主逻辑

用户行为

所有的有效输入都可以转换为”上,下,左,右,游戏重置,退出”这六种行为,用 actions 表示

  1. actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit']

有效输入键是最常见的 W(上),A(左),S(下),D(右),R(重置),Q(退出),这里要考虑到大写键开启的情况,获得有效键值列表:

  1. # ord() 函数以一个字符作为参数,返回参数对应的 ASCII 数值,便于和后面捕捉的键位关联
  2. letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQwasdrq']

将输入与行为进行关联:

  1. actions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2))
  2. # actions_dict 的输出结果为
  3. {87: 'Up', 65: 'Left', 83: 'Down', 68: 'Right', 82: 'Restart', 81: 'Exit', 119: 'Up', 97: 'Left', 115: 'Down', 100: 'Right', 114: 'Restart', 113: 'Exit'}

状态机

处理游戏主逻辑的时候我们会用到一种十分常用的技术:状态机,或者更准确的说是有限状态机(FSM)
你会发现 2048 游戏很容易就能分解成几种状态的转换。
image.png
state 存储当前状态, state_actions 这个词典变量作为状态转换的规则,它的 key 是状态,value 是返回下一个状态的函数:

  • Init: init()
  • Game
  • Game: game()
  • Game
  • Win
  • GameOver
  • Exit
  • Win: lambda: not_game(‘Win’)
  • Init
  • Exit
  • Gameover: lambda: not_game(‘Gameover’)
  • Init
  • Exit
  • Exit: 退出循环

状态机会不断循环,直到达到 Exit 终结状态结束程序。
下面我们来理清主逻辑的代码: (代码不完整的地方会在后面补全)
init函数用来初始化我们的游戏棋盘,使游戏变成初始状态。
image.png

  1. def init():
  2. ''' 初始化游戏棋盘 '''
  3. return 'Game'

not_game函数表示的是游戏结束时的状态。游戏结束时,只有胜利和失败两种结果。在展示这两种结果的同时,我们还需要为玩家提供“Restart”和“Exit”功能。
image.png

  1. def not_game(state):
  2. '''展示游戏结束界面。
  3. 读取用户输入得到 action,判断是重启游戏还是结束游戏
  4. '''
  5. # defaultdict 参数是 callable 类型,所以需要传一个函数
  6. responses = defaultdict(lambda: state)
  7. # 在字典中新建两个键值对
  8. responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit'
  9. return responses[action]

这里 defaultdict 作用是生成一个特殊的字典 responses
在普通的字典里,我们都知道如果使用字典里不存在的 key 来取 value,程序就会报错。
但在 defaultdict 生成的特殊字典里,如果要取的 key 不存在,程序不仅不会报错,还能取到一个我们设定的默认 value 值。
也就是说,在 responses 这个特殊字典里,responses[action]action'Restart''Exit' 这两种行为时分别对应 'Init''Exit' 状态。
在 keyactionactions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit'] 中的其他行为时,对应的都是默认的 valuestate
这样一来,在游戏结束界面,玩家输入 r 和 q 以外的键位都不能对游戏界面造成影响。
(如果对 defaultdict 的作用仍感到疑惑,可以自己在新建一个 py 文件试试)
game函数表示的是游戏进行时的状态,在不重新开始或退出的情况下,只要游戏没有胜利或失败,就会一直处于游戏状态。
image.png

  1. def game():
  2. '''画出当前棋盘状态
  3. 读取用户输入得到 action
  4. '''
  5. if action == 'Restart':
  6. return 'Init'
  7. if action == 'Exit':
  8. return 'Exit'
  9. # if 成功移动了一步:
  10. if 游戏胜利了:
  11. return 'Win'
  12. if 游戏失败了:
  13. return 'Gameover'
  14. return 'Game'

