1 游戲介紹

今天我們用python實現(xiàn)一個2048小游戲。

游戲規(guī)則

“使用方向鍵移動方塊，兩個數(shù)字相同的方塊撞在一起后，將會合并為一個數(shù)字是原來兩倍的新方塊。游戲的時候盡可能多地合并這些數(shù)字方塊就行了?！?/p>

2 實現(xiàn)效果

3 開發(fā)工具

3.1 環(huán)境配置

• Python版本：3.6.4

• 相關模塊：

• pygame模塊；

• 以及一些Python自帶的模塊。

3.2 Pygame介紹

簡介

Pygame是一系列專門為編寫電子游戲而設計的Python模塊(modules)。Pygame在已經(jīng)非常優(yōu)秀的SDL庫的基礎上增加了許多功能。這讓你能夠用Python語言編寫出豐富多彩的游戲程序。

Pygame可移植性高，幾乎能在任何平臺和操作系統(tǒng)上運行。

Pygame已經(jīng)被下載過數(shù)百萬次。

Pygame免費開源。它在LGPL許可證(Lesser General Public License，GNU寬通用公共許可證)下發(fā)行。使用Pygame，你可以創(chuàng)造出免費開源，可共享，或者商業(yè)化的游戲。詳情請見LGPL許可證。

優(yōu)點

• 能夠輕松使用多核CPU(multi core CPUs) :如今雙核CPU很常用，8核CPU在桌面系統(tǒng)中也很便宜，而利用好多核系統(tǒng)，能讓你在你的游戲中實現(xiàn)更多東西。特定的pygame函數(shù)能夠釋放令人生畏的python GIL(全局解釋器鎖),這幾乎是你用C語言才能做的事。

• 核心函數(shù)用最優(yōu)化的C語言或匯編語言編寫:C語言代碼通常比Python代碼運行速度快10-20倍。而匯編語言編寫的代碼(assembly code)比Python甚至快到100多倍。

• 安裝便捷:一般僅需包管理程序或二進制系統(tǒng)程序便能安裝。

• 真正地可移植:支持Linux (主要發(fā)行版), Windows (95, 98, ME, 2000, XP, Vista, 64-bit Windows,), Windows CE, BeOS, MacOS, Mac OS X, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, BSD/OS, Solaris, IRIX, and QNX等操作系統(tǒng).也能支持AmigaOS, Dreamcast, Atari, AIX, OSF/Tru64, RISC OS, SymbianOS and OS/2，但是還沒有受到官方認可。你也可以在手持設備,游戲控制臺， One Laptop Per Child (OLPC) computer項目的電腦等設備中使用pygame.

• 用法簡單:無論是小孩子還是大人都能學會用pygame來制作射擊類游戲。

• 很多Pygame游戲已發(fā)行:其中包括很多游戲大賽入圍作品、非常受歡迎的開源可分享的游戲。

• 由你來控制主循環(huán):由你來調(diào)用pygame的函數(shù)，pygame的函數(shù)并不需要調(diào)用你的函數(shù)。當你同時還在使用其他庫來編寫各種各種的程序時，這能夠為你提供極大的掌控權(quán)。

• 不需要GUI就能使用所有函數(shù):僅在命令行中，你就可以使用pygame的某些函數(shù)來處理圖片，獲取游戲桿輸入，播放音樂……

• 對bug反應迅速:很多bug在被上報的1小時內(nèi)就能被我們修復。雖然有時候我們確實會卡在某一個bug上很久，但大多數(shù)時候我們都是很不錯的bug修復者。如今bug的上報已經(jīng)很少了，因為許多bug早已被我們修復。

• 代碼量少:pygame并沒有數(shù)以萬計的也許你永遠用不到的冗雜代碼。pygame的核心代碼一直保持著簡潔特點，其他附加物諸如GUI庫等，都是在核心代碼之外單獨設計研發(fā)的。

