C语言实现2048
本题目来自于一位去澳洲参加暑期交流的小朋友，为期一个多月的编程课程最后的Assignment就是用C语言在命令行中实现2048.具体要求：http://webapps.cse.unsw.edu.au/webcms2/course/index.php?cid=2360
请仔细看完并下载课程最后提供的实现部分功能的源文件：2048.c
本来以为需要考虑的部分很多，不过文档中已经帮我们梳理好了思路并且实现了比较难的部分，现在我们只需要在此2048.c的基础上进行修改就可以了。
一步步来分析：
玩过2048的都知道大概的流程和界面布局，但不一定清楚其逻辑细节，这就需要我们来一步步分析。
- 界面：即使是在丑丑的命令行中我们也是需要给2048一个像样的界面，当然了，我们能想到的无非也就是给它平凑出一个个完整的边框。
- 数字：我们可以通过一个4X4数组来实现2048的布局。用数字0来模拟空格，其他数字是随机生成的，好在已经提供了可以随机产生数字的函数，不用我们来写了。
- 操作：文档中要求分别通过字母hjkl模拟左下上右各个方向，q退出，还需要记录操作获得的分数。
- 判断输赢：当产生2048即获胜，如果棋盘满了仍未出现即输。
综上，我们的思路如下：
- 界面由一个函数打印边框即可实现。
- 至于界面中的数字由4X4数组来实现，其中变换的无非就是数组中元素。
- 输赢判断：数组中出现2048赢，棋盘满未达到输。
实现各个函数：
- main函数：仔细观察main函数逻辑对于函数的编写有很大的帮助。题目要求是不可以更改main（）的，看懂其中每一步所调用的函数即可。
- printBoard()函数：用来打印界面
- void printHelp()，void insertNewNumber()这两个函数已经实现用来显示提示信息和插入数字（随机插入到棋盘中）；
- int boardContains2048(int board[SIZE][SIZE])；判断是否棋盘中是否包含2048，遍历数组元素即可。
- int readBoard(int board[SIZE][SIZE])，int printBoard(int board[SIZE][SIZE]):其实就是读入输出数组的函数，注意格式即可。
- functionsmoveLeft,moveRight, moveDown, moveUp,它们是有相似的地方的，同时也是2048运行逻辑的主要部分。
以左移为例来讲解，现在我们需要考虑的就是以下问题：
a),向左滑动时，我们可以看到是同一行数字之间的变化，从左侧起，如果有相同元素则合并。
b), 需要注意数字0，即图中的空背景，在滑动的时候是无视的，也就是数字不会被0间隔，这时候会有特殊的“相邻列”！
在二维数组中也就是同一行的两个相邻元素（被0间隔也相当于相邻元素）是否相同，相同就叠加并计入分数。
具体分为：
如果当前元素为0，处理不为0的相邻元素，需要把它们移到左边。
如果当前元素不为0，处理不为0的相邻元素，是否需要叠加
具体阐述见代码。
- int gameOver(int board[SIZE][SIZE])；为了判断是否gameover，我们只需要判断当前状态下还是能上下左右移动即可，如果都不能移动也就是输了，但我们要注意当我们把当前数组传进move函数判断是否能移动的时候会导致函数会将当前数组“移动”，我们只是想判断状态，并不想它真的移动，所以我们找个“替死鬼数组”试出状态即可。
综上，代码如下：2048.c
// add your header comment here
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
// put any extra includes here, but don't delete the ones above
#define SIZE 4
// add your function_prototypes here
// The functions moveLeft, moveRight, moveUp, moveDown
// return -1 if the specified moving of numbers is not possible.
// Otherwise they move the numbers as indicated and return
// the change to the score from combining adjacent identical numbers.
// They return 0 if no numbers were combined.
