基于curses的2048游戏
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2022-11-30 14:19:45
本文主要完成了2048游戏，用curses库对界面的显示，用SQlite数据库保存游戏数据。1．引言在突发奇想中，想到了经常玩的2048游戏，于是便用python实现了简易版的2048游戏，实现了基本的上下左右操作，以及退出，重新开始，继续等选项，并且链接SQlite数据库记录最高分。2．系统结构该程序设计采用有限状态机进行设计。因此实现系统结构介绍分为有限状态机设计介绍和主要逻辑介绍。2.1．系统总体设计该程序设计采用开发平台为Visual Studio Code，采用程序语言为Pytho...
本文主要完成了2048游戏，用curses库对界面的显示，用SQlite数据库保存游戏数据。
1． 引言
在突发奇想中，想到了经常玩的2048游戏，于是便用python实现了简易版的2048游戏，实现了基本的上下左右操作，以及退出，重新开始，继续等选项，并且链接SQlite数据库记录最高分。
2． 系统结构
该程序设计采用有限状态机进行设计。因此实现系统结构介绍分为有限状态机设计介绍和主要逻辑介绍。
2.1．系统总体设计
该程序设计采用开发平台为Visual Studio Code，采用程序语言为Python。所使用的Python模块为curses模块、sqlite3模块、random模块、collections模块。不同的Python模块分别用于实现不同的程序功能
表1 模块-功能对照表
2.2．逻辑实现设计
此次游戏采用了常见的游戏设计模式，有限状态机，2048游戏有，初始状态（Init），游戏状态（Game），退出状态（Exit），胜利状态（Win），失败状态（Gameover），继续状态（Goon），重新开始状态（restart），状态之间的关系如图所示：
设计也分三个模块分别设计，数据库模块，主要逻辑模块，状态模块
数据库模块：采用的是轻量级数据库SQlite，内置于Python3，因为目前只需要记录最高分数，不需要使用Mysql等其他数据库。实现基本的增改查。
主要逻辑模块: 2048游戏最主要逻辑是当按下代表上下左右的键时，能够移动并且数字相同的合并达到目标数字赢下游戏。移动逻辑如图：
图2 移动逻辑
实现原理：创建44二维数组，将每一行中不为0的数按顺序移动至最前方，若相邻数字相同，则至前方数字为0，后方为数字2，再进行将每一行中不为0的数按顺序移动至最前方的操作，完成左移。上移，右移，下移则是将矩阵进行反转以或转置操作。如图所示：
图3 其他方位逻辑
状态模块：实现状态机转换，将WASDQRGwasdqrg用字典对应每个状态，获取用户按下的值返回状态，不同状态对应不同的不同的处理函数，只要状态机不等于EXIT，则无限循环等待用户操作。如图4
图4 状态模块逻辑
3． 代码实现
引入模块
import sqlite3
import curses
from random import randrange, choice # generate and place new tile
from collections import defaultdict
将WASDQRGwasdqrg与状态用字典关联
letter_codes = [ord(ch) for ch in 'WASDRQGwasdrqg']
actions = ['Up', 'Left', 'Down', 'Right', 'Restart', 'Exit','Goon']
actions_dict = dict(zip(letter_codes, actions * 2))
获得用户按下的按键
def get_user_action(keyboard):
char = 'N'
while char not in actions_dict:
# 返回按下键的 ascii 码值
char = keyboard.getch()
return actions_dict[char]
状态模块：对各个状态实现操作函数，将状态与函数关联
def main(stdscr):
def init():
# 重置游戏棋盘
game_field.reset()
return 'Game'
def not_game(state):
# 画出 GameOver 或者 Win 的界面
# 怎么画出的
game_field.draw(stdscr)
# 读取用户输入得到action，判断是重启游戏还是结束游戏
#
action = get_user_action(stdscr)
responses = defaultdict(lambda: state) # 默认是当前状态，没有行为就会一直在当前界面循环
responses['Restart'], responses['Exit'], responses['Goon'] = 'Init', 'Exit' , 'Goon' # 对应不同的行为转换到不同的状态
return responses[action]
def game():
# 画出当前棋盘状态
game_field.draw(stdscr)
# 读取用户输入得到action
action = get_user_action(stdscr)
if action == 'Restart':
return 'Init'
if action == 'Exit':
return 'Exit'
if game_field.move(action): # move successful
if game_field.is_win():
return 'Win'
if game_field.is_gameover():
return 'Gameover'
return 'Game'
def Goon():
game_field.draw(stdscr)
game_field.Goon()
return 'Game'
state_actions = {
'Init': init,
'Win': lambda: not_game('Win'),
'Gameover': lambda: not_game('Gameover'),
'Game': game,
'Goon': Goon
}
#使用默认颜色
curses.use_default_colors()
# curses.init_pair(1, curses.COLOR_RED, curses.COLOR_BLACK)
# curses.init_pair(2, curses.COLOR_MAGENTA, curses.COLOR_BLACK)
# curses.init_pair(3, curses.COLOR_YELLOW, curses.COLOR_BLACK)
# curses.init_pair(4, curses.COLOR_GREEN, curses.COLOR_BLACK)
# curses.init_pair(5, curses.COLOR_CYAN, curses.COLOR_BLACK)
# curses.init_pair(6, curses.COLOR_BLUE, curses.COLOR_BLACK)
# 设置终结状态最大数值为 32
game_field = GameField(win=16)
state = 'Init'
# 状态机开始循环
while state != 'Exit':
state = state_actions[state]()
game_field.reset()
主要逻辑模块，分为游戏逻辑与绘制界面两部分
其中游戏逻辑部分，实现了上下左右对应的操作，判断游戏胜负，初始化。
def Goon(self):
self.win_value *= 2
def reset(self):
if self.score > self.highscore:
self.highscore = self.score
self.dbase.update(self.highscore)
self.score = 0
#定义了二维数组
self.field = [[0 for i in range(self.width)] for j in range(self.height)]
self.spawn()
self.spawn()
def move(self, direction):
def move_row_left(row):
def tighten(row): # squeese non-zero elements together
new_row = [i for i in row if i != 0]
new_row += [0 for i in range(len(row) - len(new_row))]
return new_row
def merge(row):
pair = False
new_row = []
for i in range(len(row)):
if pair:
new_row.append(2 * row[i])
self.score += 2 * row[i]
pair = False
else:
if i + 1 < len(row) and row[i] == row[i + 1]:
pair = True
new_row.append(0)
else:
new_row.append(row[i])
assert len(new_row) == len(row)
return new_row
return tighten(merge(tighten(row)))
moves = {}
moves['Left'] = lambda field: [move_row_left(row) for row in field]
moves['Right'] = lambda field: invert(moves['Left'](invert(field)))
moves['Up'] = lambda field: transpose(moves['Left'](transpose(field)))
moves['Down'] = lambda field: transpose(moves['Right'](transpose(field)))
if direction in moves:
if self.move_is_possible(direction):
self.field = moves[direction](self.field)
self.spawn()
return True
else:
return False
def is_win(self):
return any(any(i >= self.win_value for i in row) for row in self.field)
def is_gameover(self):
return not any(self.move_is_possible(move) for move in actions)
def move_is_possible(self, direction):
def row_is_left_movable(row):
def change(i): # true if there'll be change in i-th tile
if row[i] == 0 and row[i + 1] != 0: # Move
return True
if row[i] != 0 and row[i + 1] == row[i]: # Merge
return True
return False
return any(change(i) for i in range(len(row) - 1))
check = {}
check['Left'] = lambda field: \
any(row_is_left_movable(row) for row in field)
check['Right'] = lambda field: \
check['Left'](invert(field))
check['Up'] = lambda field: \
check['Left'](transpose(field))
check['Down'] = lambda field: \
check['Right'](transpose(field))
if direction in check:
return check[direction](self.field)
else:
return False
绘制界面：
def draw(self, screen):
help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit'
gameover_string = ' GAME OVER'
win_string = ' YOU WIN!'
goOn_string = ' Go on(G)'
def cast(string):
screen.addstr(string + '\n')
def draw_hor_separator():
line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
separator = defaultdict(lambda: line)
if not hasattr(draw_hor_separator, "counter"):
draw_hor_separator.counter = 0
cast(separator[draw_hor_separator.counter])
draw_hor_separator.counter += 1
def draw_row(row):
cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
screen.clear()
cast('SCORE: ' + str(self.score) + ' GOAL: ' + str(self.win_value))
cast('HIGHSCORE: ' + str(self.highscore))
for row in self.field:
draw_hor_separator()
draw_row(row)
draw_hor_separator()
if self.is_win():
cast(win_string)
cast(goOn_string)
else:
if self.is_gameover():
cast(gameover_string)
else:
cast(help_string1)
cast(help_string2)
数据库模块，完成链接数据库，创建表，插入，更新以及查找功能
def draw(self, screen):
help_string1 = '(W)Up (S)Down (A)Left (D)Right'
help_string2 = ' (R)Restart (Q)Exit'
gameover_string = ' GAME OVER'
win_string = ' YOU WIN!'
goOn_string = ' Go on(G)'
def cast(string):
screen.addstr(string + '\n')
def draw_hor_separator():
line = '+' + ('+------' * self.width + '+')[1:]
separator = defaultdict(lambda: line)
if not hasattr(draw_hor_separator, "counter"):
draw_hor_separator.counter = 0
cast(separator[draw_hor_separator.counter])
draw_hor_separator.counter += 1
def draw_row(row):
cast(''.join('|{: ^5} '.format(num) if num > 0 else '| ' for num in row) + '|')
screen.clear()
cast('SCORE: ' + str(self.score) + ' GOAL: ' + str(self.win_value))
cast('HIGHSCORE: ' + str(self.highscore))
for row in self.field:
draw_hor_separator()
draw_row(row)
draw_hor_separator()
if self.is_win():
cast(win_string)
cast(goOn_string)
else:
if self.is_gameover():
cast(gameover_string)
else:
cast(help_string1)
cast(help_string2)
4． 实验
初始界面：
胜利：
5． 总结与展望
此次实现这个游戏，让我了解游戏的基本设计模式，有限状态机设计，对于Python的很多函数也有了较好的理解，比如Zip，也对一些知识点更加深入理解，当然这个游戏并不完美，并没有实现颜色显示，以及界面大小调整和输入法切换，较为遗憾，此次并没有有到Pygame模块来实现，是因为curses较简单，日后会用Pygame实现。
6． 参考文献
《Python帮助文档》
《PYTHON 数据库 之 sqlite3》
https://blog.csdn.net/xuzhexing/article/details/90600228
如需完整代码
https://download.csdn.net/download/qq_41030253/12579608
本文地址：https://blog.csdn.net/qq_41030253/article/details/107143400