• 模塊化:你可以單獨使用pygame的某個模塊。想要換著使用一個別的聲音處理庫？沒問題。pygame的很多核心模塊支持獨立初始化與使用。

最小開發(fā)框架

import pygame,sys #sys是python的標準庫，提供Python運行時環(huán)境變量的操控

pygame.init()  #內(nèi)部各功能模塊進行初始化創(chuàng)建及變量設置，默認調(diào)用
size = width,height = 800,600  #設置游戲窗口大小，分別是寬度和高度
screen = pygame.display.set_mode(size)  #初始化顯示窗口
pygame.display.set_caption("小游戲程序")  #設置顯示窗口的標題內(nèi)容，是一個字符串類型
while True:  #無限循環(huán)，直到Python運行時退出結(jié)束
    for event in pygame.event.get():  #從Pygame的事件隊列中取出事件，并從隊列中刪除該事件
        if event.type == pygame.QUIT:  #獲得事件類型，并逐類響應
            sys.exit()   #用于退出結(jié)束游戲并退出          
    pygame.display.update()  #對顯示窗口進行更新，默認窗口全部重繪

代碼執(zhí)行流程

4 具體實現(xiàn)

首先，進行一下游戲初始化操作并播放一首自己喜歡的游戲背景音樂：

# 游戲初始化
pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode(cfg.SCREENSIZE)
pygame.display.set_caption('2048 —— 微信公眾號:Charles的皮卡丘')
# 播放背景音樂
pygame.mixer.music.load(cfg.BGMPATH)
pygame.mixer.music.play(-1, 30)

接著，我們來定義一個2048游戲類，里面主要負責實現(xiàn)2048的各種游戲規(guī)則：

'''2048游戲'''
class Game2048(object):
  def __init__(self, matrix_size=(4, 4), max_score_filepath=None, **kwargs):
    # matrix_size: (num_rows, num_cols)
    self.matrix_size = matrix_size
    # 游戲最高分保存路徑
    self.max_score_filepath = max_score_filepath
    # 初始化
    self.initialize()

具體而言，我們先用一個二維的列表來保存當前的游戲狀態(tài)：

range(self.matrix_size[1])] for _ in range(self.matrix_size[0])]

其中null表示當前的塊里沒有數(shù)字。否則，對應的位置則用當前的數(shù)字表示。很顯然地，2048小游戲的當前游戲狀態(tài)是可以用一個4*4的列表表示的：

游戲一開始，我們需要在這個二維列表里隨機地選擇兩個位置生成數(shù)字(即2或者4)：

'''在新的位置隨機生成數(shù)字'''
def randomGenerateNumber(self):
  empty_pos = []
  for i in range(self.matrix_size[0]):
    for j in range(self.matrix_size[1]):
      if self.game_matrix[i][j] == 'null': empty_pos.append([i, j])
  i, j = random.choice(empty_pos)
  self.game_matrix[i][j] = 2 if random.random() > 0.1 else 4

self.randomGenerateNumber()
self.randomGenerateNumber()

然后，當玩家按下方向鍵(↑↓←→)時，這個二維列表要根據(jù)玩家的操作指令進行更新，主要分為兩個部分：

• 移動所有的數(shù)字塊并進行必要的合并和記分；

• 隨機地在一個還沒有數(shù)字的位置上生成一個數(shù)字。

具體而言，代碼實現(xiàn)如下：

'''更新游戲狀態(tài)'''
def update(self):
  game_matrix_before = copy.deepcopy(self.game_matrix)
  self.move()
  if game_matrix_before != self.game_matrix: self.randomGenerateNumber()