这里同样会获取用户输入得到 action
action'Restart''Exit'时会执行“Restart”、“Exit”功能。
不同的是,当 action'Up''Left''Down''Right' 行为时,棋盘会进行相应移动一次,然后判断游戏是否结束。如果结束就返回相应的结束状态,没有结束就返回状态 'Game',表示还在游戏进行状态。

状态机循环

  1. state_actions = {
  2. 'Init': init,
  3. 'Win': lambda: not_game('Win'),
  4. 'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  5. 'Game': game
  6. }
  7. state = 'Init'
  8. # 状态机开始循环
  9. while state != 'Exit':
  10. state = state_actions[state]()

这里我们先定义了一个字典 state_actions,让 InitWinGameoverGame 四个状态作为 key 对应四个函数作为 value。
因为字典 state_actionsvalue 里函数的返回值为 InitWinGameoverGameExit中的一个。
所以状态机会一直循环,直到 state 等于 Exit 时退出。
这些就是主逻辑的主要代码:

  1. def main(stdscr):
  2. def init():
  3. # 初始化游戏棋盘
  4. return 'Game'
  5. def not_game(state):
  6. '''画出 GameOver 或者 Win 的界面
  7. 读取用户输入得到 action,判断是重启游戏还是结束游戏
  8. '''
  9. # 默认是当前状态,没有'Restart'或'Exit'行为就会一直保持当前状态
  10. responses = defaultdict(lambda: state)
  11. # 新建键值对,将行为和状态对应
  12. responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit'
  13. return responses[action]
  14. def game():
  15. # 画出当前棋盘状态
  16. # 读取用户输入得到 action
  17. if action == 'Restart':
  18. return 'Init'
  19. if action == 'Exit':
  20. return 'Exit'
  21. # if 成功移动了一步:
  22. if 游戏胜利了:
  23. return 'Win'
  24. if 游戏失败了:
  25. return 'Gameover'
  26. return 'Game'
  27. state_actions = {
  28. 'Init': init,
  29. 'Win': lambda: not_game('Win'),
  30. 'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  31. 'Game': game
  32. }
  33. state = 'Init'
  34. # 状态机开始循环
  35. while state != 'Exit':
  36. state = state_actions[state]()

用户输入处理

阻塞+循环,直到获得用户有效输入才返回对应行为:

  1. def get_user_action(keyboard):
  2. char = "N"
  3. while char not in actions_dict:
  4. # 返回按下键位的 ASCII 码值
  5. char = keyboard.getch()
  6. # 返回输入键位对应的行为
  7. return actions_dict[char]

创建棋盘

初始化棋盘的参数,可以指定棋盘的高和宽以及游戏胜利条件,默认是最经典的 4x4 ~ 2048。

  1. class GameField(object):
  2. def __init__(self, height=4, width=4, win=2048):
  3. self.height = height # 高
  4. self.width = width # 宽
  5. self.win_value = 2048 # 过关分数
  6. self.score = 0 # 当前分数
  7. self.highscore = 0 # 最高分
  8. self.reset() # 棋盘重置

棋盘操作

随机生成一个 2 或者 4

  1. def spawn(self):
  2. # 从 100 中取一个随机数,如果这个随机数大于 89,new_element 等于 4,否则等于 2
  3. new_element = 4 if randrange(100) > 89 else 2
  4. # 得到一个随机空白位置的元组坐标
  5. (i,j) = choice([(i,j) for i in range(self.width) for j in range(self.height) if self.field[i][j] == 0])
  6. self.field[i][j] = new_element

按照游戏规则,这里需要在棋盘中随机找到一个空白的位置,并在这个位置上随机生成一个 2 或 4。
于是,我们用到了 random 库的 randrangechoice 方法。randrange 用法参考上面代码块中的注释。
choice 方法会从一个非空的序列(list、str、tuple 等)中随机返回一个元素。可是我们需要知道象征着棋盘的这个二维数组的 i 和 j 才能确定棋盘上的位置。
因此,在上面的代码中,我们往 choice 方法中传入一个列表,并在列表生成式中将二维数组变成一个以 (i,j) 为元素的列表,同时排除掉非零的位置。

