1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法

萧箫发自凹非寺
量子位|公众号QbitAI
探索游戏中的迷宫很有趣 , 然而玩多了就没啥“新鲜感”了?
没错 , 如果游戏迷宫差别不大 , 时间一久就容易熟悉地图 , 降低了探索的乐趣 。
现在 , 一个“横空出现”的概率编程语言MarkovJunior解决了这一问题:
利用马尔科夫算法 , 随机生成批量迷宫 , 没有一个是重复的 , 你永远也不知道玩到的下一个迷宫长什么样子:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
不仅是2D迷宫 , 就连需要搭建好几层地图的3D迷宫 , 也能随机生成:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
这个项目一出 , 立刻上了GitHub热榜 , 不到一周就已经收获2.6kStar 。
有网友感叹 , 用这个编程语言就能直接给RPG游戏或动作游戏生成建筑了 。
Keras的作者也对这个概率编程语言挺感兴趣:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
来看看它的原理究竟是什么、又是如何随机生成各种迷宫的 。
基于马尔科夫算法构造
据作者介绍 , 这套概率编程语言借鉴了马尔科夫算法(Markovalgorithms) 。
(MarkovJunior这个名字 , 也是以提出马尔科夫算法的数学家AndreyMarkov命名)
具体来说 , 这套概率编程语言由一系列特定规则(RewriteRules , 重写规则)组成 , 是一个有序列表 。
它在生成一个(迷宫)模型的过程中 , 会利用马尔科夫算法实现“随机生成” , 再通过制定一系列特定规则 , 决定生成模型的类别 , 例如是迷宫、地形图 , 还是电路图等 。
马尔科夫链具有“无记忆”性质 , 即下一状态的概率分布只能由当前状态决定 , 在时间序列中它前面的事件均与之无关 。
所以 , 这些特定规则究竟长啥样?
例如 , 一个最简单的规则 , 就是将“黑色”色块重写为“白色”色块 , 直到最终填满整个模型:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
又例如 , 执行将“白-黑”色块重写为“白-白”色块的规则 , 结合马尔科夫算法 , 就能得到一个概率生成模型:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
再例如 , 基于“推箱子游戏”的规则 ,
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
△推箱子游戏
就能用这批小红点随机将白色方块“搬运”到指定地点:
像这样的特定规则还有很多 , 都包含在MarkovJunior中 。
那么 , 我们究竟要怎么利用这些规则 , 来生成一个随机(迷宫、电路图等)模型呢?
2D/3D迷宫、地形图和电路图都能画
先以随机生成一个2D迷宫为例:
1行代码生成随机迷宫,这个概率编程语言登GitHub热榜,作者曾开发著名WFC算法
文章图片
从图片中来看 , 这个迷宫算法会自动生成一个“起始点”红点 , 在一块黑色地图中随机探索并重写路径 , 最终填满整个地图 , 完成一个有始有终、也有分岔口的“迷宫” 。
这样的随机迷宫 , MarkovJunior随手就能做出一大把 , 只需要基于两个规则:
第一个规则 , 将“红-黑-黑”色块随机重写为“绿-绿-红”色块 。
第二个规则 , 在第一个规则被“卡住” , 也就是没有符合条件的可选项时 , 自动执行将“红-绿-绿”色块随机重写为“白-白-红”色块 。
这样一来 , 算法就能通过第一个规则生成随机路径 , 并通过第二个规则回溯还没有经过的路径、生成岔路口 , 最终遍历整个黑色地图 , 生成一套“2D迷宫” 。