【python教程入门学习】Python实例：小游戏20148

2021-12-26 01:10:23

本节教程通过 2048 的小游戏快速、完整地呈现了使用 Python 语言编程的过程，将之前介绍的内容有机地结合在了一起。2048是一款流行于手机、平板等终端设备上的益智小游戏，最早于 2014 年 3 月发行，主界面如图 1 所示。

图 1：2048 小游戏的主界面

其游戏规则是：每次可以选择上下左右其中一个方向去滑动，每滑动一次，所有的数字方块都会往滑动的方向靠拢，系统也会在空白的地方随机出现一个数字方块，相同数字的方块在靠拢、相撞时会相加。系统给予的数字方块不是 2 就是 4，玩家要想办法在这小小的 16 格范围中凑出“2048”这个数字方块。

网友总结的游戏技巧有：

最大数尽可能放在角落；
数字按顺序紧邻排列；
首先满足最大数和次大数在的那一列/行是满的；
时刻注意活动较大数（32以上）旁边要有相近的数；
以大数所在的一行为主要移动方向；
不要急于“清理桌面”；
根据游戏规则，可以整理出游戏的流程，如图 2 所示。

图 2：2048 小游戏的主要流程

根据流程图，可以将整个游戏程序大致分为三个部分：

程序初始化；
判断用户输入；
进入游戏主循环。

其中第三部分可以继续细分为以下三个部分：

等待操作；
判断操作并处理；
重新开始或退出。

为了游戏界面效果美观，这里使用了 pygame 库。安装 pygame 库的命令如下：

pip install pygame

安装过程如图 3 所示。

图 3：pygame 库安装过程

下面我们继续关注 2048 小游戏。首先来看程序初始化，这里主要完成以下工作：导入所需模块，初始化棋盘和窗口界面，初始化各种组件和变量。根据游戏规则，棋盘大小为 4×4 共 16 格的正方形棋盘，简便起见我们使用二维列表存储每个格子里的数字。

定义棋盘并初始化每个格子存储的数字的语句如下：

board = [[0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0]]

以下语句用于初始化窗口的相关属性：

1.  #每个格子的边长，单位：像素(下同)
2.  box_size = 50
3.  #格子之间的间距
4.  box_gap = 5
5.  #中心棋盘区域上边缘离窗口顶部的距离
6.  top_of_window = 100
7.  #中心棋盘区域下边缘离窗口底部的距离
8.  bottom_of_window = 30
9.  #中心棋盘区域左边缘离窗口左边的距离
10.  left_of_window = 2 0
11.  #窗口宽度
12.  window_width = box_size * 4 + box_gap * 5 + left_of_window * 2
13.  #窗口高度
14.  window_height = top_of_window + box_gap * 5 + box_size * 4 + left_of_window + bottom_of_window
15.  #初始化窗口
16.  window = pygame.display.set_mode((window_width, window_height), 0, 32)
17.  #窗口标题
18.  pygame.display.set_caption("2048")
19.  #得分
20.  score = 0
21.  #使用 pygame 内置颜色值定义一些颜色常量
22.  OLDLACE = pygame.color.THECOLORS["oldlacen"]
23.  IVORY = pygame.color.THECOLORS["ivory3"]
24.  BLACK = pygame.color.THECOLORS["black"]
25.  RED = pygame.color.THECOLORS["red"]
26.  RED2 = pygame.color.THECOLORS["red2"]
27.  DARKGOLD = pygame.color.THECOLORS["darkgoldenrodl"]
28.  GOLD = pygame.color.THECOLORS["gold"]
29.  GRAY = pygame.color.THECOLORS["gray41"]
30.  CHOCOLATE = pygame.color.THECOLORS["chocolate"]
31.  CHOCOLATE1 = pygame.color.THECOLORS["chocolate1"]
32.  CORAL = pygame.color.THECOLORS["coral"]
33.  CORAL2 = pygame.color.THECOLORS["coral2"]
34.  ORANGED = pygame.color.THECOLORS["orangered"]
35.  ORANGED2 = pygame.color.THECOLORS["orangered2"]
36.  DARKORANGE = pygame.color.THECOLORS["darkorange"]
37.  DARKORANGE2 = pygame.color.THECOLORS["darkorange2"]
38.  FORESTGREEN = pygame.color.THECOLORS["forestgreen"]
39.  #界面字体
40.  FONTNAME = "SimHei"

