1. 引言
2048 這段時間火的不行啊，大家都紛紛仿造，“百家爭鳴”，於是出現了各種技術版本：除了手機版本，還有C語言版、Qt版、Web版、java版、C#版等，剛好我接觸Python不久，於是弄了個Python版——控制檯的2048，正好熟悉下Python語法，程序運行效果如下：
圖 1 Python版控制檯2048運行截圖
程序代碼加上註釋大概150行左右，利用了一些Python內置數據類型的操作節省了不少代碼量。下面說說我的編寫思路，最後會給出源代碼。
2. 2048 實現思路
2.1 遊戲規則
這個遊戲可玩性很好，簡單的移動方向鍵讓數字疊加，並且獲得這些數字每次疊加後的得分，當出現2048這個數字時遊戲勝利。同時每次移動方向鍵時，都會在這個4*4的方格矩陣的空白區域隨機產生一個數字2或者4，如果方格被數字填滿了，那麼就GameOver了。
2.2 實現思路
這個遊戲的全部操作都是圍繞着一個4*4的矩陣進行，每次從用戶界面獲取用戶的操作（即移動方向），然後重新計算這個4*4矩陣的狀態，最後刷新用戶界面顯示4*4矩陣的最新狀態，不斷的循環這個過程，直到出現2048或沒有空白方塊了，下面是一個處理流程示意圖：
我寫的是控制檯程序，沒有UI界面，因此用字符（W/S/A/D）代表方向鍵的輸入，以數字0代表空白方格。接下來是計算部分，以向左移動爲例，4*4矩陣在接收到向左移動的指令後，應該將每行的數字向左疊加， 將一行的疊加操作定義爲函數 handle(list, direction)，其第一個參數用來存儲4*4矩陣中的某一行（列），第二個參數表示移動的方向（上下左右）。
這樣當左右移動方向鍵時，可以這樣來計算矩陣：遍歷矩陣的每行，並將每行的數字沿左或右進行疊加操作。
for row in matrix:
handle(row, direction)
對於上下移動方向鍵時，由於矩陣是按行存儲的，不能直接處理矩陣中的列，可以通過變通採用上面的函數handle()。對於矩陣中每一列，先將其拷貝到一個列表中，然後調用handle()函數對該列表進行疊加處理，最後再將疊加後的新列表拷貝回原始矩陣中其所在的列，其邏輯上等同於下面的代碼操作。
for col in matrix:
handle(col, direction)
handle(row, direction)函數的作用是沿指定方向疊加一行中的數字，請看下面幾個例子：
| 移動方向 | 移動前 | 移動後 |
|
handle(x, 'left')
|
x = [0, 2, 2, 2]
|
x = [4, 2, 0, 0]
|
| handle(x, 'left') |
x = [2, 4, 2, 2]
|
x = [2, 8, 0, 0] |
| handle(x, 'right') | x = [2, 4, 2, 2] | x = [0, 0, 2, 8] |
實現 handle(row, direction) 函數
根據上面的介紹，實現handle函數是關鍵。仔細觀察疊加的過程，其都是由兩個子過程組成的：
(1) align(row, direction) 沿direction方向對齊列表row中的數字，例如：
x = [0, 4, 0, 2]
align(x, 'left') 後 x = [4, 2, 0, 0]
在 align(x, 'right') 後 x = [0, 0, 4, 2]
(2) addSame(row, direction) 查找相同且相鄰的數字。如果找到，將其中一個翻倍，另一個置0
（如果direction是'left'將左側翻倍，右側置0，如果direction爲'right'，將右側翻倍，左側置0），
並返回True；否則，返回False。例如：
x = [2, 2, 2, 2]
addSame(x, 'left') 後 x = [4, 0, 2, 2] 返回 True
再 addSame(x, 'left') 後 x = [4, 0, 4, 0] 返回 True
再 addSame(x, 'left') 後 x = [4, 0, 4, 0] 返回 False
有了上面兩個子函數，應該不難實現。有了這兩個子函數，函數handle()就很好實現了，如下：
handle(row, direction):
align(row, direction)
result = addSame(row, direction)
while result == True:
align(row, direction)
result = addSame(row, direction)
下面結合一個實際例子再來看看handle函數的處理過程：
x = [2, 4, 2, 2]
調用 handle(x, 'right')，變量 x 變化過程：
align(x, 'right') -> [2, 4, 2, 2]
addSame(x, 'right') -> [2, 4, 0, 4] -> return True
align(x, 'right') -> [0, 2, 4, 4]
addSame(x, 'right') -> [0, 2, 0, 8] -> return True
align(x, 'right') -> [0, 0, 2, 8]
addSame(x, 'right') -> [0, 0, 2, 8] -> return False
最終得到的 x = [0, 0, 2, 8]
最主要的部分已經說完了，下面就貼出代碼吧，由於代碼不多就直接貼出來吧。
3. 代碼
這些是全部代碼，保存在單一文件中即可運行，運行環境 Python3.0+
這些是全部代碼，保存在單一文件中即可運行，運行環境 Python3.0+
# -*- coding:UTF-8 -*-
#! /usr/bin/python3
import random
v = [[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0]]
def display(v, score):
'''顯示界面
'''
print('{0:4} {1:4} {2:4} {3:4}'.format(v[0][0], v[0][1], v[0][2], v[0][3]))
print('{0:4} {1:4} {2:4} {3:4}'.format(v[1][0], v[1][1], v[1][2], v[1][3]))
print('{0:4} {1:4} {2:4} {3:4}'.format(v[2][0], v[2][1], v[2][2], v[2][3]))
print('{0:4} {1:4} {2:4} {3:4}'.format(v[3][0], v[3][1], v[3][2], v[3][3]),
' Total score: ', score)
def init(v):
'''隨機分佈網格值
'''
for i in range(4):
