C語言實現2048
請仔細看完並下載課程最後提供的實現部分功能的原始檔:2048.c
本來以為需要考慮的部分很多,不過文件中已經幫我們梳理好了思路並且實現了比較難的部分,現在我們只需要在此2048.c的基礎上進行修改就可以了。
一步步來分析:
玩過2048的都知道大概的流程和介面佈局,但不一定清楚其邏輯細節,這就需要我們來一步步分析。
- 介面:即使是在醜醜的命令列中我們也是需要給2048一個像樣的介面,當然了,我們能想到的無非也就是給它平湊出一個個完整的邊框。
- 數字:我們可以通過一個4X4陣列來實現2048的佈局。用數字0來模擬空格,其他數字是隨機生成的,好在已經提供了可以隨機產生數字的函式,不用我們來寫了。
- 操作:文件中要求分別通過字母hjkl模擬左下上右各個方向,q退出,還需要記錄操作獲得的分數。
- 判斷輸贏:當產生2048即獲勝,如果棋盤滿了仍未出現即輸。
綜上,我們的思路如下:
- 介面由一個函式列印邊框即可實現。
- 至於介面中的數字由4X4陣列來實現,其中變換的無非就是陣列中元素。
- 輸贏判斷:陣列中出現2048贏,棋盤滿未達到輸。
實現各個函式:
- main函式:仔細觀察main函式邏輯對於函式的編寫有很大的幫助。題目要求是不可以更改main()的,看懂其中每一步所呼叫的函式即可。
- printBoard()函式:用來列印介面
- void printHelp(),void insertNewNumber()這兩個函式已經實現用來顯示提示資訊和插入數字(隨機插入到棋盤中);
- int boardContains2048(int board[SIZE][SIZE]);判斷是否棋盤中是否包含2048,遍歷陣列元素即可。
- int readBoard(int board[SIZE][SIZE]),int printBoard(int board[SIZE][SIZE]):其實就是讀入輸出陣列的函式,注意格式即可。
- functionsmoveLeft,moveRight, moveDown, moveUp,它們是有相似的地方的,同時也是2048執行邏輯的主要部分。
以左移為例來講解,現在我們需要考慮的就是以下問題:
a),向左滑動時,我們可以看到是同一行數字之間的變化,從左側起,如果有相同元素則合併。
b), 需要注意數字0,即圖中的空背景,在滑動的時候是無視的,也就是數字不會被0間隔,這時候會有特殊的“相鄰列”!
在二維陣列中也就是同一行的兩個相鄰元素(被0間隔也相當於相鄰元素)是否相同,相同就疊加並計入分數。
具體分為:
如果當前元素為0,處理不為0的相鄰元素,需要把它們移到左邊。
如果當前元素不為0,處理不為0的相鄰元素,是否需要疊加
具體闡述見程式碼。
- int gameOver(int board[SIZE][SIZE]);為了判斷是否gameover,我們只需要判斷當前狀態下還是能上下左右移動即可,如果都不能移動也就是輸了,但我們要注意當我們把當前陣列傳進move函式判斷是否能移動的時候會導致函式會將當前陣列“移動”,我們只是想判斷狀態,並不想它真的移動,所以我們找個“替死鬼陣列”試出狀態即可。
// add your header comment here
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
// put any extra includes here, but don't delete the ones above
#define SIZE 4
// add your function_prototypes here
// The functions moveLeft, moveRight, moveUp, moveDown
// return -1 if the specified moving of numbers is not possible.
// Otherwise they move the numbers as indicated and return
// the change to the score from combining adjacent identical numbers.
// They return 0 if no numbers were combined.
/*
題目的意思是這樣的,需要‘嚴格’判斷能否移動,我用flag標示移動的時候在第二個判斷的時候出錯了!