其中，移動所有的數(shù)字并進行必要的合并的代碼實現(xiàn)如下：

'''根據(jù)指定的方向, 移動所有數(shù)字塊'''
def move(self):
  # 提取非空數(shù)字
  def extract(array):
    array_new = []
    for item in array:
      if item != 'null': array_new.append(item)
    return array_new
  # 合并非空數(shù)字
  def merge(array):
    score = 0
    if len(array) < 2: return array, score
    for i in range(len(array)-1):
      if array[i] == 'null':
        break
      if array[i] == array[i+1]:
        array[i] *= 2
        array.pop(i+1)
        array.append('null')
        score += array[i]
    return extract(array), score
  # 不需要移動的話直接return
  if self.move_direction is None: return
  # 向上
  if self.move_direction == 'up':
    for j in range(self.matrix_size[1]):
      col = []
      for i in range(self.matrix_size[0]):
        col.append(self.game_matrix[i][j])
      col = extract(col)
      col.reverse()
      col, score = merge(col)
      self.score += score
      col.reverse()
      col = col + ['null',] * (self.matrix_size[0] - len(col))
      for i in range(self.matrix_size[0]):
        self.game_matrix[i][j] = col[i]
  # 向下
  elif self.move_direction == 'down':
    for j in range(self.matrix_size[1]):
      col = []
      for i in range(self.matrix_size[0]):
        col.append(self.game_matrix[i][j])
      col = extract(col)
      col, score = merge(col)
      self.score += score
      col = ['null',] * (self.matrix_size[0] - len(col)) + col
      for i in range(self.matrix_size[0]):
        self.game_matrix[i][j] = col[i]
  # 向左
  elif self.move_direction == 'left':
    for idx, row in enumerate(copy.deepcopy(self.game_matrix)):
      row = extract(row)
      row.reverse()
      row, score = merge(row)
      self.score += score
      row.reverse()
      row = row + ['null',] * (self.matrix_size[1] - len(row))
      self.game_matrix[idx] = row
  # 向右
  elif self.move_direction == 'right':
    for idx, row in enumerate(copy.deepcopy(self.game_matrix)):
      row = extract(row)
      row, score = merge(row)
      self.score += score
      row = ['null',] * (self.matrix_size[1] - len(row)) + row
      self.game_matrix[idx] = row
  self.move_direction = None

懶得動腦子了(反正就4*4那么大T_T)，所以直接遍歷了這個二維列表以實現(xiàn)我們想要的所有操作了。最后，我們再寫個函數(shù)以根據(jù)當前的游戲狀態(tài)來判斷游戲是否結(jié)束就ok啦：

'''游戲是否結(jié)束'''
@property
def isgameover(self):
  for i in range(self.matrix_size[0]):
    for j in range(self.matrix_size[1]):
      if self.game_matrix[i][j] == 'null': return False
      if (i == self.matrix_size[0] - 1) and (j == self.matrix_size[1] - 1):
        continue
      elif (i == self.matrix_size[0] - 1):
        if (self.game_matrix[i][j] == self.game_matrix[i][j+1]):
          return False
      elif (j == self.matrix_size[1] - 1):
        if (self.game_matrix[i][j] == self.game_matrix[i+1][j]):
          return False
      else:
        if (self.game_matrix[i][j] == self.game_matrix[i+1][j]) or (self.game_matrix[i][j] == self.game_matrix[i][j+1]):
          return False
  return True

其實很簡單，如果二維列表被數(shù)字填滿，且數(shù)字不能再進行合并的話，這局游戲就結(jié)束了，否則，游戲就沒有結(jié)束。

定義完2048游戲類，我們的游戲基本上算是寫完了。只需要在游戲主循環(huán)里根據(jù)用戶操作來更新當前的游戲狀態(tài)并將游戲里所有必要的元素顯示在屏幕上就ok啦：

# 游戲主循環(huán)
clock = pygame.time.Clock()
is_running = True
while is_running:
  screen.fill(pygame.Color(cfg.BG_COLOR))
  # --按鍵檢測
  for event in pygame.event.get():
    if event.type == pygame.QUIT:
      pygame.quit()
      sys.exit()
    elif event.type == pygame.KEYDOWN:
      if event.key in [pygame.K_UP, pygame.K_DOWN, pygame.K_LEFT, pygame.K_RIGHT]:
        game_2048.setDirection({pygame.K_UP: 'up', pygame.K_DOWN: 'down', pygame.K_LEFT: 'left', pygame.K_RIGHT: 'right'}[event.key])
  # --更新游戲狀態(tài)
  game_2048.update()
  if game_2048.isgameover:
    game_2048.saveMaxScore()
    is_running = False
  # --將必要的游戲元素畫到屏幕上
  drawGameMatrix(screen, game_2048.game_matrix, cfg)
  start_x, start_y = drawScore(screen, game_2048.score, game_2048.max_score, cfg)
  drawGameIntro(screen, start_x, start_y, cfg)
  # --屏幕更新
  pygame.display.update()
  clock.tick(cfg.FPS)
return endInterface(screen, cfg)

5 最后

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