重置棋盘

  1. def reset(self):
  2. # 更新分数
  3. if self.score > self.highscore:
  4. self.highscore = self.score
  5. self.score = 0
  6. # 初始化游戏开始界面
  7. self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
  8. self.spawn()
  9. self.spawn()

reset 方法在棋盘初始化的时候被调用。它的主要作用是将棋盘所有位置元素复原为 0,然后再在随机位置生成游戏初始的数值。

一行向左合并

(注:这一操作是在 move 内定义的,拆出来是为了方便阅读)

  1. def move_row_left(row):
  2. def tighten(row):
  3. '''把零散的非零单元挤到一块'''
  4. # 先将非零的元素全拿出来加入到新列表
  5. new_row = [i for i in row if i != 0]
  6. # 按照原列表的大小,给新列表后面补零
  7. new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
  8. return new_row
  9. def merge(row):
  10. '''对邻近元素进行合并'''
  11. pair = False
  12. new_row = []
  13. for i in range(len(row)):
  14. if pair:
  15. # 合并后,加入乘 2 后的元素在 0 元素后面
  16. new_row.append(2 * row[i])
  17. # 更新分数
  18. self.score += 2 * row[i]
  19. pair = False
  20. else:
  21. # 判断邻近元素能否合并
  22. if i + 1 < len(row) and row[i] == row[i + 1]:
  23. pair = True
  24. # 可以合并时,新列表加入元素 0
  25. new_row.append(0)
  26. else:
  27. # 不能合并,新列表中加入该元素
  28. new_row.append(row[i])
  29. # 断言合并后不会改变行列大小,否则报错
  30. assert len(new_row) == len(row)
  31. return new_row
  32. # 先挤到一块再合并再挤到一块
  33. return tighten(merge(tighten(row)))

矩阵转置与矩阵逆转

加入这两个操作可以大大节省我们的代码量,减少重复劳动。
矩阵转置:
image.png
对于像我们棋盘一样,4 × 4 的二维矩阵,我们可以直接利用 Python 内置的 zip(*) 方法来进行矩阵转置。

  1. def transpose(field):
  2. return [list(row) for row in zip(*field)]

矩阵逆转(不是逆矩阵):
这里只是将矩阵的每一行倒序,和逆矩阵的概念无关。

  1. def invert(field):
  2. return [row[::-1] for row in field]

棋盘走一步

通过对矩阵进行转置与逆转,可以直接从左移得到其余三个方向的移动操作
(注:这里省略 move 函数里的部分代码)

  1. def move(self, direction):
  2. # 创建 moves 字典,把不同的棋盘操作作为不同的 key,对应不同的方法函数
  3. moves = {}
  4. moves['Left'] = lambda field: [move_row_left(row) for row in field]
  5. moves['Right'] = lambda field: invert(moves['Left'](invert(field)))
  6. moves['Up'] = lambda field: transpose(moves['Left'](transpose(field)))
  7. moves['Down'] = lambda field: transpose(moves['Right'](transpose(field)))
  8. # 判断棋盘操作是否存在且可行
  9. if direction in moves:
  10. if self.move_is_possible(direction):
  11. self.field = moves[direction](self.field)
  12. self.spawn()
  13. return True
  14. else:
  15. return False

moves 字典中有 LeftRightUpDown 四个 key 对应四种棋盘操作。
我们先判断传进来作为 key 的 direction 操作是否存在 move 字典中。如果存在的话,我们再用 move_is_possible 方法判断这个操作是否能在棋盘执行。
这两个判断都通过后,就会对棋盘进行相应移动操作。
这里的难点在于理解矩阵转置和逆转后和原矩阵的关系。如果想不明白,可以在纸上画出变化前后的矩阵对比。

