200 行代码实现简易版 2048 游戏，2002048,state 存储当前状态
200 行代码实现简易版 2048 游戏，2002048,state 存储当前状态
创建游戏文件 2048.py
首先导入需要的包：
Pythonimport curses from random import randrange, choice from collections import defaultdict
主逻辑
用户行为
所有的有效输入都可以转换为”上，下，左，右，游戏重置，退出”这六种行为，用 actions 表示
actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit']
有效输入键是最常见的 W（上），A（左），S（下），D（右），R（重置），Q（退出），这里要考虑到大写键开启的情况，获得有效键值列表：
Pythonletter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQwasdrq']
将输入与行为进行关联：
Pythonactions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2))
状态机
处理游戏主逻辑的时候我们会用到一种十分常用的技术：状态机，或者更准确的说是有限状态机（FSM）
你会发现 2048 游戏很容易就能分解成几种状态的转换。
state 存储当前状态， state_actions 这个词典变量作为状态转换的规则，它的 key 是状态，value 是返回下一个状态的函数：
- Init: init()
- Game
- Game: game()
- Game
- Win
- GameOver
- Exit
- Win: lambda: not_game(‘Win’)
- Init
- Exit
- Gameover: lambda: not_game(‘Gameover’)
- Init
- Exit
- Exit: 退出循环
状态机会不断循环，直到达到 Exit 终结状态结束程序。
下面是经过提取的主逻辑的代码，会在后面进行补全：
Python
def main(stdscr):
def init():
#重置游戏棋盘
return 'Game'
def not_game(state):
#画出 GameOver 或者 Win 的界面
#读取用户输入得到action，判断是重启游戏还是结束游戏
responses = defaultdict(lambda: state) ＃默认是当前状态，没有行为就会一直在当前界面循环
responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit' #对应不同的行为转换到不同的状态
return responses[action]
def game():
#画出当前棋盘状态
#读取用户输入得到action
if action == 'Restart':
return 'Init'
if action == 'Exit':
return 'Exit'
#if 成功移动了一步:
if 游戏胜利了:
return 'Win'
if 游戏失败了:
return 'Gameover'
return 'Game'
state_actions = {
'Init': init,
'Win': lambda: not_game('Win'),
'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
'Game': game
}
state = 'Init'
#状态机开始循环
while state != 'Exit':
state = state_actions[state]()
用户输入处理
阻塞＋循环，直到获得用户有效输入才返回对应行为：
Pythondef get_user_action(keyboard): char = "N" while char not in actions_dict: char = keyboard.getch() return actions_dict[char]
矩阵转置与矩阵逆转
加入这两个操作可以大大节省我们的代码量，减少重复劳动，看到后面就知道了。
矩阵转置：
Pythondef transpose(field): return [list(row) for row in zip(*field)]
矩阵逆转（不是逆矩阵）：
Pythondef invert(field): return [row[::-1] for row in field]
创建棋盘
初始化棋盘的参数，可以指定棋盘的高和宽以及游戏胜利条件，默认是最经典的 4×4～2048。
Pythonclass GameField(object): def __init__(self, height=4, width=4, win=2048): self.height = height #高 self.width = width #宽 self.win_value = 2048 #过关分数 self.score = 0 #当前分数 self.highscore = 0 #最高分 self.reset() #棋盘重置
棋盘操作
随机生成一个 2 或者 4
Pythondef 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
重置棋盘
Pythondef 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：这一操作是在 move 内定义的，拆出来是为了方便阅读)
Pythondef move_row_left(row): def tighten(row): # 把零散的非零单元挤到一块 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): # 对邻近元素进行合并 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 #先挤到一块再合并再挤到一块 return tighten(merge(tighten(row)))
棋盘走一步
通过对矩阵进行转置与逆转，可以直接从左移得到其余三个方向的移动操作
Python
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
判断输赢
Pythondef 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)
判断能否移动
Python
def move_is_possible(self, direction):
defrow_is_left_movable(row):
def change(i):
if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0: # 可以移动
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
绘制游戏界面
Python
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')
#绘制水平分割线
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)
完成主逻辑
完成以上工作后，我们就可以补完主逻辑了！
Python
def main(stdscr):
def init():
#重置游戏棋盘
game_field.reset()
return 'Game'
def not_game(state):
#画出 GameOver 或者 Win 的界面
game_field.draw(stdscr)
#读取用户输入得到action，判断是重启游戏还是结束游戏
action = get_user_action(stdscr)
responses = defaultdict(lambda: state) #默认是当前状态，没有行为就会一直在当前界面循环
responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit' #对应不同的行为转换到不同的状态
return responses[action]
def game():
#画出当前棋盘状态
game_field.draw(stdscr)
#读取用户输入得到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'
#状态机开始循环
while state != 'Exit':
state = state_actions[state]()
运行
填上最后一行代码：
Pythoncurses.wrapper(main)
完整版代码地址
https://github.com/JLUNeverMore/easy_2048-in-200-lines
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