/*
题目的意思是这样的，需要‘严格’判断能否移动，我用flag标示移动的时候在第二个判断的时候出错了！
拿下移为例，if(cell==0)的时候直接判断可以移动是错误的，当下移的时候，如果只有
上面第一行的某一个元素为0，下面所有行不出现合并的情况下是不能下移的。
所以在上下左右移动的过程中，当if(cell==0)即当前元素为0时要使得能够移动，就必须限制这个为0的
元素不是上面第一行（下移时）、左侧第一列（右移）、右侧第一列（左移）、下面第一行（上移）、
所以修改每个move函数中判断if(cell==0)代码的i或者j的循环条件，以避开判断时0所在的特殊行位置
具体修改看下面部分注释（修改的只有每个move函数中第二个for循环中的i或者j的循环条件）
*/
int moveLeft(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];//cell单词用的不太恰当，表示当前元素，你可以采用更有意义的命名
if(cell!=0)
{
int k=j+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;//相邻两个元素相同，就说明能移动，所以改变flag的值
board[i][j]+=board[i][k];
score+=board[i][j];
board[i][k]=0;
}
k=SIZE;
break;
}
k++;
}
}
}
}
//修改部分：for循环中的i或者j的循环条件
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE-1;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=j+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;//
board[i][j]=nextcell;
board[i][k]=0;
k=SIZE;
}
k++;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveRight(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=SIZE-1;j>=0;j--)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=j-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;
board[i][j]+=board[i][k];
score+=board[i][j];
board[i][k]=0;
}
k=-1;
break;
}
k--;
}
}
}
}
//修改部分：for循环中的i或者j的循环条件
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=SIZE-1;j>0;j--)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=j-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;//当前元素为0，说明能移动，改变flag的值
board[i][j]=nextcell;
board[i][k]=0;
k=-1;
}
k--;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveDown(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=SIZE-1;i>=0;i--)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=i-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
if(board[i][j]==board[k][j])
{
flag=0;
board[i][j]+=board[k][j];
score+=board[i][j];
board[k][j]=0;
}
k=0;
break;
}
k--;
}
}
}
}
//修改部分：for循环中的i或者j的循环条件
for(i=SIZE-1;i>0;i--)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=i-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;
board[i][j]=nextcell;
board[k][j]=0;
k=0;
}
k--;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveUp(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=i+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;
board[i][j]+=board[k][j];
score+=board[i][j];
board[k][j]=0;
}
k=SIZE;
break;
}
k++;
}
}
}
}
//修改部分：for循环中的i或者j的循环条件
for(i=0;i<SIZE-1;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=i+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;
board[i][j]=nextcell;
board[k][j]=0;
k=SIZE;
}
k++;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
// gameOver returns 0 iff it is possible to make a move on the board
// It returns 1 otherwise.
int gameOver(int board[SIZE][SIZE]) {
int copy_board[SIZE][SIZE],i,j;
/*为了避免直接把board[][]传进move函数判断的时候改变board，所以把board复制给
另一个数组,然后判断，这样就不会改变board数组了
*/
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
copy_board[i][j]=board[i][j];
}
}
if(moveDown(copy_board)==-1&&moveUp(copy_board)==-1&&moveLeft(copy_board)==-1&&moveRight(copy_board)==-1)//如果四个移动函数都返回-1即不能移动GameOver
return 1;
else
return 0;
}
// boardContains2048 returns 1 iff the board contains 2048.
// It returns 0 otherwise.
int boardContains2048(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
if(board[i][j]==2048)
return 1;
}
}
return 0;
}
// printBoard displays the board.
void printBoard(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
printf("+");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
printf("-----");
}
printf("+\n");
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
printf("|");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
if(board[i][j]==0)
{
char a='.';
printf("%5c",a);
}
else
{
printf("%5d",board[i][j]);
}
}
printf("|\n\n");
}
printf("+");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
printf("-----");
}
printf("+\n");
}
// readBoard attempts to read SIZE*SIZE integers into array board
// it returns how many integers actually were read
int readBoard(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
scanf("%d",&board[i][j]);
}
return i*j;
}
//
// add your functions here
//
//
// You do not need to modify the code below here.