拿下移為例,if(cell==0)的時候直接判斷可以移動是錯誤的,當下移的時候,如果只有
上面第一行的某一個元素為0,下面所有行不出現合併的情況下是不能下移的。
所以在上下左右移動的過程中,當if(cell==0)即當前元素為0時要使得能夠移動,就必須限制這個為0的
元素不是上面第一行(下移時)、左側第一列(右移)、右側第一列(左移)、下面第一行(上移)、
所以修改每個move函式中判斷if(cell==0)程式碼的i或者j的迴圈條件,以避開判斷時0所在的特殊行位置
具體修改看下面部分註釋(修改的只有每個move函式中第二個for迴圈中的i或者j的迴圈條件)
*/
int moveLeft(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];//cell單詞用的不太恰當,表示當前元素,你可以採用更有意義的命名
if(cell!=0)
{
int k=j+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;//相鄰兩個元素相同,就說明能移動,所以改變flag的值
board[i][j]+=board[i][k];
score+=board[i][j];
board[i][k]=0;
}
k=SIZE;
break;
}
k++;
}
}
}
}
//修改部分:for迴圈中的i或者j的迴圈條件
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE-1;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=j+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;//
board[i][j]=nextcell;
board[i][k]=0;
k=SIZE;
}
k++;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveRight(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=SIZE-1;j>=0;j--)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=j-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;
board[i][j]+=board[i][k];
score+=board[i][j];
board[i][k]=0;
}
k=-1;
break;
}
k--;
}
}
}
}
//修改部分:for迴圈中的i或者j的迴圈條件
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=SIZE-1;j>0;j--)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=j-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[i][k];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;//當前元素為0,說明能移動,改變flag的值
board[i][j]=nextcell;
board[i][k]=0;
k=-1;
}
k--;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveDown(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=SIZE-1;i>=0;i--)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=i-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
if(board[i][j]==board[k][j])
{
flag=0;
board[i][j]+=board[k][j];
score+=board[i][j];
board[k][j]=0;
}
k=0;
break;
}
k--;
}
}
}
}
//修改部分:for迴圈中的i或者j的迴圈條件
for(i=SIZE-1;i>0;i--)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=i-1;
while(k>=0)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;
board[i][j]=nextcell;
board[k][j]=0;
k=0;
}
k--;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
int moveUp(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j,score=0,flag=-1;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell!=0)
{
int k=i+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
if(cell==nextcell)
{
flag=0;
board[i][j]+=board[k][j];
score+=board[i][j];
board[k][j]=0;
}
k=SIZE;
break;
}
k++;
}
}
}
}
//修改部分:for迴圈中的i或者j的迴圈條件
for(i=0;i<SIZE-1;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
int cell=board[i][j];
if(cell==0)
{
int k=i+1;
while(k<SIZE)
{
int nextcell=board[k][j];
if(nextcell!=0)
{
flag=0;
board[i][j]=nextcell;
board[k][j]=0;
k=SIZE;
}
k++;
}
}
}
}
if(flag!=-1)
return score;
else
return -1;
}
// gameOver returns 0 iff it is possible to make a move on the board
// It returns 1 otherwise.
int gameOver(int board[SIZE][SIZE]) {
int copy_board[SIZE][SIZE],i,j;
/*為了避免直接把board[][]傳進move函式判斷的時候改變board,所以把board複製給
另一個數組,然後判斷,這樣就不會改變board陣列了
*/
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
copy_board[i][j]=board[i][j];
}
}
if(moveDown(copy_board)==-1&&moveUp(copy_board)==-1&&moveLeft(copy_board)==-1&&moveRight(copy_board)==-1)//如果四個移動函式都返回-1即不能移動GameOver
return 1;
else
return 0;
}
// boardContains2048 returns 1 iff the board contains 2048.
// It returns 0 otherwise.
int boardContains2048(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
if(board[i][j]==2048)
return 1;
}
}
return 0;
}
// printBoard displays the board.
void printBoard(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
printf("+");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
printf("-----");
}
printf("+\n");
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
printf("|");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
if(board[i][j]==0)
{
char a='.';
printf("%5c",a);
}
else
{
printf("%5d",board[i][j]);
}
}
printf("|\n\n");
}
printf("+");
for(j=0;j<SIZE;j++)
{
printf("-----");
}
printf("+\n");
}
// readBoard attempts to read SIZE*SIZE integers into array board
// it returns how many integers actually were read
int readBoard(int board[SIZE][SIZE]) {
int i,j;
for(i=0;i<SIZE;i++)
{
for(j=0;j<SIZE;j++)
scanf("%d",&board[i][j]);
}
return i*j;
}
//
// add your functions here
//
//
// You do not need to modify the code below here.
