一起来写2048(160行python代码)

前言：

        Life is short ,you need python.

                                                                 --Bruce Eckel

我与2048的缘，不是缘于一个玩家，而是一次，一次，重新的ACM比赛.四月份校赛初赛，第一次碰到2048，两周后决赛再次遇到2048,后来五月份的广东省赛，又出现了2048。在这三次比赛过程中，我一次2048都没玩过..全靠队友的解释，直到昨天，我突然想起写个2048吧，于是下了个2048玩了几盘，之后就開始用python来写了，心想就不写界面了，为了简洁。

我对python并不熟悉，可是我在之前的博文就提过我希望成为一个python的玩家，所以我选择了python,同一时候，也希望大家也能够用很easy的代码取实现2048。

首先，假设你没有玩过2048，没关系，你仅仅要随便在网上或电子市场一搜索肯定会有各种版本号，之后玩几把就会了。

来到这里，我如果大家都玩过2048了，于是我们先分析一下怎么来写一个简单的2048？回忆一下，游戏的过程是非常easy的：

              開始===>(  进行操作(上下左右)===>矩阵移动===>数字合并===>计分  )===>退出

括号内就是游戏的进行过程了，我们退出大概就是两个：1.出现2048,胜利退出 2.无法合并同一时候无法出现新数（是且的关系）

懂得这个执行过程后，我们就一步步来写，整个过程也不会难，哪怕你跟我一样基本是新手。

先看看简略图，看起来尽管真的非常朴素，可是爱美的你，能够在看完我的程序后自己美化。

储存结构：列表，当中包含二维矩阵列表，即所谓的mtr[4][4],以及栈，栈是用于退回，假设大家不想要这个功能能够直接忽略。

我们的变量定义：

declare = "←：a/h  ↓: s/j ↑: w/k →: d/l ,q(uit),b(ack)"
illegal = "Illegal operation!"
noefficient = "This move has no efficient"
score = 0
step = 0
mtr = init()  # init the matrix
mtr_stk = []  # use step for back
scr_stk = []

略微解释一下： declare是解释操作提示，自己喜欢怎么写就怎么写～

                             illegal是我们输入非正常操作提示,，能够省略

                             noefficient是我们往这个方向没效果，也能够省略～

                             score是得分，step是走了多少步，

                             mtr是我们的二维方阵，

                             mtr_stk，scr_stk是储存栈，用于后退功能,假设不要后退，还是能够省略～

算法实现：

 ·「注：事实上没有算法可言....更准确叫函数实现。」

（1）.在我们这个没有界面的2048中，我们仅仅能用制表符啦，所以我们须要一个display函数。

 这是一个很easy的事情，跟C语言的printf基本一致, 像例如以下代码，基本就能绘制出一个固定数字的表格了。

  

        print "┌"+("─"*5+"┬")*3+"─"*5+"┐"
        print "│%4d │%4d │%4d │%4d │"%(1,2048,25,4)
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4d │%4d │%4d │%4d │"%(1,2048,25,4)
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4d │%4d │%4d │%4d │"%(1,2048,25,4)
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4d │%4d │%4d │%4d │"%(1,2048,25,4)
        print "└"+("─"*5+"┴")*3+"─"*5+"┘"

可是我们须要的是将固定的数字变成我们矩阵mtr的数字。

另外能够，注意到一点，数字输出的形式是固定的，表格边线，仅仅有交叉点是不同，其它是0。而交叉点有五个，我们能够走循环（认为麻烦能够直接忽略）

为了美观，我们不将0输出，所以我们输出时候选择的是字符串即%s,这样，我们遇到0,就能够输出' ',其它直接输出。

我们能够用python的三目运算符号

print "%4s " %(mtr[i][j] if mtr[i][j] else ' ')

所以我们的绘制表格写成这样子：最直接的方法！

def T(a):
    return a if a else ' '
def display(mtr):
        print "┌"+("─"*5+"┬")*3+"─"*5+"┐"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[0][0]),T(mtr[0][1]),T(mtr[0][2]),T(mtr[0][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[1][0]),T(mtr[1][1]),T(mtr[1][2]),T(mtr[1][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[2][0]),T(mtr[2][1]),T(mtr[2][2]),T(mtr[2][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[3][0]),T(mtr[3][1]),T(mtr[3][2]),T(mtr[3][3]))
        print "└"+("─"*5+"┴")*3+"─"*5+"┘"

