试一试Spelunky的关卡生成算法

本文主要是介绍试一试Spelunky的关卡生成算法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

话题

我看到了一篇讲《Spelunky》关卡生成算法的文章：Spelunky关卡生成 | indienova 独立游戏，觉得很有意思。这篇文章是一篇翻译，原文分为两部分链接如下：
Spelunky Generator Lessons Part 1: Generating the Solution Path
Spelunky Generator Lessons Part 2: Generating the Rooms
原文链接中还附带了关卡生成器，可以玩。

算法详见文章。概括来讲，分为两部分：首先把这一关分为4*4的小房间，随机生成一条Solution Path；然后对每个小房间内部进行生成，每种小房间都有多个手工设计的模板可以随机选择，而模板上会标记出哪些元素可以随机。有了这三层随机，Spelunky每一关都看起来差别很大，但是在一定范围内又有一些设计逻辑，同时宏观上可以保证有一条通路。
本篇博客只讨论第一部分。

疑问

文章中虽然描述了自己的算法，但有些细节并没有说清。

2号房间的向上出口?

假设一个房间要下降，那他应该是2号房间，那下面的房间是几号呢？这取决于下面的房间是否想继续下降，如果它不再下降，那就是3号房间（保证有向上通道），但假设它还要下降，那应该是几号房间呢？
文章中说明他应该是2号房间，不过是有向上通道的2号房间，我在实际用原文中的生成器时也确实随机到了这种情况：
在这里插入图片描述
那么这意味着2号房间有两种形态：一般情况下是保证左右下有通道，但如果上面有2号房间，那也会有向上通道。这是怎么处理的呢？
是2号房间有两批模板，一批带向上通道的，一批不带的？
还是每个模板都可以变成带向上通道的版本？

有“回头路”吗？

只看文章中的算法，每个房间都首先随机一个数字，来决定是希望向左还是向右还是向下。但是如果一个房间希望向左，但是左边已经在Solution Path中了，那他实际会再回到左边那个房间吗？
如果会的话，那路径中就会出现一些“死路”，但是我实际用原文中的生成器随机时并没有发现有这种情况，可见Solution Path算法中不允许走“回头路”。
但是实际上是怎么处理呢？当一个房间发现它所希望走的方向已经在SolutionPath中了，他是会立马拐头？还是立马向下？还是再随机一遍？

实践

带着疑问，我想要实践一下算法，并借助Unity引擎显示出来结果。完整工程代码见：完整工程代码
有两处调整：

不允许连续下降

假设一个房间希望向下，那就让这个房间是2号，下个房间是3号。下个房间既然是3号，那就不保证有向下通道，所以只允许它左右移动了。即我的算法不允许连续两个房间下降。

加权随机

我决定一个房间接下来应该走向哪个房间的逻辑是这样的：
首先判断当前房间可选择的方向有哪些，然后加权随机出结果。问题是概率是多少？
对于俯视视角的迷宫游戏，东南西北可能是等价的，但是对于Spelunky这种平台类的迷宫，左和右或许等价，但是“下”是特殊的。我想“下”的概率应该低一点，这样Solution Path中会有左右迂回的表现。文章中，“向下”的概率是 $\frac{1}{5}$ 。
我还希望让算法能支持关卡房间数大于4x4的情况。此时房间向下的概率应该跟着调整。设SizeX是房间的横向尺寸，我决定将“向下”的概率定为 $\frac{1}{SizeX+1}$