绘制棋盘格子主要由 Box 类和 draw_box( ) 函数完成：

1.  class Box:
2.  def __init__(self, topleft, text, color):
3.  self.topleft = topleft
4.  self.text = text
5.  self.color = color
6.  def render(self, surface):
7.  x, y = self.topleft
8.  #绘制棋盘格
9.  pygame.draw.rect(surface, self.color, (xz y, box_size, box_ size))
10.  #定义棋盘格中数字的高度
11.  text_height = int(box_size * 0.35)
12.  #设置棋盘格中数字使用的字体
13.  font_obj = pygame.font.SysFont(FONTNAME, text_height)
14.  text_surface = font_obj.render(self.text, True, BLACK)
15.  text_rect = text_surface.get_rect()
16.  text_rect.center = (x + box_size / 2, y + box_size / 2)
17.  surface.blit(text_surface, text_rect)
18.  def draw_box():
19.  giobal board
20.  #定义棋盘上每个格子中不同数字的颜色
21.  colors = {0 : (192, 192, 192) , 2 : (176, 224, 230) , 4 : (127, 255, 212), 8 : (135, 206, 235) , 16 : (64, 224, 208),
22.  32 : (0, 255, 255), 64 : (0, 201, 87), 128: (50, 205, 50), 256 : (34, 139, 34),
23.  512 : (0, 255, 127) , 1024 : (61, 145, 64), 2048 : (48, 128, 20), 4096 : (65, 105, 255),
24.  8192 : (8, 46, 84) , 16384 : (11, 23, 70), 32 768: (25, 25, 112), 65536 : (0, 0, 255) }
25.  x, y = left_of_window, top_of_window
26.  size = box_size * 4 + box gap * 5
27.  pygame.draw.rect(window, BLACK, (x, y, size, size))
28.  x, y = x + box_gap, y + box_gap
29.  #使用嵌套循环绘制棋盘上所有格子
30.  for i in range(4):
31.  for j in range(4):
32.  idx = board. [ i ] [ j ]
33.  if idx == 0:
34.  text =""
35.  else :
36.  text = str(idx)
37.  if idx > 65536: idx = 65536
38.  color = colors[idx]
39.  box = Box((x, y), text, color) box.render(window)
40.  x += box_size + box_gap
41.  x = left_of_window + box_gap
42.  y += box_size + box_gap


接下来需要初始化棋盘上开局的数字，来看 set_random_number( ) 函数：对于新手小白想更轻松的学好Python基础，Python爬虫，web开发、大数据，数据分析,人工智能等技术，这里给大家分享系统教学资源，架下我尉（同英）： 2763177065 【教程/工具/方法/解疑】



1.  def set_random_number():
2.  pool =[]
3.  for i in range(4):
4.  for j in range (4):
5.  if board[i][j] == 0:
6.  pool. append. ( (if j ))
7.  m = random.choice(pool)
8.  pool.remove(m)
9.  value = random.uniform(0, 1)
10.  if value < 0.1:
11.  value = 4
12.  else :
13.  value = 2
14.  board[m[0]][m[1]] = value

其作用是在棋盘上随机选取两个格子，将其值设置为 2 或 4。

以下代码将绘制游戏窗口其余的界面内容：

1.  #显示游戏名称
2.  window.blit(write ("2048", height = 45, color = GOLD), (left_of_ window, left_of_window // 2))
3.  #显示当前得分
4.  window.blit(write("得分", height=14, color=FORESTGREEN), (left_of_window+105, left_of_window//2 + 5))
5.  rect1 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+100, left_of_window//2 + 30, 60, 20))
6.  text1 = write(str(score), height=14, color=GOLD)
7.  text1_rect = text1.get_rect()
8.  text1_rect.center = (left_of_window+100+30, left_of_window//2 + 40)
9.  window.blit(textlf textl_rect)
10.  #显示历史最高分
11.  window.blit(write("最高", height=14, color=FORESTGREEN), (left_of_window+175, left_of_window//2 + 5))
12.  rect2 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+165, left_of_window//2 + 30, 60, 20))
13.  #读取历史最高分
14.  best = read_best()
15.  if best < score:
16.  best = score
17.  text2 = write(str(best), height=14, color=GOLD)
18.  text2_rect = text2.get_rect()
19.  text2_rect.center = (left_of_window+165+30, left_of_window//2 + 40)
20.  window.blit(text2, text2_rect)
21.  #显示游戏操作提示
22.  window.blit(write("使用上下左右方向键控制", height=16, color=GRAY), (left_of_window, window_height - bottom_of_Window))

判断用户操作并处理是通过无限循环完成的，代码如下：

1.  while True:
2.  #通过事件机制获取当前用户操作
3.  for event in pygame.event.get():
4.  #用户操作为退出窗口或按下ESC键时写入最高分，并退出游戏窗口
5.  if event.type == QUIT or (event.type == KEYUP and event.key == K_ESCAPE):
6.  write_best(best)
7.  pygame.quit ()
8.  exit ()
9.  #游戏没有正常结束时监听用户的操作
10.  elif not gameover:
11.  #用户按下键盘上的向上方向键
12.  if event.type == KEYUP and event.key == K_UP:
13.  up()
14.  #用户按下键盘上的向下方向键 
15.  elif event.type ==KEYUP and event.key == K DOWN:
16.  down()    
17.  #用户按下键盘上的向左方向键 
18.  elif event.type ==KEYUP and event.key == K_LEFT:
19.  left ()    
20.  # 用户按下键盘上的向右方向键 
21.  elif event.type ==KEYUP and event.key == K_ RHGHT:
22.  right ()
23.  #开始新游戏
24.  if newboard != board:
25.  set_random_number()
26.  newboard = deepcopy(board) draw_box()
27.  gameover = is_over()
28.  rect1 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN,(left_ of_window+100, left_of_window//2 + 30, 60, 20))
29.  text1 = write(str(score), height=14, color=GOLD)
30.  text_rect = text1.get_rect()
31.  text_rect.center = (left_of_window+100+30Aleft_of_window//2 + 4 0)
32.  window.blit(text1, text_rect)
33.  rect2 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+165, left_of_window//2 + 30, 60, 20))
34.  if best < score:
35.  best = score
36.  text2 = write(str(best), height=14, color=GOLD)
37.  text2_rect = text2.get_rect()
38.  text2_rect.center = (left_of_window+l65+30, left_of_window//2 + 4 0)
39.  window.blit(text2, text2_rect)
40.  #游戏正常结束(即用户合成了 2048或未合成2048但棋盘上已经无法继续下一步操作)
41.  else :
42.  write_best(best)
43.  window.blit(write("游戏结束！ ", height = 40, color = FORESTGREEN), (left_of_windowz window_height // 2))

