python 基础系列篇：四、编写两个简单的小游戏（猜数字及2048）

猜数字游戏

游戏规则：
产生一个随机的4位数，可能会有前置0，用户每输入一次4位数，记录次数加1，并返回猜测结果，位置正确数字正确的为一种，输出一个A，数字正确位置不正确的为另一种，输出一个B，限定12次（含）以内猜出数字为胜利，否则视为挑战失败。

游戏进程示例

挑战示例1：
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：0123
B
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：4567
AB
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：4689
BB
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：8967
B
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：3576
A
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：2589
AAB
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：2549
AABB
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：2594
AAAA
你用了 8 次才猜对哦。

挑战示例2：
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：0123
AA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：0145
A
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6127
AA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6183
AAA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6193
AAA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6113
AAA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6133
AAA
请输入 4 位数字，可以前置 0 ：6163
AAAA
你用了 8 次才猜对哦。

相信小伙伴们看过描述，以及两个示例之后，应该明白游戏规则了吧？如果不明白游戏规则的小伙伴，请在评论区扣我哦。

好了，我们言归正传，开始分析一下，我们实现这个小游戏，需要做些什么工作。

需求分析并逐步实现

1、使用随机函数包 random

1、我们需要一个随机函数库，random 很适合你。

import random
s = '0123456789'
length = 4
num = ''.join([random.choice(s) for _ in range(length)])
print(num)
---
7431 # 第一次结果
6357 # 第二次结果
6421 # 第三次结果

很好，随机产生的数字完成了。通过 random.choice 随机从我们的 s 字符串里抽取一个数字的方式，并用 join 方式组成一个数字字符串。

2、记录用户输入

2、需要判断用户输入是否合法，如果不是四个数字，则不记录次数，否则记录

那么，我们需要定义一个变量，用来记录次数，还有一个变量，用来记录用户输入信息。并根据题意设置12次的时候跳出循环。

t = 0 # 计次
guess = ''
while guess != num:
	guess = input(f'请输入 {length} 位数字，可以前置 0 ：')
    if len(guess) != length:
        continue
    if len(set(guess) - set(s)) > 0:
        continue
    t += 1
    if t == 12:
        break

3、提前做好的结果反馈

3、先实现结果反馈，如果猜中了，返回次数信息，未猜中，则反馈失败。

if guess == num:
    print('你用了 {} 次才猜对哦。'.format(t))
else:
    print('你已经使用完 12 次机会了，很遗憾你没能猜中。')

应该没有小伙伴觉得上边的代码难以理解吧，如果还是有小伙伴不理解，还是请在评论区扣我。

很好，我们现在开始进行数字正确与否的判定。先实现第一个判定 A。

4、判定A的实现

4、数字正确，位置正确的判定 A

我们把下边的代码插入到 t += 1 后边

    a,b = [],[] # 用来记录判定A及判定B的数据
    for i in range(length):
        if num[i] == guess[i]: # 如果数字和位置一致，则记录到判定A中
            a.append(i)

小伙伴们可以想一想，为什么我这里记录的是位置信息哦。

没错，这个位置的数字就不需要再进行判定了。所以我们在进行判定B的判断时，需要跳过这些位置的数字。

5、判定B的范围

5、进行判定B的判断，需要跳过判定A已记录的位置

    for i in range(length):
        if i not in a:
        	b += [] # 这里的判定B还没实现，小伙伴们先仔细想一想哦

在跳过判定A的位置后，我们剩余的位置的数字需要全部挑选出来，然后判断某个位置的数字是否存在于剩余数字中，如果存在，也记录这个数字的位置，注意，这里记录的是数字的位置，不是当前数字的位置哦，为什么呢？小伙伴们可以告诉我答案吗？