判断输赢

  1. def is_win(self):
  2. # 任意一个位置的数大于设定的 win 值时,游戏胜利
  3. return any(any(i >= self.win_value for i in row) for row in self.field)
  4. def is_gameover(self):
  5. # 无法移动和合并时,游戏失败
  6. return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)

is_win 函数方法中,我们使用了 Python 内置的 any 函数,any 接收一个可迭代对象作为参数(iterable),返回 bool 值。
这里的 any 里面嵌套了另一个 any,里层的 any 传入了每一行的元素并依次比较这一行的每个元素与 self.win_value 的大小,如果有任何一个元素大于 self.win_value,就返回 True,否则返回 False;外层的 any 传入的是矩阵每一行元素在内层 any 里处理后返回的 bool 值,如果有任何一个 bool 值为 True,外层的 any 就返回 True
is_gameover 函数用来判断游戏是否结束。当上下左右四个方向都不能移动时,游戏结束。

判断能否移动

  1. def move_is_possible(self, direction):
  2. '''传入要移动的方向
  3. 判断能否向这个方向移动
  4. '''
  5. def row_is_left_movable(row):
  6. '''判断一行里面能否有元素进行左移动或合并
  7. '''
  8. def change(i):
  9. # 当左边有空位(0),右边有数字时,可以向左移动
  10. if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0:
  11. return True
  12. # 当左边有一个数和右边的数相等时,可以向左合并
  13. if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]:
  14. return True
  15. return False
  16. return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))
  17. # 检查能否移动(合并也可以看作是在移动)
  18. check = {}
  19. # 判断矩阵每一行有没有可以左移动的元素
  20. check['Left'] = lambda field: any(row_is_left_movable(row) for row in field)
  21. # 判断矩阵每一行有没有可以右移动的元素。这里只用进行判断,所以矩阵变换之后,不用再变换复原
  22. check['Right'] = lambda field: check['Left'](invert(field))
  23. check['Up'] = lambda field: check['Left'](transpose(field))
  24. check['Down'] = lambda field: check['Right'](transpose(field))
  25. # 如果 direction 是“左右上下”即字典 check 中存在的操作,那就执行它对应的函数
  26. if direction in check:
  27. # 传入矩阵,执行对应函数
  28. return check[direction](self.field)
  29. else:
  30. return False

move_is_possible 函数中,我们只用实现判断能否向左移动的代码,然后同样利用矩阵的转置和逆转来转换矩阵,完成能否向其他方向移动的判断。

绘制游戏界面

(注:这一步是在棋盘类内定义的)

  1. def draw(self, screen):
  2. help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
  3. help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit'
  4. gameover_string = ' GAME OVER'
  5. win_string = ' YOU WIN!'
  6. # 绘制函数
  7. def cast(string):
  8. # addstr() 方法将传入的内容展示到终端
  9. screen.addstr(string + '\n')
  10. # 绘制水平分割线的函数
  11. def draw_hor_separator():
  12. line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
  13. cast(line)
  14. # 绘制竖直分割线的函数
  15. def draw_row(row):
  16. cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
  17. # 清空屏幕
  18. screen.clear()
  19. # 绘制分数和最高分
  20. cast('SCORE: ' + str(self.score))
  21. if 0 != self.highscore:
  22. cast('HIGHSCORE: ' + str(self.highscore))
  23. # 绘制行列边框分割线
  24. for row in self.field:
  25. draw_hor_separator()
  26. draw_row(row)
  27. draw_hor_separator()
  28. # 绘制提示文字
  29. if self.is_win():
  30. cast(win_string)
  31. else:
  32. if self.is_gameover():
  33. cast(gameover_string)
  34. else:
  35. cast(help_string1)
  36. cast(help_string2)

这部分代码的关键在于 cast 函数。在 draw 函数传入的 screen 参数表示绘画的窗体对象,这里我们先记住 screen.addstr() 的作用是绘制字符,screen.clear() 的作用是清空屏幕,达到刷新的目的。在下一部分主逻辑后面,我们再结合两部分内容来理解 curses 库的用法。

完成主逻辑

完成以上工作后,我们就可以补完主逻辑了!

