用220行python代码实现2048小游戏（源码和详细注释以及分析）
- 刚刚在实验楼学习了2048小游戏，用下午和晚上的时间看懂代码加注释，现在把自己的理解和遇到的问题做一下总结，希望对大家有帮助。
实验链接：
https://www.shiyanlou.com/courses/368
首先2048游戏的玩法大家肯定都很了解：初始界面是一个二维矩阵，然后有两个数字（2或4），经过自己的上下左右移动，不相邻的数字紧挨到一起，相邻数字如果相同就合并为一个，然后继续随机产生2或4，经过这样的合并，数字不断变大，最终得到2048获得游戏胜利。
详细的原理可以去实验楼看实验步骤，最有用的就是这张图。这个游戏总共就是有有限的几个状态：初始化，游戏， 游戏胜利，游戏结束，退出游戏。这非常适合用有限状态机来解决。
- 简单说一下整体逻辑（
main函数）：初始化界面，等待用户动作，用户产生动作后，进入对应函数，产生相应的效果。举个例子：游戏初始运行init，进入game，用户按下w键，进入move函数，产生向上的移动，同时合并数字和随机产生数字；当数字到达胜利条件，执win函数，界面显示胜利。 - 主要运行流程（能力有限，尽量看吧）：
下面将详细注释的完整代码贴下：
#-*- coding:utf-8 -*-
import curses #一种很丰富的库，看到啥学啥
from random import randrange, choice # generate and place new tile #choice 返回一个随机值,randrange 返回一个规定的数
from collections import defaultdict #默认字典的设置
#from itertools import chain
#ascll值列表
letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQwasdrq'] #不区分大小写情况，全部包容，ord（）返回字符的十进制整数
actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit']#几个按键动作
actions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2)) #将动作和ascll值打包成元组对
def get_user_action(keyboard):
"""得到用户的响应动作"""
char = "N"
#没有动作时一直等待
while char not in actions_dict:
char = keyboard.getch()
#返回响应的按键
return actions_dict[char]
def transpose(field):
"""矩阵转置"""
return [list(row) for row in zip(*field)]
def invert(field):
"""矩阵逆转"""
return [row[::-1] for row in field]
class GameField(object):
"""游戏场景"""
def __init__(self, height=4, width=4, win=2048):
"""初始化游戏窗口"""
self.height = height
self.width = width
self.win_value = win
self.score = 0
self.highscore = 0
self.reset()
def reset(self):
"""重置游戏"""
#记录最高分
if self.score > self.highscore:
self.highscore = self.score
#分数清零
self.score = 0
#遍历游戏区域,给整个区域全部赋值0
self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
#生成2或者4
self.spawn()
self.spawn()
def move(self, direction):
"""移动时候的变化"""
def move_row_left(row):
def tighten(row): # squeese non-zero elements together
"""将行中的非零部分补足为0"""
#不是0的数
new_row = [i for i in row if i != 0]
#准换列表 比如 4 0 0 2 转换成4 2 0 0
new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
return new_row
#row是一个列表
def merge(row):
"""数字合并"""
pair = False
new_row = []
for i in range(len(row)):
if pair:
#这个位置数字变为原来2倍
new_row.append(2 * row[i])
#记录得分值
self.score += 2 * row[i]
pair = False
else:
#判断临近的值是否相同
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
return tighten(merge(tighten(row)))
moves = {}
#四种移动情况全部包含
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))) #将向上转成向左来看，哦同时对应的区域的数字也要转到左边来
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
def is_win(self):
"""胜利检验"""
#当游戏区域中有数字大于胜利条件，那么就返回true
return any(any(i >= self.win_value for i in row) for row in self.field)
#return max(chain(*self.field)) > self.win_value
def is_gameover(self):
"""失败检验"""
return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)
def draw(self, screen):
"""屏幕显示部分，绘制游戏界面"""
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):
"""屏幕上显示对应字符"""
screen.addstr(string + '\n')
def draw_hor_separator():
"""画分隔符"""
line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
separator = defaultdict(lambda: line)
#如果没有counter属性就加上
if not hasattr(draw_hor_separator, "counter"):
draw_hor_separator.counter = 0
#将行全部显示分隔符
cast(separator[draw_hor_separator.counter])
draw_hor_separator.counter += 1
def draw_row(row):
"""画列中的 |"""
cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
#清除屏幕
screen.clear()
#显示得分
cast('SCORE: ' + str(self.score))
#显示最高分
if 0 != self.highscore:
cast('HIGHSCORE: ' + str(self.highscore))
#画好有游戏区域的分隔符和数据行
for row in self.field:
draw_hor_separator()
draw_row(row)
#画最底边分隔符
draw_hor_separator()
#游戏赢显示赢的字符
if self.is_win():
cast(win_string)
else:
#游戏输显示输的字符
if self.is_gameover():
cast(gameover_string)
else:
#显示提示（帮助）字符
cast(help_string1)
#显示帮助字符2
cast(help_string2)
def spawn(self):
"""生成2 或4 数字，并赋值于游戏区域中"""
new_element = 4 if randrange(100) > 89 else 2
#在游戏区域中随机定位一个没有数字的点
(i,j) = choice([(i,j) for i in range(self.width) for j in range(self.height) if self.field[i][j] == 0])
#将2或4赋值于这个点
self.field[i][j] = new_element
def move_is_possible(self, direction):
def row_is_left_movable(row):
"""如果最左侧为0而且最左侧中的第二个数不是0，或两个数相等，那么是可以移动的"""
def change(i): # true if there'll be change in i-th tile
if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0: # Move
return True
if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]: # Merge
return True
return False
return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))#如果括号中的列表或者元组中的元素都为空、0、false，则返回false，如果不都为空、0、false，则返回true。
#将上下左右异动情况全部分析出来
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))
