python2048游戏设计

2017-01-08 本文已影响175人 happyte

先添上最终完成效果图

Github链接

https://github.com/happyte/2048，这个是2048的代码仓库，希望大家指出不足之处。

2048设计思想

1.大家都玩过2048，我们可以认为4*4的方块是个矩阵，开始是4*4的零矩阵。游戏开始在任意地方出现2或4，以后每次出现的数字都是2或者4。然后我们可以上下左右移动，移动的规则是例如向左动，某一行(左移只需要考虑每一行)的数比如是[2,4,0,2]向左移动,移动后变成[2,4,2,0],移动后不允许(每行或者每列，与移动方向有关)两个非0数字之间有0的存在。移动前相邻两个数相同的话会合并，例如[2,2,4,4]会合并成[4,8,0,0]。
2.移动合并完后，会在所有为0的位置随机挑选出一个位置填上2或者4，记住是先移动合并完后才会随机填上2或者4。
3.有些时候我们发现往某个方向无法移动，例如下面这张情况:

向左和向下都无法移动，向左移动的话每一行移动后还是原来老样子，因为每一行任意相邻两个非0数之间不存在间隔且无法合并。向下移动的话每一列还是原来老样子，因为每一列任意相邻两个非0数之间不存在间隔且无法合并。在无法移动(即移动后还是老样子的情况下)不会在随机0位置处添加随机数2或4。只有移动后改变了矩阵的原来样子且矩阵最小值为0才会在随机0位置出添加随机数2或4。
4.有两种情况移动后不会添加随机数2或4，第一种情况是上面这种情况，往一个方向移动没有效果。另外一种是矩阵都为非0数，没有位置添加随机数2或4。
5.游戏结束的情况，当矩阵没有0而且每行每列任意两个相邻数无法合并。

基础类

1.我们将上下左右移动都封装成一个类，继承一个基础类，基础类的对象应该拥有matrix矩阵属性，一个列表用于存储0元素位置zerolist和纪录当前分数score。
2.将矩阵移动并返回处理完的矩阵，这里我们将矩阵上下左右移动统一转换为矩阵向左移动，这个我在继承类中会写出。

先获得矩阵的行、列数

   lastmatrix = matrix.copy()
   m,n = matrix.shape

再对每一行进行处理，每行都是转化成list对象，矩阵是array类型的对象，在初始化时使用numpy模块构造出来。
```
   list(matrix[i])
```
将每一行非0元素之间的0删除。不断删除第一个0元素再往最后添加0，直到非0元素之间没有0。例如[2,4,0,4]经过处理后变成[2,4,4,0]。
```
   for i in range(m):
       newList = self.removeZero(list(matrix[i]))
```
会掉用下面这个removeZero函数
将非0元素处理完成之后要对list进行合并，例如上面的[2,4,4,0]变成[2,8,0,0]，只要对比相邻两个元素是否相同,返回处理完的list。
每行的list都处理完了，把处理完的每行的list赋给老矩阵每行的list，接下来我们要找到所有0元素的位置，并且把位置添加到zerolist这个链表中来。
```
   matrix[i] = newList
   for k in range(Size-1,Size-newList.count(0)-1,-1):
       self.zerolist.append((i,k))
```
从每一行的最后一个元素向前找，因为0元素一定在最后!!!Size在文件初始化时设置为4，代表4*4矩阵。
如果移动后的矩阵和函数进来时复制的那个矩阵相同说明已经无法移动(也称为移动没有效果)，不需要在随机的一个0位置添加随机数。还有一种情况矩阵都为非0数，没有0元素的位置了。

   if matrix.min() == 0 and (matrix!=lastmatrix).any():
       #往矩阵添加随机数2或者4

 下面贴上整个函数的代码

继承类

1.继承类只有两个函数，一个是初始化函数，另外一个是处理矩阵函数。因为是继承基础类，要拿到基础类对象属性matrix、zerolist、score要调用基类的__init__函数。以左移类为例
2.处理数据函数，左移类不需要对矩阵先变化，因为基础类的Sequence函数就是根据左移写的。
3.右移类，右移➡是左移⬅的逆向排列。先对矩阵每行的数进行一个逆序，例如[2,4,4,0]转换成[0,4,4,2],再掉用Sequence进行处理，例如上面这行处理完为[8,2,0,0]，处理完后再对每行进行逆序，得到[0,0,2,8],就是[2,4,4,0]右移的结果。其实我们的思路就是无论如何移动，我们都先转换成左移，处理完后再还原成应该移动方向的样子。

[:,::-1]就是对矩阵每行进行逆序
4.向上类，本来上移⬆就是左移⬅的转置。道理和右移动一样。
5.向下类，下移可以有多种方法变成左移，比如下移先变成上移，上移转置变成左移。或者下移先转置成右移，右移再逆序成左移。这里采用下移先变成上移，上移转置变成左移。

游戏初始化

1.该类封装了一系列函数，都是类方法和静态方法，可以直接拿该类调用函数。其中�最重要函数的是设置数据函数，游戏开始时在任意位置设置2或者4，移动后在处理完的矩阵的任意0元素位置添加2或者4。

该函数有两个默认参数matrix和zerolist，初始化矩阵时调用这个函数不需要传入这两个参数。移动完成后的矩阵会调用这个函数，传入matrix和zerolist参数。
2.获得随机数的位置，同样也有一个默认参数为zerolist=None

因为初始化时没有传入zerolist参数，因此a,b为(0,3)之间的随机整数。移动后的矩阵传入zerolist参数，记住之前我们往zerolist添加的都是tuple对象。sample函数取出存在zerolist中的任意一个元素，取出仍然是个list对象，例如取出就是[(0,3)]，因此加后面的[0]取出的结果就是(0,3)。
3.返回随机数2或者4
4.描绘标题和描绘方块数字函数。我给每种不同数字的方块定义了不同的颜色，放在一个字典中。

描绘标题函数,内部调用了描绘方块函数

描绘方块函数
5.主函数的键盘按下会调用这个函数，根据移动方向创建不同对象，然后通过这个对象调用这个类的handleData函数。
6.判断游戏是否结束函数,矩阵最小值不为0且每行每列相邻数不相同