Diffusion-limited aggregation is a natural phenomenon in which particles undergoing Brownian motion cluster into aggregates of such particles. The process can be simulated in map generation to create rough tree-like structures; the resulting dungeons can make nice caves.
The early roguelikes used rectangular rooms connected by straight corridors for their maps, which can eventually become boring. Relatively few alternatives have been documented (apart from cellular automata, an excellent article), so hereās another radically different method.
The basic idea of DLA dungeon generation is this:
Varying parameters and details of the algorithm can produce different-looking maps; for instance, hereās one generated by random walkers who move both diagonally and orthogonally (like a chess king):
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And hereās one produced by walkers who can only move orthogonally:
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The orthogonal-only version seems to produce much āneaterā maps, and wider tunnels. You could also try freezing particles whenever they pass next to the dug-out section, rather than just when they try to walk into it (as was used in the above examples). This would probably speed execution up slightly. A few other things are immediately noticeable (they may or may not be good things, depending on what you want from your gameplay):
Itās not visible in the above because I trimmed it, but there may be a lot of unused space on the perimeter of the level. You can fix this by tailoring the number of particles to your level size, or by running regular checks that the cave hasnāt yet reached the edge.
However, building a whole dungeon by putting every floor tile on its own random walk can take a lot of time, especially at the beginning when a particle wonāt stop until it hits the precise spot in the centre of the map. This can be reduced by:
This last option can have great effect on the appearance of the level, depending on the set of blocks used and the weights assigned to them; for instance, if the blocks are relatively large rectangles, long rows and columns, this method could be used to make traditional roguelike dungeons (and collision-checking would reduce to checking the edges of the block). Placing Angband-style vaults would also be easy in this model: simply make sure they have a wall surrounding them, and change the way particles are initially placed so that they donāt interfere with the vaultās innards. Block aggregation will look very different depending on whether particles are allowed to spawn in a position where they would immediately freeze.
Some ideas for block aggregation:
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Most browsers hit āf5ā to refresh and regenerate the map. The map will have a random floor color to make it look interesting.
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>Diffusion Limited Aggregation</title>
<style type="text/css">
body {
background-color: black;
}
</style>
<script>
/* Main Mapping Variables & declarations */
var size = 24,
x,
y,
cx,
cy;
var map = new Array(size);
// Set the map array
for (var i = 0; i <= size * size; ++i) {
map[i] = new Array(size);
}
// Initialize the Map Array to Zeros
for (x = 1; x <= size; ++x) {
for (y = 1; y <= size; ++y) {
map[x][y] = 0;
} //end for
} //end for
/* Functional Variables */
var builderSpawned = 0;
var builderMoveDirection = 0;
var allocatedBlocks = 0; //variable used to track the percentage of the map filled
var rootX = 12,
rootY = 12; //this is where the growth starts from. Currently center of map
var stepped = 0; //this is how long corridors can be
var orthogonalAllowed = 0; //Orthogonal movement allowed? If not, it carves a wider cooridor on diagonal
/* The Diffusion Limited Aggregation Loop */
while (allocatedBlocks < (size * size) / 8) {
//quit when an eighth of the map is filled
if (builderSpawned != 1) {
//Spawn at random position
cx = 2 + Math.floor(Math.random() * size - 2);
cy = 2 + Math.floor(Math.random() * size - 2);
//See if builder is ontop of root
if (Math.abs(rootX - cx) <= 0 && Math.abs(rootY - cy) <= 0) {
//builder was spawned too close to root, clear that floor and respawn
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
} //end if
} else {
builderSpawned = 1;
builderMoveDirection = Math.floor(Math.random() * 8);
stepped = 0;
} //end if
} else {
//builder already spawned and knows it's direction, move builder
/* North */ if (builderMoveDirection == 0 && cy > 0) {
cy--;
stepped++;
/* East */
} else if (builderMoveDirection == 1 && cx < size) {
cx++;
stepped++;
/* South */
} else if (builderMoveDirection == 2 && cy < size) {
cy++;
stepped++;
/* West */
} else if (builderMoveDirection == 3 && cx > 0) {
cx++;
stepped++;
/* Northeast */
} else if (builderMoveDirection == 4 && cx < size && cy > 0) {
cy--;
cx++;
stepped++;
/* Southeast */
} else if (builderMoveDirection == 5 && cx < size && cy < size) {
cy++;
cx++;
stepped++;
/* Southwest */
} else if (builderMoveDirection == 6 && cx > 0 && cy < size) {
cy++;
cx--;
stepped++;
/* Northwest */
} else if (builderMoveDirection == 7 && cx > 0 && cy > 0) {
cy--;
cx--;
stepped++;
}
/* ensure that the builder is touching an existing spot */
if (cx < size && cy < size && cx > 1 && cy > 1 && stepped <= 5) {
/* East */ if (map[cx + 1][cy] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
/* West */
} else if (map[cx - 1][cy] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
/* South */
} else if (map[cx][cy + 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
/* North */
} else if (map[cx][cy - 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
/* Northeast */
} else if (map[cx + 1][cy - 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
if (!orthogonalAllowed) {
map[cx + 1][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
}
/* Southeast */
} else if (map[cx + 1][cy + 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
if (!orthogonalAllowed) {
map[cx + 1][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
}
/* Southwest */
} else if (map[cx - 1][cy + 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
if (!orthogonalAllowed) {
map[cx - 1][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
}
/* Northwest */
} else if (map[cx - 1][cy - 1] == 1) {
if (map[cx][cy] != 1) {
map[cx][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
if (!orthogonalAllowed) {
map[cx - 1][cy] = 1;
allocatedBlocks++;
}
}
}
} else {
builderSpawned = 0;
}
} //end if
} //end while
// Draw the map
document.writeln(
"<canvas id = 'map' width='800' height='800'><font color='FFFFFF'>Your browser does not support canvas.</font></canvas>"
);
var canvas = document.getElementById("map");
var context = canvas.getContext("2d");
document.writeln("<table><tr>");
// Generate random color for the floor so it looks pretty every time
var c1 = Math.floor(Math.random() * 255);
var c2 = Math.floor(Math.random() * 255);
var c3 = Math.floor(Math.random() * 255);
var roomsize = 25;
for (x = 1; x <= size; ++x) {
for (y = 1; y <= size; ++y) {
if (map[x][y] == 0) {
context.fillStyle = "rgb(22,22,22)";
context.fillRect(x * roomsize, y * roomsize, roomsize, roomsize);
} else if (map[x][y] == 1) {
context.fillStyle = "rgb(" + c1 + "," + c2 + "," + c3 + ")";
context.fillRect(x * roomsize, y * roomsize, roomsize, roomsize);
} //end if
} //end for
} //end for
context.strokeStyle = "#444";
context.lineWidth = 3;
context.strokeRect(
roomsize,
roomsize,
x * roomsize - roomsize,
y * roomsize - roomsize
);
context.font = "bold 18px sans-serif";
context.textAlign = "center";
context.fillStyle = "rgb(200,200,200)";
context.fillText("Diffusion Limited Aggregation", (x * roomsize) / 2, 18);
</script>
</head>
<body></body>
</html>