v[i] = [random.choice([0, 0, 0, 2, 2, 4]) for x in v[i]]
def align(vList, direction):
'''對齊非零的數字
direction == 'left'：向左對齊，例如[8,0,0,2]左對齊後[8,2,0,0]
direction == 'right'：向右對齊，例如[8,0,0,2]右對齊後[0,0,8,2]
'''
# 移除列表中的0
for i in range(vList.count(0)):
vList.remove(0)
# 被移除的0
zeros = [0 for x in range(4 - len(vList))]
# 在非0數字的一側補充0
if direction == 'left':
vList.extend(zeros)
else:
vList[:0] = zeros
def addSame(vList, direction):
'''在列表查找相同且相鄰的數字相加, 找到符合條件的返回True，否則返回False,同時還返回增加的分數
direction == 'left':從右向左查找，找到相同且相鄰的兩個數字，左側數字翻倍，右側數字置0
direction == 'right':從左向右查找，找到相同且相鄰的兩個數字，右側數字翻倍，左側數字置0
'''
score = 0
if direction == 'left':
for i in [0, 1, 2]:
if vList[i] == vList[i+1] != 0:
vList[i] *= 2
vList[i+1] = 0
score += vList[i]
return {'bool':True, 'score':score}
else:
for i in [3, 2, 1]:
if vList[i] == vList[i-1] != 0:
vList[i-1] *= 2
vList[i] = 0
score += vList[i-1]
return {'bool':True, 'score':score}
return {'bool':False, 'score':score}
def handle(vList, direction):
'''處理一行（列）中的數據，得到最終的該行（列）的數字狀態值, 返回得分
vList: 列表結構，存儲了一行（列）中的數據
direction: 移動方向,向上和向左都使用方向'left'，向右和向下都使用'right'
'''
totalScore = 0
align(vList, direction)
result = addSame(vList, direction)
while result['bool'] == True:
totalScore += result['score']
align(vList, direction)
result = addSame(vList, direction)
return totalScore
def operation(v):
'''根據移動方向重新計算矩陣狀態值，並記錄得分
'''
totalScore = 0
gameOver = False
direction = 'left'
op = input('operator:')
if op in ['a', 'A']: # 向左移動
direction = 'left'
for row in range(4):
totalScore += handle(v[row], direction)
elif op in ['d', 'D']: # 向右移動
direction = 'right'
for row in range(4):
totalScore += handle(v[row], direction)
elif op in ['w', 'W']: # 向上移動
direction = 'left'
for col in range(4):
# 將矩陣中一列複製到一個列表中然後處理
vList = [v[row][col] for row in range(4)]
totalScore += handle(vList, direction)
# 從處理後的列表中的數字覆蓋原來矩陣中的值
for row in range(4):
v[row][col] = vList[row]
elif op in ['s', 'S']: # 向下移動
direction = 'right'
for col in range(4):
# 同上
vList = [v[row][col] for row in range(4)]
totalScore += handle(vList, direction)
for row in range(4):
v[row][col] = vList[row]
else:
print('Invalid input, please enter a charactor in [W, S, A, D] or the lower')
return {'gameOver':gameOver, 'score':totalScore}
# 統計空白區域數目 N
N = 0
for q in v:
N += q.count(0)
# 不存在剩餘的空白區域時，遊戲結束
if N == 0:
gameOver = True
return {'gameOver':gameOver, 'score':totalScore}
# 按2和4出現的機率爲3/1來產生隨機數2和4
num = random.choice([2, 2, 2, 4])
# 產生隨機數k，上一步產生的2或4將被填到第k個空白區域
k = random.randrange(1, N+1)
n = 0
for i in range(4):
for j in range(4):
if v[i][j] == 0:
n += 1
if n == k:
v[i][j] = num
break
return {'gameOver':gameOver, 'score':totalScore}
init(v)
score = 0
print('Input：W(Up) S(Down) A(Left) D(Right), press <CR>.')
while True:
display(v, score)
result = operation(v)
if result['gameOver'] == True:
print('Game Over, You failed!')
print('Your total score:', score)
else:
score += result['score']
if score >= 2048:
print('Game Over, You Win!!!')
print('Your total score:', score)