  1. def main(stdscr):
  2. def init():
  3. # 重置游戏棋盘
  4. game_field.reset()
  5. return 'Game'
  6. def not_game(state):
  7. # 根据状态画出游戏的界面
  8. game_field.draw(stdscr)
  9. # 读取用户输入得到 action,判断是重启游戏还是结束游戏
  10. action = get_user_action(stdscr)
  11. # 如果没有 'Restart' 和 'Exit' 的 action,将一直保持现有状态
  12. responses = defaultdict(lambda: state)
  13. responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit'
  14. return responses[action]
  15. def game():
  16. # 根据状态画出游戏的界面
  17. game_field.draw(stdscr)
  18. # 读取用户输入得到 action
  19. action = get_user_action(stdscr)
  20. if action == 'Restart':
  21. return 'Init'
  22. if action == 'Exit':
  23. return 'Exit'
  24. if game_field.move(action): # move successful
  25. if game_field.is_win():
  26. return 'Win'
  27. if game_field.is_gameover():
  28. return 'Gameover'
  29. return 'Game'
  30. state_actions = {
  31. 'Init': init,
  32. 'Win': lambda: not_game('Win'),
  33. 'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  34. 'Game': game
  35. }
  36. # 使用颜色配置默认值
  37. curses.use_default_colors()
  38. # 实例化游戏界面对象并设置游戏获胜条件为 2048
  39. game_field = GameField(win=2048)
  40. state = 'Init'
  41. # 状态机开始循环
  42. while state != 'Exit':
  43. state = state_actions[state]()
  44. curses.wrapper(main)

这里的主要内容在实验的开始就分析过了。
所以我们来结合上一部分出现的 screen.addstr()screen.clear() 理解 curses 库的用法。
首先, curses.wrapper 函数会激活并初始化终端进入 ‘curses 模式’。
在这个模式下会禁止输入的字符显示在终端上、禁止终端程序的行缓冲(line buffering),即字符在输入时就可以使用,不需要遇到换行符或回车。
接着,curses.wrapper 函数需要传一个函数作为参数,这个传进去的函数必须满足第一个参数为主窗体(main window) stdscr
在前面的代码里,可以看到我们给 curses.wrapper(main)main 函数中传入了一个 stdscr
最后,stdscr 作为 window.addstr(str)window.clear() 方法的调用需要窗体对象(window object),在 game_field.draw(stdscr) 中传入 draw 方法中。