6、判定B的判定内容

6、判定B记录内容解析

假设数字为 1234，用户输入为0123。

那么第一次判定应该是 0 ，这个数字不存在于 1234 中。

第二次判断的数字是1，这个数字存在于1234中。记录到判定B的时候，我们需要把1这个数字所在的位置记录，即索引0，而不是用户输入的数字的索引1。

原因很简单，表示需要猜测的这个数字中索引1的位置已经被占用了。

那么，理解了这一点之后，后边的就简单了。把剩余的字符找出来，并同时记录剩余字符的索引位置。

            less = [v for v in range(length) if v not in a and v not in b] # 记录剩余数字的索引
            char = [num[v] for v in range(length) if v not in a and v not in b] # 记录剩余数字的内容

7、判定B的实现

7、最后实现判定B的记录

如果数字存在于剩余数字 char 中，我们要求出这个字符所在的索引，即对应于 less 中的数字，所以最后的代码也很简单。

            if guess[i] in char:
                b.append(less[char.index(guess[i])])

8、用户输入信息的反馈及完成

8、添加最终的反馈信息输出，完成游戏，并进行测试

最终完整代码已经拼接出来了，我们来看看完整代码是如何的吧：

import random
s = '0123456789'
length = 4
num = ''.join([random.choice(s) for _ in range(length)])
# print(num) 这里一定要注释掉或删除掉哦，否则就是作弊了呢
t = 0 # 计次
guess = ''
while guess != num:
    guess = input(f'请输入 {length} 位数字，可以前置 0 ：')
    if len(guess) != length:
        continue
    if len(set(guess) - set(s)) > 0:
        continue
    t += 1
    a,b = [],[]
    for i in range(length):
        if num[i] == guess[i]:
            a.append(i)
    for i in range(length):
        if i not in a:
            less = [v for v in range(length) if v not in a and v not in b]
            char = [num[v] for v in range(length) if v not in a and v not in b]
            if guess[i] in char:
                b.append(less[char.index(guess[i])])
    print(len(a) * 'A' + len(b) * 'B') # 最终的反馈信息在这里哦，就一句话的事
    if t == 12:
        break
if guess == num:
    print('你用了 {} 次才猜对哦。'.format(t))
else:
    print('你已经使用完 12 次机会了，很遗憾你没能猜中。')

2048 游戏

相信大部分小伙伴应该都在手机上玩过这个游戏了，这次，我们也来自己实现一下 2048 游戏的内核。不过由于老顾还没开始学习 pygame，这次就用文字版代替了啊，游戏界面就在开发环境里，当然，你要是弄到命令行里也可以的。

游戏进程示例

截图如下

需求分析并逐步实现

1、使用随机函数包

我们知道，每次我们在移动数字以后，会随机出现一个1或者2的新数字，出现位置也是随机的，那么随机函数包还是需要引入的。

import random

2、使用二维列表

同样，我们也知道 2048 这个游戏，其实内容很少，就是一个 4 * 4 的矩形区域，然后数字在里面来回的倒腾。

row = 4
dp = [[0 for _ in range(row)] for _ in range(row)] # 初始化二维列表

3、定义每个数字显示的宽度

由于我们没有图形界面，所以，字符输出的时候，我们需要给每个数字定宽并右对齐。

wid = 7

4、使用变量记录当前分数

嗯，分数才是激励游戏进程的正反馈，没有分数的游戏是没有灵魂的。

score = 0

5、游戏初始，我们应该有一些数字

大部分游戏，初始就有一到三个数字已经在游戏中出现了，我们也来模拟实现

        for i in range(random.randint(1,3)):
            free = [(m,n) for m in range(row) for n in range(row) if dp[m][n] == 0]
            selected = random.choice(free)
            dp[selected[0]][selected[1]] = random.randint(1,2)
            score = sum([sum(r) for r in dp])

6、游戏界面呈现

前面做了这么多分析工作，结果我们还看不到自己做的东西，那就不太好了，我们来输出一下数据吧

    print('\n------------------------------')
    for r in dp:
        print('\n\n',''.join([str(n).rjust(wid) if n > 0 else '.'.rjust(wid) for n in r]))
    print('\n\nScore:',score)
    print('\n')