//
// If you wish to modify the code below, you have
// misunderstood the assignment specification
//
void printHelp(void);
void insertNewNumber(int board[SIZE][SIZE]);
int main(int argc, char *argv[]) {
int board[SIZE][SIZE] = {{0}};
int c, score, moveScore, gameWon, numbersRead;
unsigned int seed;
// initialize random generator with command-line argument if provided
// or with current time
if (argc > 1){
seed = atoi(argv[1]);
} else {
seed = time(0);
}
srand(seed);
printf("Enter %d numbers making up initial board:\n", SIZE * SIZE);
numbersRead = readBoard(board);
if (numbersRead != SIZE * SIZE) {
printf("Warning readBoard read only %d numbers\n", numbersRead);
}
printf("Repeat game by running: %s %u\n", argv[0], seed);
printHelp();
score = 0;
gameWon = 0;
while (gameOver(board) == 0) {
printf("\n");
printBoard(board);
printf("Your score is %d.\n", score);
if (gameWon == 0 && boardContains2048(board)) {
gameWon = 1;
printf("Congratulations you've won the game - q to quit or you can keep going\n");
}
printf("> ");
c = getchar();
while (c != EOF && isspace(c)) {
c = getchar();
}
printf("\n");
if (c == EOF || c == 'q' || c == 'Q') {
printf("Good bye - your final score was %d.\n", score);
return 0;
}
c = tolower(c);
if (!strchr("hjklaswd", c)) {
printHelp();
} else {
moveScore = 0;
if (c == 'h' || c == 'a') {
moveScore = moveLeft(board);
} else if (c == 'j' || c == 's') {
moveScore = moveDown(board);
} else if (c == 'k' || c == 'w') {
moveScore = moveUp(board);
} else if (c == 'l' || c == 'd') {
moveScore = moveRight(board);
}
if (moveScore == -1) {
printf("%c is not a legal move in the current position.\n", c);
} else {
insertNewNumber(board);
score = score + moveScore;
}
}
}
printBoard(board);
printf("Game over - your final score was %d.\n", score);
return 0;
}
// print a help message
// do not change this function
void
printHelp(void) {
printf("Enter h or a for left, j or s for down, k or w for up, l or d for right, q to quit\n");
}
// add a new number to the board
// it will either be a 2 (90% probability) or a 4 (10% probability)
// do not change this function
void insertNewNumber(int board[SIZE][SIZE]) {
int row, column;
int index, availableSquares = 0;
// count vacant squares
for (row = 0; row < SIZE; row = row + 1) {
for (column = 0; column < SIZE; column = column + 1) {
if (board[row][column] == 0) {
availableSquares = availableSquares + 1;
}
}
}
if (availableSquares == 0) {
printf("Internal error no available square\n");
exit(1);
}
// randomly pick a vacant square
index = rand() % availableSquares;
for (row = 0; row < SIZE; row = row + 1) {
for (column = 0; column < SIZE; column = column + 1) {
if (board[row][column] == 0) {
if (index == 0) {
if (rand() % 10 == 0) {
board[row][column] = 4;
} else {
board[row][column] = 2;
}
return;
}
index = index - 1;
}
}
}
}
对于随机生成数字函数不与讲解，不过我们还是大概能看懂其逻辑的。
这时一个C语言实现的丑丑的 2048Game诞生了，只要我们掌握了其中move’函数的逻辑和随机生成数字的原理，我们也可以在其他平台上利用API做出更漂亮的2048Game，但其主要逻辑就是如此了。
一些比较重要的说明
由于每个人代码风格不一样，所以你可能看起来吃力一点，所以你最好提前多玩几遍游戏，然后在纸上面画图分析一下每个方向上移动的逻辑。然后尝试写代码，遇到想不通的可以查看代码。这样效果好点。进行分析的时候一定要分开各个方向进行单独分析，不要揉杂在一起想。
从代码来看，看懂之后你可以改进以下几个地方：
1， 变量的命名（可以使用有意义的单词）
2， 关于gameOver函数的实现，你可以想一个更巧妙的算法。
3， 游戏逻辑基本都实现了，而且我测试了常见情况和几种极端情况，均没问题，但难免有些数据没经过测试，如果你发现了bug及时告诉我。
运行截图：