完整代码

  1. #curses 用来在终端上显示图形界面
  2. import curses
  3. #random模块用来生成随机数
  4. from random import randrange, choice
  5. #collections提供了一个字典的子类defaultdict。可以指定key值不存在时,value的默认值
  6. from collections import defaultdict
  7. actions=['Up','Left','Down','Right','Restart','Exit']
  8. #ord()函数以一个字符作为参数,返回参数对应的ASCII数值,便于和后面捕捉的键位关联
  9. letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQwasdrq']
  10. actions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2))
  11. #actions_dict的输出结果为
  12. #{87: 'Up', 65: 'Left', 83: 'Down', 68: 'Right', 82: 'Restart', 81: 'Exit', 119: 'Up', 97: 'Left', 115: 'Down', 100: 'Right', 114: 'Restart', 113: 'Exit'}
  13. #矩阵转置
  14. def transpose(field):
  15. return [list(row) for row in zip(*field)]
  16. #矩阵逆转
  17. def invert(field):
  18. return [row[::-1] for row in field]
  19. #用户输入处理
  20. def get_user_action(keyboard):
  21. char = "N"
  22. while char not in actions_dict:
  23. #按下返回键位的ASCII码值
  24. char = keyboard.getch()
  25. #返回输入键位对应的行为
  26. return actions_dict[char]
  27. #创建棋盘
  28. class GameField(object):
  29. def __init__(self, height=4, width=4, win=2048):
  30. self.height = height #高
  31. self.width = width #宽
  32. self.win_value = win #过关分数
  33. self.score = 0 #当前分数
  34. self.highscore = 0 #最高分
  35. self.reset() #棋盘重置
  36. #重置棋盘
  37. def reset(self):
  38. #更新分数
  39. if self.score > self.highscore:
  40. self.highscore = self.score
  41. self.score = 0
  42. #初始化游戏开始界面
  43. self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
  44. self.spawn()
  45. self.spawn()
  46. #棋盘走一步
  47. def move(self, direction):
  48. #一行向左合并
  49. def move_row_left(row):
  50. def tighten(row):
  51. #'''把零散的非零单元挤到一块'''
  52. #先将非零的元素全拿出来加入到新列表
  53. new_row = [i for i in row if i != 0]
  54. #按照原列表的大小,给新列表后面补零
  55. new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
  56. return new_row
  57. def merge(row):
  58. #'''对邻近元素进行合并'''
  59. pair = False
  60. new_row = []
  61. for i in range(len(row)):
  62. if pair:
  63. #合并后,加入乘2后的元素在0元素的后面
  64. new_row.append(2 * row[i])
  65. #更新分数
  66. self.score+=2*row[i]
  67. pair = False
  68. else:
  69. #判断邻近元素能否合并
  70. if i + 1 < len(row) and row[i] == row[i + 1]:
  71. pair = True
  72. #可以合并时,新列表加入元素0
  73. new_row.append(0)
  74. else:
  75. #不能合并,新列表中加入该元素
  76. new_row.append(row[i])
  77. #断言合并后不会改变行大小,否则报错
  78. assert len(new_row) == len(row)
  79. return new_row
  80. #先挤到一块再合并再挤到一块
  81. return tighten(merge(tighten(row)))
  82. #创建moves字典,把不同的棋盘操作作为不同的key,对应不同的方法函数
  83. moves = {}
  84. moves['Left'] = lambda field: [move_row_left(row) for row in field]
  85. moves['Right'] = lambda field: invert(moves['Left'](invert(field)))
  86. moves['Up'] = lambda field: transpose(moves['Left'](transpose(field)))
  87. moves['Down'] = lambda field: transpose(moves['Right'](transpose(field)))
  88. #判断棋盘操作是否存在且可行
  89. if direction in moves:
  90. if self.move_is_possible(direction):
  91. self.field = moves[direction](self.field)
  92. self.spawn()
  93. return True
  94. else:
  95. return False
  96. #判断输赢
  97. def is_win(self):
  98. #任意一个位置的数大于设定的win值时,游戏胜利
  99. return any(any(i>=self.win_value for i in row) for row in self.field)
  100. def is_gameover(self):
  101. #无法移动和合并时,游戏失败
  102. return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)
  103. def draw(self, screen):
  104. help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
  105. help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit'
  106. gameover_string = ' GAME OVER'
  107. win_string = ' YOU WIN!'
  108. #绘制函数
  109. def cast(string):
  110. #addstr()方法将传入的内容展示到终端
  111. screen.addstr(string + '\n')
  112. #绘制水平分割线的函数
  113. def draw_hor_separator():
  114. line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
