python项目分享 - 2048小游戏设计与实现 (源码)-Toy模板网

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0 项目简介

🔥 Hi，各位同学好呀，这里是L学长！

🥇今天向大家分享一个今年(2022)最新完成的毕业设计项目作品

python小游戏毕设 2048小游戏设计与实现 (源码)

🥇 学长根据实现的难度和等级对项目进行评分(最低0分，满分5分)

难度系数：3分
工作量：3分
创新点：4分

项目获取：https://gitee.com/sinonfin/system-sharing

1 游戏介绍

今天我们用python实现一个2048小游戏。

游戏规则

“使用方向键移动方块，两个数字相同的方块撞在一起后，将会合并为一个数字是原来两倍的新方块。游戏的时候尽可能多地合并这些数字方块就行了。”

2 实现效果

python项目分享 - 2048小游戏设计与实现 (源码),python

3 开发工具

3.1 环境配置

Python版本：3.6.4
相关模块：
pygame模块；
以及一些Python自带的模块。

3.2 Pygame介绍

简介

Pygame是一系列专门为编写电子游戏而设计的Python模块(modules)。Pygame在已经非常优秀的SDL库的基础上增加了许多功能。这让你能够用Python语言编写出丰富多彩的游戏程序。

Pygame可移植性高，几乎能在任何平台和操作系统上运行。

Pygame已经被下载过数百万次。

Pygame免费开源。它在LGPL许可证(Lesser General Public License，GNU宽通用公共许可证)下发行。使用Pygame，你可以创造出免费开源，可共享，或者商业化的游戏。详情请见LGPL许可证。

优点

能够轻松使用多核CPU(multi core CPUs) :如今双核CPU很常用，8核CPU在桌面系统中也很便宜，而利用好多核系统，能让你在你的游戏中实现更多东西。特定的pygame函数能够释放令人生畏的python GIL(全局解释器锁),这几乎是你用C语言才能做的事。
核心函数用最优化的C语言或汇编语言编写:C语言代码通常比Python代码运行速度快10-20倍。而汇编语言编写的代码(assembly code)比Python甚至快到100多倍。
安装便捷:一般仅需包管理程序或二进制系统程序便能安装。
真正地可移植:支持Linux (主要发行版), 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等操作系统.也能支持AmigaOS, Dreamcast, Atari, AIX, OSF/Tru64, RISC OS, SymbianOS and OS/2，但是还没有受到官方认可。你也可以在手持设备,游戏控制台， One Laptop Per Child (OLPC) computer项目的电脑等设备中使用pygame.
用法简单:无论是小孩子还是大人都能学会用pygame来制作射击类游戏。
很多Pygame游戏已发行:其中包括很多游戏大赛入围作品、非常受欢迎的开源可分享的游戏。
由你来控制主循环:由你来调用pygame的函数，pygame的函数并不需要调用你的函数。当你同时还在使用其他库来编写各种各种的程序时，这能够为你提供极大的掌控权。
不需要GUI就能使用所有函数:仅在命令行中，你就可以使用pygame的某些函数来处理图片，获取游戏杆输入，播放音乐……
对bug反应迅速:很多bug在被上报的1小时内就能被我们修复。虽然有时候我们确实会卡在某一个bug上很久，但大多数时候我们都是很不错的bug修复者。如今bug的上报已经很少了，因为许多bug早已被我们修复。
代码量少:pygame并没有数以万计的也许你永远用不到的冗杂代码。pygame的核心代码一直保持着简洁特点，其他附加物诸如GUI库等，都是在核心代码之外单独设计研发的。
模块化:你可以单独使用pygame的某个模块。想要换着使用一个别的声音处理库？没问题。pygame的很多核心模块支持独立初始化与使用。

最小开发框架

import pygame,sys #sys是python的标准库，提供Python运行时环境变量的操控

pygame.init()  #内部各功能模块进行初始化创建及变量设置，默认调用
size = width,height = 800,600  #设置游戏窗口大小，分别是宽度和高度
screen = pygame.display.set_mode(size)  #初始化显示窗口
pygame.display.set_caption("小游戏程序")  #设置显示窗口的标题内容，是一个字符串类型
while True:  #无限循环，直到Python运行时退出结束
    for event in pygame.event.get():  #从Pygame的事件队列中取出事件，并从队列中删除该事件
        if event.type == pygame.QUIT:  #获得事件类型，并逐类响应
            sys.exit()   #用于退出结束游戏并退出          
    pygame.display.update()  #对显示窗口进行更新，默认窗口全部重绘

代码执行流程

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4 具体实现

首先，进行一下游戏初始化操作并播放一首自己喜欢的游戏背景音乐：


# 游戏初始化
pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode(cfg.SCREENSIZE)
pygame.display.set_caption('2048 —— 微信公众号:Charles的皮卡丘')
# 播放背景音乐
pygame.mixer.music.load(cfg.BGMPATH)
pygame.mixer.music.play(-1, 30)

接着，我们来定义一个2048游戏类，里面主要负责实现2048的各种游戏规则：


'''2048游戏'''
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
    # 游戏最高分保存路径
    self.max_score_filepath = max_score_filepath
    # 初始化
    self.initialize()

具体而言，我们先用一个二维的列表来保存当前的游戏状态：

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

其中null表示当前的块里没有数字。否则，对应的位置则用当前的数字表示。很显然地，2048小游戏的当前游戏状态是可以用一个4*4的列表表示的：
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游戏一开始，我们需要在这个二维列表里随机地选择两个位置生成数字(即2或者4)：


'''在新的位置随机生成数字'''
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，当玩家按下方向键(↑↓←→)时，这个二维列表要根据玩家的操作指令进行更新，主要分为两个部分：

移动所有的数字块并进行必要的合并和记分；
随机地在一个还没有数字的位置上生成一个数字。

具体而言，代码实现如下：

'''更新游戏状态'''
def update(self):
  game_matrix_before = copy.deepcopy(self.game_matrix)
  self.move()
  if game_matrix_before != self.game_matrix: self.randomGenerateNumber()

其中，移动所有的数字并进行必要的合并的代码实现如下：

'''根据指定的方向, 移动所有数字块'''
def move(self):
  # 提取非空数字
  def extract(array):
    array_new = []
    for item in array:
      if item != 'null': array_new.append(item)
    return array_new
  # 合并非空数字
  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
  # 不需要移动的话直接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

懒得动脑子了(反正就4*4那么大T_T)，所以直接遍历了这个二维列表以实现我们想要的所有操作了。最后，我们再写个函数以根据当前的游戏状态来判断游戏是否结束就ok啦：


'''游戏是否结束'''
@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

其实很简单，如果二维列表被数字填满，且数字不能再进行合并的话，这局游戏就结束了，否则，游戏就没有结束。

定义完2048游戏类，我们的游戏基本上算是写完了。只需要在游戏主循环里根据用户操作来更新当前的游戏状态并将游戏里所有必要的元素显示在屏幕上就ok啦：

# 游戏主循环
clock = pygame.time.Clock()
is_running = True
while is_running:
  screen.fill(pygame.Color(cfg.BG_COLOR))
  # --按键检测
  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])
  # --更新游戏状态
  game_2048.update()
  if game_2048.isgameover:
    game_2048.saveMaxScore()
    is_running = False
  # --将必要的游戏元素画到屏幕上
  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)