假设走循环能够这样写：就是枚举交叉点情况。

def display(mtrx): #output function
    a = ("┌", "├", "├", "├", "└")
    b = ("┬", "┼", "┼", "┼", "┴")
    c = ("┐", "┤", "┤", "┤", "┘")
    for i in range(4):
        print a[i] + ("─" * 5 + b[i]) * 3 + ("─" * 5 + c[i])
        for j in range(4):
            print "│%4s" % (mtrx[i][j] if mtrx[i][j] else ' '),
        print "│"
    print a[4] + ("─" * 5 + b[4]) * 3 + ("─" * 5 + c[4])

（2）有了表格雏形，我们须要对矩阵进行初始化，then,我们就能够看到一个像模像样的2048開始啦！

初始化矩阵是很easy的，我们在矩阵中选两个不同位置，设置为2其它为0就可以。

先设置为0(没有memset，╮(╯▽╰)╭)

可是这样就能够啦：(看不惯？没关系，很easy理解，慢慢习惯吧！)

mtr = [[0 for i in range(4)] for j in range(4)]  

我们选的位置是採取随机的，要保证不同，方法非常多，可是我们python的random.sample就非常棒了！

我们用简单的一句

ran_pos = random.sample(range(16), 2)

便能够得到一个由两个不同组成的片段

之后我们通过 4*i+j 进行二维到一维的映射，相同也用（ num/4 ，num%4）进行一维到二维的映射

所以我们初始话的过程也是十分简单。(要是偷懒，也能够直接忽略随机过程，自己指定吧！哈哈)

def init(): #initial of matrix
    mtr = [[0 for i in range(4)] for j in range(4)]  
    ran_pos = random.sample(range(16), 2)
    mtr[ran_pos[0]/4][ran_pos[0]%4] = mtr[ran_pos[1]/4][ran_pos[1]%4] = 2
    return mtr

怎么样？2048有2个2啦！！！O(∩_∩)O哈哈~

(3)动起来！！让我们的2048动起来！
老实说，这个过程是全个程序最核心的部分，也是最难过的～只是理解了也就不难了。

我们先看向左移动吧。

记得我们玩的时候，合并过的格子是不会再在这次合并的，比方 某一行为 2 2 2 2 最后移动到的结果是4 4 0 0 而不是 8 0 0 0。我们要理解这个过程：

  我们对于每一行的操作是一样的，即行间无关，所以我们如今要讨论第i行，当我们向左动起来的时候，我们从最左開始确定，我们一開始合并前两个，再合并前三个，再合并前4个。比方

     2 2 4 4   => 4 0 4 4 => 4 4 0 4 =>4 4 4 0 => 4 8 0 0

注意两点： 1.合并过的不再參与合并，所以我们须要一个visit列表,用到前面所讲的映射

                     2.合并的情况=>相邻的相等，移动的情况=>当前元素为0

python代码

visit=[]
score=0 
for i in range(4):
         for j in range(1, 4):
              for k in range(j,0,-1):
                    if mtr[i][k - 1] == 0 :
                        mtr[i][k - 1] = mtr[i][k]
                        mtr[i][k] = 0
                    elif mtr[i][k - 1] == mtr[i][k] and 4 * i + k - 1 not in visit and 4 * i + k not in visit:
                        mtr[i][k - 1] *= 2
                        mtr[i][k] = 0
                        score += mtr[i][k - 1]
                        visit.append(4 * i + k)
                        visit.append(4 * i + k - 1)

