Java开发者的Python进修指南：2048小游戏编程解析 - 文章 - 开发者社区

最近我写的源码解析文章有点多了，想换个口味。今天决定练习一下Python，尝试实现一款当时风靡一时的2048小游戏。

游戏规则：《2048》是一款数字合并游戏，玩家通过上下左右滑动来控制所有方块的移动，当相同数字的方块移动时会合并成一个方块，数值相加。游戏的终极目标是合成一个数值为2048的方块。

在Python编程语言中，为了表示2048游戏的棋盘，可以采用二维列表的数据结构。在这个二维列表中，每个方块都会被一个数字所代表，其中0表示空格。

我们写一段简单的代码，不需过多的UI框架，直接在控制台运行即可。让我们来使用一下colorama。colorama是一个Python模块，专门用于在控制台和命令行中输出彩色文字，能够在各种操作系统上使用。

游戏逻辑

在这里简要介绍游戏逻辑，以便更好地理解业务代码。

初始化游戏棋盘，随机生成一个数字2。
检查游戏是否结束，即棋盘是否填满且不能再移动。
实现上下左右滑动操作，合并相同数字的方块。
判断是否达到2048，游戏胜利。
根据用户输入的方向操作，更新棋盘状态。

在这里我将详细解释实现的逻辑。这里只涉及数字向左移动，无论用户是向上、向右还是向下移动，都会被转换为向左移动。接下来我将演示如何根据向左移动的业务逻辑来实现向上移动。

picture.image

再仔细审视一下向右移动的逻辑，同样的思路也可以应用到向右移动，即直接使用[::-1]来实现。完成了向左移动的合并逻辑后，再使用[::-1]来恢复原始顺序即可。

picture.image

解决了上一个问题后，我们会进一步深入探讨如何在向左移动时优化合并相同数字的操作。这个过程也相对简单，简单来说，就是对列表进行递归处理：如果前两个元素相等，则将它们合并，并继续处理剩余部分；如果前两个元素不相等，则保留第一个元素并继续处理剩余部分。直至列表长度小于2时停止递归，最终返回处理完的结果列表。

picture.image

主程序流程

根据上述基本逻辑，我们将简单实现主程序流程。考虑到需要持续监听用户的键盘操作，因此我们的主程序必须以一个while循环来实现。但是如何处理用户想要强制退出的情况呢？不能让用户关机，因此我们需要设定一个退出键来实现用户主动退出的功能。

初始化游戏棋盘。
进入游戏循环，直到游戏结束或者胜利。
在每轮循环中，接受用户输入的方向（W/A/S/D键）。
判断是否退出游戏(Q键)
根据用户输入的方向更新棋盘状态（全部转化为左）。
判断游戏是否结束或者胜利。

from random import choice
from os import system
from readchar import readchar, readkey
from colorama import init
from termcolor import colored

N = 4
FGS = ['white', 'green', 'yellow', 'blue', 'cyan', 'magenta', 'red']
TERM = (10, 80)
OFFSET = (TERM[0] // 2 - 2, TERM[1] // 2 - 10)

pos          = lambda y, x: '\x1b[%d;%dH' % (y, x)
color        = lambda i: colored('%4d' % i, FGS[len('{:b}'.format(i)) % len(FGS)] if i else 'grey')
formatted    = lambda m: '\n'.join(pos(y, OFFSET[1]) + ' '.join(color(i) for i in l) for l, y in zip(m, range(OFFSET[0], OFFSET[0] + 4))) ## 正方形格式化打印出二维数组
combine      = lambda l: ([l[0] * 2] + combine(l[2:]) if l[0] == l[1] else [l[0]] + combine(l[1:])) if len(l) >= 2 else l ## 如果列表的前两个元素相等，就将它们合并并递归地继续处理剩余部分；如果前两个元素不相等，则保留第一个元素并继续处理剩余部分。直到列表长度小于2时停止递归，返回结果列表。
expand       = lambda l: [l[i] if i < len(l) else 0 for i in range(N)] ## 函数的作用是扩展列表 l 的长度至 N，如果 l 的长度小于 N，则在末尾添加足够多的 0 使其达到长度 N。
merge_left   = lambda l: expand(combine(list(filter(bool, list(l))))) 
merge_right  = lambda l: merge_left(l[::-1])[::-1]  ## 先倒置，按照左合并一样，再倒置回来
left         = lambda m: list(map(merge_left, m))
right        = lambda m: list(map(merge_right, m))
up           = lambda m: list(map(list, zip(*left(zip(*m)))))  ## 先反转列表，然后左移再反转
down         = lambda m: list(map(list, zip(*right(zip(*m))))) ## 先反转列表，然后右移再反转
add_num_impl = lambda m, p: m[p[0]].__setitem__(p[1], 2)  # 这里写死的2，其实可以选择一个（2和4）随机值增加游戏体验
add_num      = lambda m: add_num_impl(m, choice([(x, y) for x in range(N) for y in range(N) if not m[x][y]])) ## 随机选择一个符合要求的二维坐标地址
win          = lambda m: 2048 in sum(m, []) ## 只要存在2048即赢
gameover     = lambda m: all(m == t(m) for t in trans.values()) ## 如果所有变换都一样则结束游戏
draw         = lambda m: system("CLS") or print(formatted(m)) ## 打印数组，这里注意下，如果CLS找不到命令可切换clear，目的是清空控制台

trans = {'a': left, 'd': right, 'w': up, 's': down}
m = [[0] * N for _ in range(N)] ## 初始化一个N x N的二维列表，并且每个元素值都是0
init() ## 命令行输出彩色文字
add_num(m)
draw(m)
while True:
    while True:
        move = readkey()
        if move in list(trans.keys()) + ['q']:
            break
    if move == 'q': ## 键盘‘Q’是游戏退出
        break
    n = trans[move](m)
    if n != m:
        add_num(n)
    m = n
    draw(m)
    if win(m):
        print('\n' + colored('(^_^) You Win!'.center(TERM[1]), 'yellow'))
        break
    elif gameover(m):
        print('\n' + colored('(＞﹏＜) Game Over!'.center(TERM[1]), 'red'))
        break

总结

最终，我们成功实现了经典游戏2048。现在，可以直接运行代码。本游戏利用二维列表数据结构来表示游戏棋盘，并在控制台中利用colorama模块实现了彩色文字输出。游戏的逻辑包括初始化棋盘、检查游戏是否结束、执行滑动操作、检查胜利条件等。通过简单的代码，我们实现了主程序流程，监听用户操作并更新棋盘状态，使得游戏具有交互逻辑。其中，最具挑战性的部分在于方向转换、合并和扩展数组。其他操作则相对基础。