#如果点击对应的方向，那么就会有相应的动作
if direction in check:
return check[direction](self.field)
else:
return False
def main(stdscr):
#几种状态
def init():
#1、 重置游戏棋盘
game_field.reset()
return 'Game'
def not_game(state):
#2、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w
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():
#3、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)
#切换状态
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'
#状态
state_actions = {
'Init': init,
'Win': lambda: not_game('Win'),
'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
'Game': game
}
#颜色使用默认设置
curses.use_default_colors()
# 设置终结状态最大数值为 2048
game_field = GameField(win=2048)
state = 'Init'
#状态机开始循环
while state != 'Exit':
state = state_actions[state]()
#运行
curses.wrapper(main)
遇到的问题：
- 1、 curses模块是Linux下常见的库，在win下运行，需要自己安装curses库：
下载地址：https://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/
常见的库都可以在这个网站下载，名字是按照首字母顺序排序，找到curses，下载和自己电脑对应的版本(我下载的是curses-2.2+utf8-cp36-cp36m-win_amd64.whl)，在cmd终端指令
pip install curses-2.2+utf8-cp36-cp36m-win_amd64.whl
安装成功就可以使用。
- 2、 我的代码全部都是空格，没有tab，所以粘贴后，自己更改代码，要全部使用空格哦，不然会报错。
- 这是课后作业，想提高自己水平可以自己做。
我目前就做了前两个。下面把新的代码贴出来：
#-*- coding:utf-8 -*-
import curses #一种很丰富的库，看到啥学啥
import sqlite3
from random import randrange, choice # generate and place new tile #choice 返回一个随机值,randrange 返回一个规定的数
from collections import defaultdict #默认字典的设置
#from itertools import chain
#ascll值列表
letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQJwasdrqj'] #不区分大小写情况，全部包容，ord（）返回字符的十进制整数
actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit', 'Continue1']#几个按键动作
actions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2)) #将动作和ascll值打包成元组对
## 打开数据库连接
conn = sqlite3.connect('data.db')
# # 创建一个表 - company
# conn.execute('''CREATE TABLE score
# (
# FEN INT NOT NULL
# );''')
# #print ("Table created successfully");
# conn.commit()
# ## 插入数据
# conn.execute("INSERT INTO SCORE (FEN) \
# VALUES (110)");
# conn.commit()
def get_user_action(keyboard):
"""得到用户的响应动作"""
char = "N"
#没有动作时一直等待
while char not in actions_dict:
char = keyboard.getch()
#返回响应的按键
return actions_dict[char]
def transpose(field):
"""矩阵转置"""
return [list(row) for row in zip(*field)]
def invert(field):
"""矩阵逆转"""
return [row[::-1] for row in field]
class GameField(object):
"""游戏场景"""
def __init__(self, height=4, width=4, win=2048):
"""初始化游戏窗口"""
self.height = height
self.width = width
self.win_value = win
self.score = 0
self.highscore = 0
self.reset()
def reset(self):
"""重置游戏"""
#记录最高分
# if self.score > self.highscore:
cursor = conn.execute("SELECT fen from SCORE")
for ro in cursor:
self.highscore = ro[0]
# break
self.highscore = max(self.highscore, self.score)
# ## 打开数据库连接
# conn = sqlite3.connect('data1.db')
# # ## 清除已存在的表 - company
# conn.execute('''DROP TABLE score''');
# conn.commit()
# ## 创建一个表 - company
# conn.execute('''CREATE TABLE score
# (
# FEN INT NOT NULL
# );''')
# #print ("Table created successfully");
# conn.commit()
# #插入数据
# conn.execute("INSERT INTO SCORE (FEN) \
# VALUES (0)")
# conn.commit()
# 更新数据
conn.execute("UPDATE SCORE set FEN = {sco}".format(sco = self.highscore))
conn.commit()
# conn.execute("INSERT INTO SCORE (FEN) \
# VALUES (self.highscore)");
# conn.commit()
#分数清零
self.score = 0
#遍历游戏区域,给整个区域全部赋值0
self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
#生成2或者4
self.spawn()
self.spawn()
def move(self, direction):
"""移动时候的变化"""
def move_row_left(row):
def tighten(row): # squeese non-zero elements together
"""将行中的非零部分补足为0"""
#不是0的数
new_row = [i for i in row if i != 0]
#准换列表 比如 4 0 0 2 转换成4 2 0 0
new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
return new_row
#row是一个列表
def merge(row):
"""数字合并"""
pair = False
new_row = []
for i in range(len(row)):
if pair:
#这个位置数字变为原来2倍
new_row.append(2 * row[i])
#记录得分值
self.score += 2 * row[i]
pair = False
else:
#判断临近的值是否相同
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
return tighten(merge(tighten(row)))
moves = {}
#四种移动情况全部包含
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))) #将向上转成向左来看，哦同时对应的区域的数字也要转到左边来
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
def is_win(self):
"""胜利检验"""
#当游戏区域中有数字大于胜利条件，那么就返回true
return any(any(i >= self.win_value for i in row) for row in self.field)
#return max(chain(*self.field)) > self.win_value
def is_gameover(self):
"""失败检验"""
return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)
def draw(self, screen):
"""屏幕显示部分，绘制游戏界面"""
help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit (J)Continue'
gameover_string = ' GAME OVER'
win_string = ' YOU WIN!'
