins[0],infaces[0])]=0
                other=None
                if ins[0]==twoBlocks[0]:
                    other=twoBlocks[1]
                else:
                    other=twoBlocks[0]
                maze[(other,mirrorFace)]=0
                walls.remove(wall)
                history.append(other)
                for face in ["u","l","r","d"]:
                    if maze.get((other,face))==1 and not ((other,face) in walls):
                        walls.append((other,face))
            else:
                walls.remove(wall)
                continue
        elif len(ins)==2:
            walls.remove(wall)

写到这儿，我们的算法就差不多结束了，最后添加endTime获取算法结束时间

endTime=time.time()

并将它输出到控制台

print(f"生成迷宫使用时间：{endTime-startTime}秒")

返回迷宫

return maze

这个算法速度挺快的，99x99的迷宫只用了三秒多，一般三十多乘三十多的也只生成了30毫秒，效率很高！

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