  115. separator=defaultdict(lambda: line)
  116. if not hasattr(draw_hor_separator,"counter"):
  117. draw_hor_separator.counter=0
  118. cast(separator[draw_hor_separator.counter])
  119. draw_hor_separator.counter+=1
  120. #绘制竖直分割线的函数
  121. def draw_row(row):
  122. cast(''.join('|{: ^5}'.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
  123. #清空屏幕
  124. screen.clear()
  125. #绘制分数和最高分
  126. cast('SCORE:' + str(self.score))
  127. if 0 != self.highscore:
  128. cast('HIGHSCORE:' + str(self.highscore))
  129. #绘制行列边框分割线
  130. for row in self.field:
  131. draw_hor_separator()
  132. draw_row(row)
  133. draw_hor_separator()
  134. #绘制提示文字
  135. if self.is_win():
  136. cast(win_string)
  137. else:
  138. if self.is_gameover():
  139. cast(gameover_string)
  140. else:
  141. cast(help_string1)
  142. cast(help_string2)
  143. #随机生成一个2或者4
  144. def spawn(self):
  145. #从100中取一个随机数,如果这个随机数大于89,new_element等于4,否则等于2
  146. new_element = 4 if randrange(100) > 89 else 2
  147. #得到一个随机空白位置的元组坐标
  148. (i, j) = choice([(i, j) for i in range(self.width) for j in range(self.height) if self.field[i][j] == 0])
  149. self.field[i][j] = new_element
  150. #判断能否移动
  151. def move_is_possible(self, direction):
  152. '''传入要移动的方向
  153. 判断能否向这个方向移动
  154. '''
  155. def row_is_left_movable(row):
  156. '''判断一行里面能否有元素进行左移动或合并
  157. '''
  158. def change(i):
  159. #当左边有空位(0),右边有数字时,可以向左移动
  160. if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0:
  161. return True
  162. #当左边有一个数和右边的数相等时,可以向左合并
  163. if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]:
  164. return True
  165. return False
  166. return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))
  167. #检查能否移动(合并也可以看作是在移动)
  168. check = {}
  169. #判断矩阵每一行有没有可以左移的元素
  170. check['Left'] = lambda field: any(row_is_left_movable(row) for row in field)
  171. #判断矩阵每一行有没有可以右移的元素。这里只用进行判断,所以矩阵变换之后,不用再变换复原
  172. check['Right'] = lambda field: check['Left'](invert(field))
  173. check['Up'] = lambda field: check['Left'](transpose(field))
  174. check['Down'] = lambda field: check['Right'](transpose(field))
  175. #如果direction是“左右上下”即字典check中存在的操作,那就执行它对应的函数
  176. if direction in check:
  177. #传入矩阵,执行对应函数
  178. return check[direction](self.field)
  179. else:
  180. return False
  181. #状态机
  182. def main(stdscr):
  183. def init():
  184. '''初始化游戏棋盘'''
  185. #重置游戏棋盘
  186. game_field.reset()
  187. return 'Game'
  188. def not_game(state):
  189. '''展示游戏结束界面。
  190. 读取用户输入得到action,判断是重启游戏还是结束游戏
  191. '''
  192. #根据状态画出游戏的界面
  193. game_field.draw(stdscr)
  194. #读取用户输入得到action,判断是重启游戏还是结束游戏
  195. action=get_user_action(stdscr)
  196. #defaultdict参数是callable类型,所以需要传一个函数
  197. #如果没有'Restart'和'Exit'的action,将一直保持现有状态
  198. responses = defaultdict(lambda: state)
  199. #在字典中新建两个键值对
  200. responses['Restart'], responses['Exit'] = 'Init', 'Exit'
  201. return responses[action]
  202. def game():
  203. #画出当前棋盘状态
  204. #根据状态画出游戏的界面
  205. game_field.draw(stdscr)
  206. #读取用户输入得到action
  207. action = get_user_action(stdscr)
  208. if action == 'Restart':
  209. return 'Init'
  210. if action == 'Exit':
  211. return 'Exit'
  212. #if成功移动了一步
  213. if game_field.move(action):
  214. if game_field.is_win():
  215. return 'Win'
  216. if game_field.is_gameover():
  217. return 'Gameover'
  218. return 'Game'
  219. state_actions = {
  220. 'Init': init,
  221. 'Win': lambda: not_game('Win'),
  222. 'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
  223. 'Game':game
  224. }
  225. #使用颜色配置默认值
  226. curses.use_default_colors()
  227. #实例化游戏界面对象并设置游戏获胜条件为2048
  228. game_field=GameField(win=2048)
  229. state = 'Init'
  230. #状态机开始循环
  231. while state != 'Exit':
  232. state = state_actions[state]()
  233. curses.wrapper(main)