当你想明确这个过程后，整个move过程就自然清晰起来了。这个是本文第一个，最后一个比較长的函数了！

def move(mtr, dirct):#the core code!move by the four direction
    score = 0
    visit = []
    if dirct == 0:  # left
        for i in range(4):
            for j in range(1, 4):
                for k in range(j,0,-1):
                    if mtr[i][k - 1] == 0 :
                        mtr[i][k - 1] = mtr[i][k]
                        mtr[i][k] = 0
                    elif mtr[i][k - 1] == mtr[i][k] and 4 * i + k - 1 not in visit and 4 * i + k not in visit:
                        mtr[i][k - 1] *= 2
                        mtr[i][k] = 0
                        score += mtr[i][k - 1]
                        visit.append(4 * i + k)
                        visit.append(4 * i + k - 1)
    elif dirct == 1:  # down
        for j in range(4):
            for i in range(3, 0, -1):
                for k in range(0,i):
                   if mtr[k+1][j] == 0:
                      mtr[k+1][j] = mtr[k][j]
                      mtr[k][j]=0
                   elif mtr[k+1][j]==mtr[k][j] and (4 *(k+1)+j) not in visit and (4*k+j) not in visit:
                      mtr[k+1][j]*=2
                      mtr[k][j]=0
                      score=mtr[k+1][j]
                      visit.append(4*(k)+j)
                      visit.append(4*(k+1)+j)
    elif dirct == 2:  # up
        for j in range(4):
            for i in range(1,4):
                for k in range(i,0,-1):
                    if mtr[k-1][j]==0:
                        mtr[k-1][j]=mtr[k][j]
                        mtr[k][j]=0
                    elif mtr[k-1][j]==mtr[k][j] and (4 *(k-1)+j) not in visit and (4*k+j) not in visit:
                        mtr[k-1][j]*=2
                        mtr[k][j]=0
                        score += mtr[k-1][j]
                        visit.append(4*(k)+j)
                        visit.append(4*(k-1)+j)
    elif dirct == 3:  # right
        for i in range(4):
            for j in range(3, 0, -1):
                for k in range(j):
                   if mtr[i][k+1]  == 0:
                      mtr[i][k+1] = mtr[i][k]
                      mtr[i][k]=0
                   elif mtr[i][k] ==mtr[i][k+1] and 4 * i + k + 1 not in visit and 4 * i + k not in visit:
                      mtr[i][k+1]*=2
                      mtr[i][k]=0
                      score+=mtr[i][k+1]
                      visit.append(4*i+k+1)
                      visit.append(4*i+k)
    return score

（4）当你来到这步，已经进入轻松的状态了，让控制台读入你的操作，短短两行，当中一行是转成小写

        dirct = raw_input("Step :%d Score :%d (%s):" % (step, score, declare))
        dirct = dirct.lower()

（5）推断读入操作并处理

        if dirct == "q":
            break
        elif dirct == "a" or dirct == "h":
            dirct = 0
        elif dirct == "s" or dirct == "j":
            dirct = 1
        elif dirct == "w" or dirct == "k":
            dirct = 2
        elif dirct == "d" or dirct == "l":
            dirct = 3
        elif dirct == "b":
            if len(mtr_stk) == 1:
                print "Can't Back.."
            else:
                mtr_stk.pop()
                scr_stk.pop()
                mtr = copy.deepcopy(mtr_stk[-1])
                score = scr_stk[-1]
                step -= 1
            continue
        else:
            print illegal
            continue

我是vim 的脑残粉，所以还支持了hjkl，假设你没有习惯vim什么的，直接asdw就能够了。

上面最麻烦最值得注意的就是要用深复制.这个bug我调了非常久啊亲，用"="伤不起啊。

上面的处理意思就是： 映射方向，和b,q的处理（有continue是由于我们将嵌套于while中）。

(6)移动的处理

在上面处理后，筛选出移动的操作，之后我们调用移动函数，进行加分，和比較。

        tmp = copy.deepcopy(mtr)
        op_scr = move(mtr, dirct)
        if tmp != mtr:
            score = score + op_scr
            update(mtr) #更新
            display(mtr)
            tmp = copy.deepcopy(mtr)
            mtr_stk.append(tmp)  # 插入后退队列
            scr_stk.append(int(score))
            step = step + 1  # 步数加1
        else:
            print noefficient

注意：不能只用加分来推断！由于我们非常多时候都是没有碰撞合并，等待下一个2,4出现

我们用深复制，将老的矩阵放在tmp上，再移动，将老新矩阵比較，没改变的时候就输出 noefficient,否则就加分，插入新数字，并显示，最后将矩阵压入栈中，由于要后退！

