200 行python 代碼實(shí)現(xiàn) 2048 游戲

更新時間：2018年01月12日 16:06:19 投稿：mrr

2048這個小游戲大家都不陌生，應(yīng)該都玩過，之前已經(jīng)在網(wǎng)上見過各個版本的2048實(shí)現(xiàn)了，有JAVA、HTML5等，今天我就給大家來一個我200 行python 代碼實(shí)現(xiàn)的2048 游戲，感興趣的朋友一起看看吧

創(chuàng)建游戲文件 2048.py

首先導(dǎo)入需要的包：

import curses
from random import randrange, choice
from collections import defaultdict

主邏輯

用戶行為

所有的有效輸入都可以轉(zhuǎn)換為"上，下，左，右，游戲重置，退出"這六種行為，用 actions 表示

actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit']

有效輸入鍵是最常見的 W（上），A（左），S（下），D（右），R（重置），Q（退出），這里要考慮到大寫鍵開啟的情況，獲得有效鍵值列表：

letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQwasdrq']

將輸入與行為進(jìn)行關(guān)聯(lián)：

actionsdict = dict(zip(lettercodes, actions * 2))

狀態(tài)機(jī)

處理游戲主邏輯的時候我們會用到一種十分常用的技術(shù)：狀態(tài)機(jī)，或者更準(zhǔn)確的說是有限狀態(tài)機(jī)（FSM）

你會發(fā)現(xiàn) 2048 游戲很容易就能分解成幾種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

state 存儲當(dāng)前狀態(tài)， state_actions 這個詞典變量作為狀態(tài)轉(zhuǎn)換的規(guī)則，它的 key 是狀態(tài)，value 是返回下一個狀態(tài)的函數(shù)：

Init: init()
Game: game()
Win: lambda: not_game('Win')
Gameover: lambda: not_game('Gameover')

Exit: 退出循環(huán)

狀態(tài)機(jī)會不斷循環(huán)，直到達(dá)到 Exit 終結(jié)狀態(tài)結(jié)束程序。

下面是經(jīng)過提取的主邏輯的代碼，會在后面進(jìn)行補(bǔ)全：

def main(stdscr):
 def init():
 #重置游戲棋盤
 return 'Game'
 def not_game(state):
 #畫出 GameOver 或者 Win 的界面
 #讀取用戶輸入得到action，判斷是重啟游戲還是結(jié)束游戲
 responses = defaultdict(lambda: state) ＃默認(rèn)是當(dāng)前狀態(tài)，沒有行為就會一直在當(dāng)前界面循環(huán)
 responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit' #對應(yīng)不同的行為轉(zhuǎn)換到不同的狀態(tài)
 return responses[action]
 def game():
 #畫出當(dāng)前棋盤狀態(tài)
 #讀取用戶輸入得到action
 if action == 'Restart':
  return 'Init'
 if action == 'Exit':
  return 'Exit'
 #if 成功移動了一步:
  if 游戲勝利了:
  return 'Win'
  if 游戲失敗了:
  return 'Gameover'
 return 'Game'
 state_actions = {
  'Init': init,
  'Win': lambda: not_game('Win'),
  'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  'Game': game
 }
 state = 'Init'
 #狀態(tài)機(jī)開始循環(huán)
 while state != 'Exit':
 state = state_actions[state]()

用戶輸入處理

阻塞＋循環(huán)，直到獲得用戶有效輸入才返回對應(yīng)行為：

def get_user_action(keyboard):
 char = "N"
 while char not in actions_dict:
 char = keyboard.getch()
 return actions_dict[char]

矩陣轉(zhuǎn)置與矩陣逆轉(zhuǎn)

加入這兩個操作可以大大節(jié)省我們的代碼量，減少重復(fù)勞動，看到后面就知道了。

矩陣轉(zhuǎn)置：

def transpose(field):
 return [list(row) for row in zip(*field)]

矩陣逆轉(zhuǎn)（不是逆矩陣）：

def invert(field):
 return [row[::-1] for row in field]

創(chuàng)建棋盤

初始化棋盤的參數(shù)，可以指定棋盤的高和寬以及游戲勝利條件，默認(rèn)是最經(jīng)典的 4×4～2048。

class GameField(object):
 def __init__(self, height=4, width=4, win=2048):
 self.height = height #高
 self.width = width  #寬
 self.win_value = 2048 #過關(guān)分?jǐn)?shù)
 self.score = 0  #當(dāng)前分?jǐn)?shù)
 self.highscore = 0  #最高分
 self.reset()  #棋盤重置

