如何用Python写一个贪吃蛇AI
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)
# # # # # # #
# 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：
1. 目标是食物时，走最短路径
2. 目标是蛇尾时，走最长路径
那第三种情况呢？与食物和蛇尾都没路径存在的情况下， 这个时候本来就只是挑一步可行的步子来走，最短最长关系都不大了。
至于人为地让蛇走S形，我觉得这不是什么好策略，最初版本中已经分析过它的问题了。 (当然，除非你想使用最最无懈可击的那个版本，就是完全不管食物，
让蛇一直走S，然后在墙边留下一条过道即可。这样一来， 蛇总是可以完美地把所有食物吃完，然后占满整个空间，可是就很 boring 了。
没有任何的意思)
上面还提到一个问题：因为食物是随机出现的，有没可能出现无解的局面？ 答案是：有。我运行了程序，然后把每一次布局都输出到 log，发现会有这样的情况：
# # # # # # #
# * * * * * #
# * * - 0 * #
# * * # + * #
# * * * * * #
# * * * * * #
# # # # # # #
其中，+号是蛇头，-号是蛇尾，*号是蛇身，0 是食物，#号代表空格，外面一圈# 号代表墙。这个布局上，食物已经在蛇头面前了，可是它能吃吗？不能！ 因为它吃完食物后，长度加1，蛇头就会把 0 的位置填上，布局就变成：
# # # # # # #
# * * * * * #
# * * - + * #
# * * # * * #
# * * * * * #
# * * * * * #
# # # # # # #
此时，由于蛇的长度加1，蛇尾没有动，而蛇头被自己围着，挂掉了。可是， 我们却还有一个空白的格子#没有填充。按照我们之前教给蛇的策略，
面对这种情况，蛇头就只会一直追着蛇尾跑，每当它和食物有路径时， 它让虚拟的蛇跑一遍发现，得到的新布局是不安全的，所以不会去吃食物，
而是选择继续追着蛇尾跑。然后它就这样一直跑，一直跑。死循环， 直到你按 ESC 键为止。
由于食物是随机出现的，所以有可能出现上面这种无解的布局。当然了， 你也可以得到完满的结局，贪吃蛇把整个矩形都填充满。
上面的最后一个问题，暴力法是否能得到最优序列。从上面的分析看来， 可以得到，但不能保证一定得到。
最后，看看高瞻远瞩的蛇是怎么跑的吧：