(7)插入新数字

我们遍历0-16,并映射后，将相应0的位置放入random列表，我们用random.choice选出一个，同理我们生成一个ran_num=[2,4],选取加分

之后相应位置加分咯！可是注意，当我们没有空位时候不要插数字。

def update(mtr):
    ran_pos=[]
    ran_num=[2,4]

    for i in range(4):
        for j in range(4):
            if mtr[i][j]==0:
               ran_pos.append(4*i+j)
    if len(ran_pos)>0:
        k=random.choice(ran_pos)
        n=random.choice(ran_num)
        mtr[k/4][k%4]=n

(8)最后一个啦！！！游戏的循环条件

这个还是非常easy的。游戏进行，当前仅当：没有2048且（有0或者能够合并）。

所以我们仅仅须要推断2048 in mtr,有就结束，没有 == > 0 in mtr ?有就继续，没有==>能够合并？有继续，没有==》，就返回结束啦

def go_on(mtr, score):
    if 2048 in mtr:
        print "Great!You win!Your score is ", score
        raw_input("Press any key to continue...")
        exit()
    if 0 in mtr:
        return True
    for i in range(4):
        for j in range(4):
            if i < 3 and mtr[i][j] == mtr[i + 1][j]:
                return True
            if j < 3 and mtr[i][j] == mtr[i][j + 1]:
                return True
    print "Gameover!"
    return False

(9)一些其它的东西

注意一開始要画出開始的画面（循环外），一開始要将初始矩阵，初始分数，压入栈。

最后来个终于版本号的

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
#********************************************************
# > OS     : Linux 3.2.0-60-generic #91-Ubuntu
#	> Author : yaolong
#	> Mail   : dengyaolong@yeah.net
#	> Time   : 2014年06月01日 星期日 13:13:39
#********************************************************
import random
import copy

def T(a):
    return a if a else ' '
def display(mtr):
        print "┌"+("─"*5+"┬")*3+"─"*5+"┐"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[0][0]),T(mtr[0][1]),T(mtr[0][2]),T(mtr[0][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[1][0]),T(mtr[1][1]),T(mtr[1][2]),T(mtr[1][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[2][0]),T(mtr[2][1]),T(mtr[2][2]),T(mtr[2][3]))
        print "├"+("─"*5+"┼")*3+"─"*5+"┤"
        print "│%4s │%4s │%4s │%4s │"%(T(mtr[3][0]),T(mtr[3][1]),T(mtr[3][2]),T(mtr[3][3]))
        print "└"+("─"*5+"┴")*3+"─"*5+"┘"


def init():
    mtr = [[0 for i in range(4)] for j in range(4)]  # 小小蛋疼..
    ran_pos = random.sample(range(16), 2)
    mtr[ran_pos[0]/4][ran_pos[0]%4] = mtr[ran_pos[1]/4][ran_pos[1]%4] = 2
    
    return mtr

def go_on(mtr, score):
    if 2048 in mtr:
        print "Great!You win!Your score is ", score
        raw_input("Press any key to continue...")
        exit()
    if 0 in mtr:
        return True
    for i in range(4):
        for j in range(4):
            if i < 3 and mtr[i][j] == mtr[i + 1][j]:
                return True
            if j < 3 and mtr[i][j] == mtr[i][j + 1]:
                return True
    print "Gameover!"
    return False


def move(mtr, dirct):
    score = 0
    visit = []
    if dirct == 0:  # left
        for i in range(4):
            for j in range(1, 4):
                for k in range(j,0,-1):
                    if mtr[i][k - 1] == 0 :
                        mtr[i][k - 1] = mtr[i][k]
                        mtr[i][k] = 0
                    elif mtr[i][k - 1] == mtr[i][k] and 4 * i + k - 1 not in visit and 4 * i + k not in visit:
                        mtr[i][k - 1] *= 2
                        mtr[i][k] = 0
                        score += mtr[i][k - 1]
                        visit.append(4 * i + k)
                        visit.append(4 * i + k - 1)
        # for i in range(4):
        #    for j in range(3):