def cast(string):
"""屏幕上显示对应字符"""
screen.addstr(string + '\n')
def draw_hor_separator():
"""画分隔符"""
line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
separator = defaultdict(lambda: line)
#如果没有counter属性就加上
if not hasattr(draw_hor_separator, "counter"):
draw_hor_separator.counter = 0
#将行全部显示分隔符
cast(separator[draw_hor_separator.counter])
draw_hor_separator.counter += 1
def draw_row(row):
"""画列中的 |"""
cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
#清除屏幕
screen.clear()
#显示得分
cast('SCORE: ' + str(self.score))
#显示最高分
#if 0 != self.highscore:
cursor = conn.execute("SELECT fen from SCORE")
for ro in cursor:
cast('HIGHSCORE: ' + str(ro[0]))
# break
#画好有游戏区域的分隔符和数据行
for row in self.field:
draw_hor_separator()
draw_row(row)
#画最底边分隔符
draw_hor_separator()
#游戏赢显示赢的字符
if self.is_win():
cast(win_string)
else:
#游戏输显示输的字符
if self.is_gameover():
cast(gameover_string)
else:
#显示提示（帮助）字符
cast(help_string1)
#显示帮助字符2
cast(help_string2)
def spawn(self):
"""生成2 或4 数字，并赋值于游戏区域中"""
new_element = 4 if randrange(100) > 89 else 2
#在游戏区域中随机定位一个没有数字的点
(i,j) = choice([(i,j) for i in range(self.width) for j in range(self.height) if self.field[i][j] == 0])
#将2或4赋值于这个点
self.field[i][j] = new_element
def move_is_possible(self, direction):
def row_is_left_movable(row):
"""如果最左侧为0而且最左侧中的第二个数不是0，或两个数相等，那么是可以移动的"""
def change(i): # true if there'll be change in i-th tile
if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0: # Move
return True
if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]: # Merge
return True
return False
return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))#如果括号中的列表或者元组中的元素都为空、0、false，则返回false，如果不都为空、0、false，则返回true。
#将上下左右异动情况全部分析出来
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))
#如果点击对应的方向，那么就会有相应的动作
if direction in check:
return check[direction](self.field)
else:
return False
def main(stdscr):
#几种状态
def init():
#1、 重置游戏棋盘
game_field.reset()
return 'Game'
def not_game(state):
#2、画出 GameOver 或者 Win 的界面
game_field.draw(stdscr)
# ## 更新数据
# conn.execute("UPDATE SCORE set FEN = self.highscore")
# conn.commit()
#读取用户输入得到action，判断是重启游戏还是结束游戏w
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'], responses['Continue1'] = 'Init', 'Exit', 'Jixu' #对应不同的行为转换到不同的状态
return responses[action]
def game():
#3、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)
#切换状态
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'
def jixu():
#3、画出当前棋盘状态
game_field.draw(stdscr)
#读取用户输入
action = get_user_action(stdscr)
#切换状态
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 'Jixu'
#状态
state_actions = {
'Init': init,
'Win': lambda: not_game('Win'),
'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
'Game': game,
'Jixu':jixu
}
#颜色使用默认设置
curses.use_default_colors()
# 设置终结状态最大数值为 2048
game_field = GameField(win=32)
state = 'Init'
#状态机开始循环
while state != 'Exit':
state = state_actions[state]()
#运行
curses.wrapper(main)
- 更改的代码处很多，有兴趣的话可以仔细看看。
- 有时间我会做完并更新，希望对大家有帮助