为了实现游戏效果，还有几个关键函数需要定义：一是对棋盘上的数字求和，用于当用户按下上下左右操作键后合并棋盘上的数字，代码如下：

1.  def combinate(L):
2.  glbal score
3.  ans = [0, 0, 0 , 0]
4.  num =[]
5.  for i in L:
6.  if i != 0:
7.  num. append. (i)
8.  length = len(num)
9.  #当不为0的数字有4个时
10.  if length == 4:
11.  if num[0] == num[1]:
12.  ans[0] = num[0] + num[1]
13.  score += ans[0]
14.  if num[2] == num[3]:
15.  ans[1] = num[2] + num [3]
16.  score += ans[1]
17.  else :
18.  ans[1]=num[2]
19.  ans [2]=num[3]
20.  elif num[1] ==num[2]
21.  ans [0]= num[0] 
22.  ans[1]= num[1] + num[2]
23.  ans [2]= num[3] 
24.  score += ans[1] 
25.  elif num[2] ==num[3]
26.  ans [ 0]= num[0] 
27.  ans[1]= num[1] 
28.  ans [2]= num[2] + num[3]
29.  score += ans[2] 
30.  else :  
31.  for i in range(length): 
32.  ans[i] = num[i]
33.  #当不为0的数字有3个时
34.  elif length == 3:
35.  if num[0] == num[1]:
36.  ans[0] = num[0] + num[1]
37.  ans[1] = num[2]
38.  score += ans[0]
39.  elif num[1] == num[2]:
40.  ans [0] = num[0]
41.  ans[1]=num[1] + num[2]
42.  score += ans[1]
43.  else :
44.  for i in range(length):
45.  ans[i] = num[i]
46.  #当不为0的数字有2个时
47.  elif length == 2:
48.  if num[0] == num[1]:
49.  ans[0] = num[0] + num[1]
50.  score += ans[0]
51.  else :
52.  for i in range(length):
53.  ans[i] = num[i]
54.  #当不为0的数字只有1个时
55.  elif length == 1:
56.  ans[0] = num[0]
57.  else :
58.  pass
59.  return ans

二是用户按下上下左右控制键后对应的操作，需要注意的是，我们定义存放棋盘上数字的列表是行式二维列表，故处理左右键相对容易，只需对左右相邻的数字判断是否应该合并即可，而处理上下键时则需要按照对应的列找到目标数字，再判断是否应该合并。代码如下：

1.  def left():
2.  for i in range(4):
3.  temp = combinate (boa:rd [ i ])
4.  for j in range (4):
5.  board[i][j] = temp[j]

7.  def right():
8.  for i in range(4):
9.  temp = combinate (boaird[i][::-1]
10.  for j in range (4):
11.  board[i][3-j] = temp[j]

13.  def up():
14.  for i in range(4):
15.  to_comb =[]
16.  for j in range (4):
17.  to_comb.append(board[j][i])
18.  temp = combinate(to_comb)
19.  for k in range(4):
20.  board[k][i] = temp[k]

22.  def down():
23.  for i in range(4):
24.  to_comb =[]
25.  for j in range (4):
26.  to_comb.append(board[3-j][i])
27.  temp = combina.te(to_comb)
28.  for k in range (4):
29.  board[3-k][i] = temp[k]

三是判断游戏是否结束的函数 is_over( )。按照游戏规则，当棋盘上仍然存在空格，或是同一行/列存在相邻且相同的数字时，游戏方可继续进行，否则游戏结束，该函数可做如下定义：

1.  def is_over():
2.  #棋盘上仍然存在空格
3.  for i in range(4):
4.  for j in range(4):
5.  if board[i][j]==0:
6.  return False

8.  #同一行中存在相邻且相同的数字
9.  for i in range(4):
10.  for j in range(3):
11.  if board[i][j] == board[i][j+1]:
12.  return False

14.  #同一列中存在相邻且相同的数字
15.  for i in range(3):
16.  for j in range(4):
17.  if board[i][j] == board[i+1][j]:
18.  return False

20.  return True

至此，小游戏 2048 的主要内容和关键代码介绍完毕。

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