    elif dirct == 1:  # down
        for j in range(4):
            for i in range(3, 0, -1):
                for k in range(0,i):
                   if mtr[k+1][j] == 0:
                      mtr[k+1][j] = mtr[k][j]
                      mtr[k][j]=0
                   elif mtr[k+1][j]==mtr[k][j] and (4 *(k+1)+j) not in visit and (4*k+j) not in visit:
                      mtr[k+1][j]*=2
                      mtr[k][j]=0
                      score=mtr[k+1][j]
                      visit.append(4*(k)+j)
                      visit.append(4*(k+1)+j)


    elif dirct == 2:  # up
        for j in range(4):
            for i in range(1,4):
                for k in range(i,0,-1):
                    if mtr[k-1][j]==0:
                        mtr[k-1][j]=mtr[k][j]
                        mtr[k][j]=0
                    elif mtr[k-1][j]==mtr[k][j] and (4 *(k-1)+j) not in visit and (4*k+j) not in visit:
                        mtr[k-1][j]*=2
                        mtr[k][j]=0
                        score += mtr[k-1][j]
                        visit.append(4*(k)+j)
                        visit.append(4*(k-1)+j)

    elif dirct == 3:  # right
        for i in range(4):
            for j in range(3, 0, -1):
                for k in range(j):
                   if mtr[i][k+1]  == 0:
                      mtr[i][k+1] = mtr[i][k]
                      mtr[i][k]=0
                   elif mtr[i][k] ==mtr[i][k+1] and 4 * i + k + 1 not in visit and 4 * i + k not in visit:
                      mtr[i][k+1]*=2
                      mtr[i][k]=0
                      score+=mtr[i][k+1]
                      visit.append(4*i+k+1)
                      visit.append(4*i+k)


    return score


def update(mtr):
    ran_pos=[]
    ran_num=[2,4]

    for i in range(4):
        for j in range(4):
            if mtr[i][j]==0:
               ran_pos.append(4*i+j)
    if len(ran_pos)>0:
        k=random.choice(ran_pos)
        n=random.choice(ran_num)
        mtr[k/4][k%4]=n

# map 0 left,1 down,2 up ,3 right
# a,h=> left ,s,j=>down, w,k=>up, d,l=>right
declare = "←：a/h  ↓: s/j ↑: w/k →: d/l ,q(uit),b(ack)"
illegal = "Illegal operation!"
noefficient = "This move has no efficient"
if __name__ == '__main__':
    score = 0
    step = 0
    mtr = init()
    mtr_stk = []  # for back
    scr_stk = []
    tmp = copy.deepcopy(mtr)
    mtr_stk.append(tmp)
    scr_stk.append(0)
    display(mtr)
    while go_on(mtr, score):
        dirct = raw_input("Step :%d Score :%d (%s):" % (step, score, declare))
        dirct = dirct.lower()
        if dirct == "q":
            break
        elif dirct == "a" or dirct == "h":
            dirct = 0
        elif dirct == "s" or dirct == "j":
            dirct = 1
        elif dirct == "w" or dirct == "k":
            dirct = 2
        elif dirct == "d" or dirct == "l":
            dirct = 3
        elif dirct == "b":
            if len(mtr_stk) == 1:
                print "Can't Back.."
            else:
                mtr_stk.pop()
                scr_stk.pop()
                mtr = copy.deepcopy(mtr_stk[-1])
                score = scr_stk[-1]
                step -= 1
            continue
        else:
            print illegal
            continue
        tmp = copy.deepcopy(mtr)
        op_scr = move(mtr, dirct)
        if tmp != mtr:
            score = score + op_scr
            update(mtr) #更新
            display(mtr)
            tmp = copy.deepcopy(mtr)
            mtr_stk.append(tmp)  # 插入后退队列
            scr_stk.append(int(score))
            step = step + 1  # 步数加1
        else:
            print noefficient

还有我github的版本号，大致一样,点这里

假设我的算法有什么不正确，请提出，由于写得匆忙，我未能非常完整第測试，可是我自己玩了几把还是OK了，没玩到2048╮(╯▽╰)╭。。。