//
// If you wish to modify the code below, you have
// misunderstood the assignment specification
//
void printHelp(void);
void insertNewNumber(int board[SIZE][SIZE]);
int main(int argc, char *argv[]) {
int board[SIZE][SIZE] = {{0}};
int c, score, moveScore, gameWon, numbersRead;
unsigned int seed;
// initialize random generator with command-line argument if provided
// or with current time
if (argc > 1){
seed = atoi(argv[1]);
} else {
seed = time(0);
}
srand(seed);
printf("Enter %d numbers making up initial board:\n", SIZE * SIZE);
numbersRead = readBoard(board);
if (numbersRead != SIZE * SIZE) {
printf("Warning readBoard read only %d numbers\n", numbersRead);
}
printf("Repeat game by running: %s %u\n", argv[0], seed);
printHelp();
score = 0;
gameWon = 0;
while (gameOver(board) == 0) {
printf("\n");
printBoard(board);
printf("Your score is %d.\n", score);
if (gameWon == 0 && boardContains2048(board)) {
gameWon = 1;
printf("Congratulations you've won the game - q to quit or you can keep going\n");
}
printf("> ");
c = getchar();
while (c != EOF && isspace(c)) {
c = getchar();
}
printf("\n");
if (c == EOF || c == 'q' || c == 'Q') {
printf("Good bye - your final score was %d.\n", score);
return 0;
}
c = tolower(c);
if (!strchr("hjklaswd", c)) {
printHelp();
} else {
moveScore = 0;
if (c == 'h' || c == 'a') {
moveScore = moveLeft(board);
} else if (c == 'j' || c == 's') {
moveScore = moveDown(board);
} else if (c == 'k' || c == 'w') {
moveScore = moveUp(board);
} else if (c == 'l' || c == 'd') {
moveScore = moveRight(board);
}
if (moveScore == -1) {
printf("%c is not a legal move in the current position.\n", c);
} else {
insertNewNumber(board);
score = score + moveScore;
}
}
}
printBoard(board);
printf("Game over - your final score was %d.\n", score);
return 0;
}
// print a help message
// do not change this function
void
printHelp(void) {
printf("Enter h or a for left, j or s for down, k or w for up, l or d for right, q to quit\n");
}
// add a new number to the board
// it will either be a 2 (90% probability) or a 4 (10% probability)
// do not change this function
void insertNewNumber(int board[SIZE][SIZE]) {
int row, column;
int index, availableSquares = 0;
// count vacant squares
for (row = 0; row < SIZE; row = row + 1) {
for (column = 0; column < SIZE; column = column + 1) {
if (board[row][column] == 0) {
availableSquares = availableSquares + 1;
}
}
}
if (availableSquares == 0) {
printf("Internal error no available square\n");
exit(1);
}
// randomly pick a vacant square
index = rand() % availableSquares;
for (row = 0; row < SIZE; row = row + 1) {
for (column = 0; column < SIZE; column = column + 1) {
if (board[row][column] == 0) {
if (index == 0) {
if (rand() % 10 == 0) {
board[row][column] = 4;
} else {
board[row][column] = 2;
}
return;
}
index = index - 1;
}
}
}
}
對於隨機生成數字函式不與講解,不過我們還是大概能看懂其邏輯的。
這時一個C語言實現的醜醜的 2048Game誕生了,只要我們掌握了其中move’函式的邏輯和隨機生成數字的原理,我們也可以在其他平臺上利用API做出更漂亮的2048Game,但其主要邏輯就是如此了。
一些比較重要的說明
由於每個人程式碼風格不一樣,所以你可能看起來吃力一點,所以你最好提前多玩幾遍遊戲,然後在紙上面畫圖分析一下每個方向上移動的邏輯。然後嘗試寫程式碼,遇到想不通的可以檢視程式碼。這樣效果好點。進行分析的時候一定要分開各個方向進行單獨分析,不要揉雜在一起想。
從程式碼來看,看懂之後你可以改進以下幾個地方:
1, 變數的命名(可以使用有意義的單詞)
2, 關於gameOver函式的實現,你可以想一個更巧妙的演算法。
3, 遊戲邏輯基本都實現了,而且我測試了常見情況和幾種極端情況,均沒問題,但難免有些資料沒經過測試,如果你發現了bug及時告訴我。
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