棋盤操作

隨機(jī)生成一個 2 或者 4

 def spawn(self):
  new_element = 4 if randrange(100) > 89 else 2
  (i,j) = choice([(i,j) for i in range(self.width) for j in range(self.height) if self.field[i][j] == 0])
  self.field[i][j] = new_element
#### 重置棋盤
 def reset(self):
 if self.score > self.highscore:
  self.highscore = self.score
 self.score = 0
 self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
 self.spawn()
 self.spawn()
#### 一行向左合并
(注：這一操作是在 move 內(nèi)定義的，拆出來是為了方便閱讀)
def move_row_left(row):
 def tighten(row): # 把零散的非零單元擠到一塊
 new_row = [i for i in row if i != 0]
 new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
 return new_row
 def merge(row): # 對鄰近元素進(jìn)行合并
 pair = False
 new_row = []
 for i in range(len(row)):
  if pair:
  new_row.append(2 * row[i])
  self.score += 2 * row[i]
  pair = False
  else:
  if i + 1 < len(row) and row[i] == row[i + 1]:
   pair = True
   new_row.append(0)
  else:
   new_row.append(row[i])
 assert len(new_row) == len(row)
 return new_row
 #先擠到一塊再合并再擠到一塊
 return tighten(merge(tighten(row)))

棋盤走一步

通過對矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置與逆轉(zhuǎn)，可以直接從左移得到其余三個方向的移動操作

def move(self, direction):
 def move_row_left(row):
 #一行向左合并
 moves = {}
 moves['Left'] = lambda field: [move_row_left(row) for row in field]
 moves['Right'] = lambda field: invert(moves['Left'](invert(field)))
 moves['Up'] = lambda field: transpose(moves['Left'](transpose(field)))
 moves['Down'] = lambda field: transpose(moves['Right'](transpose(field)))
 if direction in moves:
 if self.move_is_possible(direction):
  self.field = moves[direction](self.field)
  self.spawn()
  return True
 else:
  return False

判斷輸贏

 def is_win(self):
 return any(any(i >= self.win_value for i in row) for row in self.field)
 def is_gameover(self):
 return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)
#### 判斷能否移動
def move_is_possible(self, direction):
 defrow_is_left_movable(row):
 def change(i):
  if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0: # 可以移動
  return True
  if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]: # 可以合并
  return True
  return False
 return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))
 check = {}
 check['Left'] = lambda field: any(row_is_left_movable(row) for row in field)
 check['Right'] = lambda field: check['Left'](invert(field))
 check['Up'] = lambda field: check['Left'](transpose(field))
 check['Down'] = lambda field: check['Right'](transpose(field))
 if direction in check:
 return check[direction](self.field)
 else:
 return False

繪制游戲界面

def draw(self, screen):
 help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
 help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit'
 gameover_string = '  GAME OVER'
 win_string = '  YOU WIN!'
 def cast(string):
 screen.addstr(string + 'n')
 #繪制水平分割線
 def draw_hor_separator():
 line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
 separator = defaultdict(lambda: line)
 if not hasattr(draw_hor_separator, "counter"):
  draw_hor_separator.counter = 0
 cast(separator[draw_hor_separator.counter])
 draw_hor_separator.counter += 1
 def draw_row(row):
 cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
 screen.clear()
 cast('SCORE: ' + str(self.score))
 if 0 != self.highscore:
 cast('HGHSCORE: ' + str(self.highscore))
 for row in self.field:
 draw_hor_separator()
 draw_row(row)
 draw_hor_separator()
 if self.is_win():
 cast(win_string)
 else:
 if self.is_gameover():
  cast(gameover_string)
 else:
  cast(help_string1)
 cast(help_string2)

完成主邏輯

完成以上工作后，我們就可以補(bǔ)完主邏輯了！

def main(stdscr):
 def init():
 #重置游戲棋盤
 game_field.reset()
 return 'Game'
 def not_game(state):
 #畫出 GameOver 或者 Win 的界面
 game_field.draw(stdscr)
 #讀取用戶輸入得到action，判斷是重啟游戲還是結(jié)束游戲
 action = get_user_action(stdscr)
 responses = defaultdict(lambda: state) #默認(rèn)是當(dāng)前狀態(tài)，沒有行為就會一直在當(dāng)前界面循環(huán)
 responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit' #對應(yīng)不同的行為轉(zhuǎn)換到不同的狀態(tài)
 return responses[action]
 def game():
 #畫出當(dāng)前棋盤狀態(tài)
 game_field.draw(stdscr)
 #讀取用戶輸入得到action
 action = get_user_action(stdscr)
 if action == 'Restart':
  return 'Init'
 if action == 'Exit':
  return 'Exit'
 if game_field.move(action): # move successful
  if game_field.is_win():
  return 'Win'
  if game_field.is_gameover():
  return 'Gameover'
 return 'Game'
 state_actions = {
  'Init': init,
  'Win': lambda: not_game('Win'),
  'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  'Game': game
 }
 curses.use_default_colors()
 game_field = GameField(win=32)
 state = 'Init'
 #狀態(tài)機(jī)開始循環(huán)
 while state != 'Exit':
 state = state_actions[state]()

運(yùn)行

填上最后一行代碼：