很好，有个初始进程了。

7、接收用户输入，非法的内容跳过从新输入

我们值需要定义四个方向，以及跳出游戏的按键就好，这里老顾用 asdw来表示方向 a 为左，d为右，w为上，s为下，q为退出游戏。

    inp = input('请选择方向（ASDW）Q退出：').strip().lower()
    if len(inp) != 1:
        continue
    if inp == 'q':
        break
    if inp not in 'asdw':
        continue

8、貌似我们少了个循环控制？

额。。。。直接写完输入后才发现，我们好像少了个循环，游戏又不是只按一次键就完成，所以来个死循环吧。

while True:
    if score == 0:
        for i in range(random.randint(1,3)):
            free = [(m,n) for m in range(row) for n in range(row) if dp[m][n] == 0]
            selected = random.choice(free)
            dp[selected[0]][selected[1]] = random.randint(1,2)
            score = sum([sum(r) for r in dp])
    print('\n------------------------------')
    for r in dp:
        print('\n\n',''.join([str(n).rjust(wid) if n > 0 else '.'.rjust(wid) for n in r]))
    print('\n\nScore:',score)
    print('\n')
    inp = input('请选择方向（ASDW）Q退出：').strip().lower()
    if len(inp) != 1:
        continue
    if inp == 'q':
        break
    if inp not in 'asdw':
        continue

9、如何判断数字合并呢？

我们都知道合并规则，在输入的方向上，所有该方向的行或者列，相同的数字合并成一个更大的数，一共四个方向，每个方向都需要能合并数字。

小思考：我们需要写几次合并规则？小伙伴们可以仔细想一想哦。

其实，只需要写一次合并判定就可以了，我们只写行合并，且只实现方向向左的合并规则。

实现方法也很简单，把行中的所有的零都剔除，剩余的数字就挨住了，然后循环判断相邻的两个数字是否相同，相同就合并，被合并的位置改成零，避免与更后边的数发生多次合并。

    for i in range(row):
        while dp[i].count(0) > 0:
            dp[i].pop(dp[i].index(0)) # 剔除 0
        for j in range(len(dp[i]) - 1):
            if dp[i][j] == dp[i][j + 1]:
                dp[i][j] *= 2 # 合并
                dp[i][j + 1] = 0 # 被合并的位置改成 0
        while dp[i].count(0) > 0: # 剔除合并后产生的 0
            dp[i].pop(dp[i].index(0))
        while len(dp[i]) < 4: # 每行用零补足四个
            dp[i].append(0)

合并判定已经写好了，小伙伴们有没有想到，老顾为什么说，合并判定只需要写一次呢？想到的小伙伴们，在评论区秀下自己！

10、使用矩阵旋转

使用矩阵旋转，不管我们选择什么方向，都将矩阵旋转成左合并的规则就可以了

小伙伴们，有没有答对！答对的小伙伴在评论区打call哦。

    if inp == 'w':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)] for n in range(row)][::-1] # 左旋转 90 度
    if inp == 's':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)] # 右旋转 90 度
    if inp == 'd':
        dp[:] = [[dp[n][m] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)][::-1] # 旋转 180 度

嗯，这里出现了一个骚操作，推导式且不去管他，dp[:] 是个什么鬼？

这里不得不说元组的强大了，如果等号前边是一个多元素变量，等号后的数据有同等数量的结果，那么就可以这么操作了！

嗯嗯。。。别听老顾说大话，老顾只见过列表这么用。

再回到主题，我们通过旋转，可以都用左合并的方式实现合并判定了，在合并后，再旋转回来就好。

    if inp == 'w':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)]
    if inp == 's':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)] for n in range(row)][::-1]
    if inp == 'd':
        dp[:] = [[dp[n][m] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)][::-1]

