File size: 2,768 Bytes
fe0625d | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 | """迷宫地图生成与连通性验证。
职责
----
* ``generate_maze`` — 随机采样墙壁图（不检查连通性）。
* ``bfs_reachable`` — BFS 验证起点→终点可达性（复用 maze_env.bfs）。
设计约束
--------
* 所有随机操作通过传入的 ``np_random`` 句柄完成，
严禁在此模块内使用 ``numpy.random.*`` 全局函数或 ``random`` 标准库。
* 连通性检查统一使用 :func:`maze_env.bfs.bfs`，不重复实现 BFS 逻辑。
"""
from __future__ import annotations
import numpy as np
from maze_env.bfs import bfs as _bfs
def generate_maze(
grid_size: int,
obstacle_density: float,
np_random: np.random.Generator,
) -> np.ndarray:
"""随机生成一张迷宫墙壁图。
生成规则：
* 四条边界全部设为墙壁（``1.0``）。
* 内部格子按 ``obstacle_density`` 概率独立伯努利采样。
* 起点 ``(1, 1)`` 与终点 ``(N-2, N-2)`` 强制清空，永不为墙。
.. important::
本函数仅负责采样，**不检查连通性**；连通性由调用方（``reset()``）
中的 BFS 循环保证。
Args:
grid_size: 迷宫边长 N，生成 N×N 的网格。
obstacle_density: 内部格子成为墙壁的概率，范围 ``[0.0, 1.0)``。
np_random: Gymnasium 注入的 ``numpy.random.Generator``，
唯一合法随机源。
Returns:
形状 ``(N, N)``、dtype ``float32`` 的数组：
``1.0`` 表示墙，``0.0`` 表示可通行。
"""
N = grid_size
wall_map = np.zeros((N, N), dtype=np.float32)
# 边界墙（向量化赋值）
wall_map[0, :] = 1.0
wall_map[-1, :] = 1.0
wall_map[:, 0] = 1.0
wall_map[:, -1] = 1.0
# 内部格子：伯努利采样
inner_mask: np.ndarray = np_random.random((N - 2, N - 2)) < obstacle_density
wall_map[1:N-1, 1:N-1] = inner_mask.astype(np.float32)
# 强制保证起点与终点为空地
wall_map[1, 1] = 0.0
wall_map[N - 2, N - 2] = 0.0
return wall_map
def bfs_reachable(
wall_map: np.ndarray,
start: tuple[int, int],
goal: tuple[int, int],
) -> bool:
"""验证 ``start`` 到 ``goal`` 在给定墙壁图中是否可达。
委托给 :func:`maze_env.bfs.bfs` 实现，不重复编写 BFS 逻辑。
Args:
wall_map: 形状 ``(N, N)`` 的墙壁图，非零为墙，``0.0`` 可通行。
start: 搜索起点坐标 ``(row, col)``。
goal: 搜索终点坐标 ``(row, col)``。
Returns:
若存在从 ``start`` 到 ``goal`` 的全空地路径则返回 ``True``，
否则返回 ``False``。
"""
return bool(_bfs(wall_map.astype(np.int32), start, goal)["success"])
|