11、追加未能合并判定

玩过2048的小伙伴都知道，假如一个方向上无法合并、移动，那么你选择这个方向，也不会出现新的数字，相当于无效的输入。

这个时候，我们就需要记录数字合并判定前的状态，以及合并后的状态是否一致了。

在 python 里，有个 copy 包，可以很方便的复制列表、词典等对象，我们称之为深拷贝。

import copy  # 引入 copy 包，以便使用深拷贝

    comp = copy.deepcopy(dp) # 合并前追加深拷贝

    isSame = True  # 合并后，判断状态是否一致
    for i in range(row):
        for j in range(row):
            if comp[i][j] != dp[i][j]:
                isSame = False  # 如果任意一个位置的数字不一样，则判定有合并或移动
                break
        if not isSame:
            break

    if isSame:
        continue  # 如果状态一致，则从新输入移动方向

12、合并或移动后，出现新的数字

这是应有之意，没有新的数字，进程就停顿在这里了。

    free = [(m,n) for m in range(row) for n in range(row) if dp[m][n] == 0]
    if len(free) == 0: # 如果所有的位置都已经有了数字，游戏结束
        break   
    selected = random.choice(free)
    dp[selected[0]][selected[1]] = random.randint(1,2)
    score = sum([sum(r) for r in dp])

这么看起来，2048游戏好像也不复杂啊。没有理解透彻的，还有疑问的小伙伴可以在评论区扣我哦。

13、完整的代码呈现

import random
import copy
import sys

row,wid = 4,7

dp = [[0 for _ in range(row)] for _ in range(row)]
score = 0

while True:
    if score == 0:
        for i in range(random.randint(1,3)):
            free = [(m,n) for m in range(row) for n in range(row) if dp[m][n] == 0]
            selected = random.choice(free)
            dp[selected[0]][selected[1]] = random.randint(1,2)
            score = sum([sum(r) for r in dp])
    print('\n------------------------------')
    for r in dp:
        print('\n\n',''.join([str(n).rjust(wid) if n > 0 else '.'.rjust(wid) for n in r]))
    print('\n\nScore:',score)
    print('\n')
    sys.stdout.flush() # 为了避免输入位置总是不在正确的位置，强制刷新输出缓存
    inp = input('请选择方向（ASDW）Q退出：').strip().lower()
    if len(inp) != 1:
        continue
    if inp == 'q':
        break
    if inp not in 'asdw':
        continue
    if inp == 'w':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)] for n in range(row)][::-1]
    if inp == 's':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)]
    if inp == 'd':
        dp[:] = [[dp[n][m] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)][::-1]

    comp = copy.deepcopy(dp)
    for i in range(row):
        while dp[i].count(0) > 0:
            dp[i].pop(dp[i].index(0))
        for j in range(len(dp[i]) - 1):
            if dp[i][j] == dp[i][j + 1]:
                dp[i][j] *= 2
                dp[i][j + 1] = 0
        while dp[i].count(0) > 0:
            dp[i].pop(dp[i].index(0))
        while len(dp[i]) < row:
            dp[i].append(0)
    
    isSame = True
    for i in range(row):
        for j in range(row):
            if comp[i][j] != dp[i][j]:
                isSame = False
                break
        if not isSame:
            break
    
    if inp == 'w':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)]
    if inp == 's':
        dp[:] = [[dp[m][n] for m in range(row)] for n in range(row)][::-1]
    if inp == 'd':
        dp[:] = [[dp[n][m] for m in range(row)][::-1] for n in range(row)][::-1]

    free = [(m,n) for m in range(row) for n in range(row) if dp[m][n] == 0]
    if len(free) == 0: # 没有剩余空位，游戏失败
        break

    if isSame:  # 自己发现个小bug，这个判定要放到失败判定之后。
        continue

    selected = random.choice(free)
    dp[selected[0]][selected[1]] = random.randint(1,2)
    score = sum([sum(r) for r in dp])

小结

这次我们用了两个小游戏来熟悉并扩展了一些见世面，如果小伙伴还有什么想了解的，或者有什么好主意，老顾可以安排，一起创作一篇新的文章哦。