c#撸的控制台版2048小游戏
1.分析
最近心血来潮，突然想写一个2048小游戏。于是搜索了一个在线2048玩玩，熟悉熟悉规则。
只谈核心规则：(以左移为例)
1.1合并
以行为单位，忽略0位，每列依次向左进行合并，且每列只能合并一次。被合并列置0。
1.2移动
每列依次向左往0位上移动，不限次数。
1.3判定
[成功]就是合并后值为2048，[失败]则是没有任何一个方向上能进行合并或者移动了。
2.实现
成品截图如下
一样只谈核心的东西。网上大多数的实现算法有这么几种。
2.1为每个方向上的合并和移动实现一个算法。
这种太过繁琐，其实算法逻辑都差不多，只是方向不同而已，冗余代码太多
2.2以某一个方向作为算法基础，其他方向进行矩阵旋转，直到和基础算法方向一致，处理完成之后，再旋转矩阵到原来方向。
这种做到了各个方向上一定的通用，但是增加了额外的两次矩阵运算。
其实只需实现一个方向的算法，然后抽离出和方向有关的变量，封装为参数，通过参数控制方向。
比如左方向：以行为单位，处理每列的数据。那么第一层循环将是按行的数量进行迭代。处理列索引将上0-最后一列。
比如右方向：以行为单位，处理每列的数据。那么第一层循环将是按行的数量进行迭代。处理列索引将上最后一列-0。
比如上方向：以列为单位，处理每行的数据。那么第一层循环将是按列的数量进行迭代。处理列索引将上0-最后一行。
比如下方向：以列为单位，处理每行的数据。那么第一层循环将是按列的数量进行迭代。处理列索引将上最后一行-0。
变量抽取为：
第一层循环的loop，可以传入行或者列数量。
第二层循环的起始值starti，结束值endi，因为有正和反两个方向，所以还需要一个步长step来控制方向，+1为正，-1为反。
因为是二维数组，所以还需要一个委托，来重定义[x,y]的取值和设置值。比如以行为外层循环的，返回[x,y],以列为外层循环的，返回[y,x]
因为涉及到取值和赋值，用到了指针，也可以用两个方法替代取值和赋值。
代码如下
private unsafe bool Move(int loop, int si, int ei, int step, Func<int, int, IntPtr> getInt)
{
//算法基于左向移动 bool moved = false; for (int x = ; x < loop; x++)
{
//第一步 合并
for (int y = si; y * step < ei; y+=step)
{
var val1 = (int*)getInt(x, y); if (*val1 != )
{
for (var y2 = y + step; y2 != ei + step; y2 += step)
{
var val2 = (int*)getInt(x, y2);
//忽略0
if (*val2 == ) continue;
//合并
if (*val1 == *val2)
{
*val1 *= ;
*val2 = ;
moved = true; Score += *val1; if (*val1 == ) State = GameState.Succ; //移动处理列索引
y = y2;
}
else y = y2 - step;//不相等
break;
}
} } //第二步 往0位上移动
int? lastY = null;
for (int y = si; y != ei; y += step)
{
var val1 = (int*)getInt(x, y); if (*val1 == )
{
var y2 = lastY ?? y + step;
for (; y2 != ei + step; y2 += step)
{
var val2 = (int*)getInt(x, y2); if (*val2 != )
{
*val1 = *val2;
*val2 = ;
moved = true; lastY = y2 + step;
break;
}
}
//最后一列了
if (y2 == ei) break;
}
}
} return moved;
}
调用的核心代码：
switch (direction)
{
case MoveDirection.Up:
move = Move(C, , R - , , (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + y * C + x);
}
});
break;
case MoveDirection.Down:
move = Move(C, R - , , -, (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[,])
{
return (IntPtr)(_ + y * C + x);
}
});
break;
case MoveDirection.Left:
move = Move(R, , C - , , (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + x * C + y);
}
});
break;
case MoveDirection.Right:
move = Move(R, C - , , -, (x,y)=> {
fixed(int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + x * C + y);
}
});
break;
}
2.3结果判定
网上大多数的算法都是复制一份矩阵数据，然后依次从各个方向上进行合并和移动，之后和原矩阵进行比较，如果数据相同则说明没有变化，从而判定失败。
这种太复杂，太死板了，太低效了。仔细分析可知，失败的判定其实很简单：
1.已经没有空位可以随机数字了，说明不可移动。
2.每个坐标的数字和它旁边的数字都不相等。说明不可合并。
代码如下：
/// <summary>
/// 判断是否可以合并
/// </summary>
private void CheckGame()
{
//是否已经填满 并且无法移动
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
if (y < C - && _bs[x, y] == _bs[x, y + ]) return;
if (x < R - && _bs[x, y] == _bs[x + , y]) return;
}
} State = GameState.Fail;
} /// <summary>
/// 随机在空位生成一个数字
/// </summary>
/// <returns></returns>
private int GenerateNum()
{
var ls = new List<(int x, int y)>(R * C);
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
if (_bs[x, y] == ) ls.Add((x,y));
}
} var xy = ls[_rnd.Next(ls.Count)];
_bs[xy.x, xy.y] = _rnd.Next() == ? : ;
return ls.Count - ; }
因为这个判定必然发生中随机生成数字之后，即上面move返回true时，那么调用代码：
if (move && State != GameState.Succ)
{
//有移动 随机在空位生成数字
var emptyNum = GenerateNum(); //判断是否结束
if(emptyNum == ) CheckGame();
}
3.完整的代码如下：
Game类：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks; namespace _2048
{
public enum MoveDirection{
Up,
Down,
Left,
Right
} public enum GameState
{
None,
Fail,
Succ,
} public class Game
{
public static int R = , C = ; private int[,] _bs;
private Random _rnd = new Random();
public GameState State = GameState.None;
public int Score, Steps;
public (MoveDirection direction, int[,] data)? Log;
public bool ShowPre; public Game()
{
Restart();
} public unsafe void Move(MoveDirection direction)
{
if (State != GameState.None) return; var move = false;
var bs = (int[,])_bs.Clone(); switch (direction)
{
case MoveDirection.Up:
move = Move(C, , R - , , (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + y * C + x);
}
});
break;
case MoveDirection.Down:
move = Move(C, R - , , -, (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[,])
{
return (IntPtr)(_ + y * C + x);
}
});
break;
case MoveDirection.Left:
move = Move(R, , C - , , (x, y) => {
fixed (int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + x * C + y);
}
});
break;
case MoveDirection.Right:
move = Move(R, C - , , -, (x,y)=> {
fixed(int* _ = &_bs[, ])
{
return (IntPtr)(_ + x * C + y);
}
});
break;
} if (move && State != GameState.Succ)
{
Steps++; Log = (direction, bs); //有移动 随机中空位生成数字
var emptyNum = GenerateNum(); //判断是否结束
if(emptyNum == ) CheckGame();
}
} /// <summary>
/// 判断是否可以合并
/// </summary>
private void CheckGame()
{
//是否已经填满 并且无法移动
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
if (y < C - && _bs[x, y] == _bs[x, y + ]) return;
if (x < R - && _bs[x, y] == _bs[x + , y]) return;
}
} State = GameState.Fail;
} /// <summary>
/// 随机在空位生成一个数字
/// </summary>
/// <returns></returns>
private int GenerateNum()
{
var ls = new List<(int x, int y)>(R * C);
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
if (_bs[x, y] == ) ls.Add((x,y));
}
} Shuffle(ls); var xy = ls[_rnd.Next(ls.Count)];
_bs[xy.x, xy.y] = _rnd.Next() == ? : ;
return ls.Count - ; } private IList<T> Shuffle<T>(IList<T> arr)
{
for (var i = ; i < arr.Count; i++)
{
var index = _rnd.Next(arr.Count);
var tmp = arr[i];
arr[i] = arr[index];
arr[index] = tmp;
} return arr;
} /// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="si">开始索引</param>
/// <param name="ei">结束索引</param>
/// <param name="step">方向</param>
/// <param name="getInt">取值(重定义[x,y]可以保持算法通用 同时满足x,y方向的移动)</param>
/// <returns></returns>
private unsafe bool Move(int loop, int si, int ei, int step, Func<int, int, IntPtr> getInt)
{
//算法基于左向移动 bool moved = false; for (int x = ; x < loop; x++)
{
//第一步 合并
for (int y = si; y * step < ei; y+=step)
{
var val1 = (int*)getInt(x, y); if (*val1 != )
{
for (var y2 = y + step; y2 != ei + step; y2 += step)
{
var val2 = (int*)getInt(x, y2);
//忽略0
if (*val2 == ) continue;
//合并
if (*val1 == *val2)
{
*val1 *= ;
*val2 = ;
moved = true; Score += *val1; if (*val1 == ) State = GameState.Succ; //移动处理列索引
y = y2;
}
else y = y2 - step;//不相等
break;
}
} } //第二步 往0位上移动
int? lastY = null;
for (int y = si; y != ei; y += step)
{
var val1 = (int*)getInt(x, y); if (*val1 == )
{
var y2 = lastY ?? y + step;
for (; y2 != ei + step; y2 += step)
{
var val2 = (int*)getInt(x, y2); if (*val2 != )
{
*val1 = *val2;
*val2 = ;
moved = true; lastY = y2 + step;
break;
}
}
//最后一列了
if (y2 == ei) break;
}
}
} return moved;
} /// <summary>
/// 重启游戏
/// </summary>
public void Restart()
{
Score = Steps = ;
State = GameState.None;
Log = null; _bs = new int[R, C]; for (int i = ; i < ; i++)
{
var x = _rnd.Next(R);
var y = _rnd.Next(C);
if (_bs[x, y] == ) _bs[x, y] = _rnd.Next() == ? : ;
else i--;
}
} public void RandNum()
{
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
_bs[x, y] = (int)Math.Pow(, _rnd.Next());
}
}
} public void Show()
{
Console.SetCursorPosition(, ); Console.WriteLine($"得分：{Score} 步数：{Steps} [R]键显示上一步操作记录(当前：{ShowPre}) "); Console.WriteLine(); Console.WriteLine(new string('-', C * ));
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
var b = _bs[x, y];
Console.Write($"{(b == 0 ? " " : b.ToString()),4}|");
}
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(new string('-', C * ));
} if (ShowPre && Log != null)
{
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(new string('=', ));
Console.WriteLine(); var bs = Log?.data; Console.WriteLine($"方向：{Log?.direction} ");
Console.WriteLine(); Console.WriteLine(new string('-', C * ));
for (int x = ; x < R; x++)
{
for (int y = ; y < C; y++)
{
var b = bs[x, y];
Console.Write($"{(b == 0 ? " " : b.ToString()),4}|");
}
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(new string('-', C * ));
}
} } }
}
Main入口：
static void Main(string[] args)
{
Game.R = ;
Game.C = ; var game = new Game(); while (true)
{
game.Show(); var key = Console.ReadKey();
switch (key.Key)
{
case ConsoleKey.UpArrow:
game.Move(MoveDirection.Up);
break;
case ConsoleKey.DownArrow:
game.Move(MoveDirection.Down);
break;
case ConsoleKey.RightArrow:
game.Move(MoveDirection.Right);
break;
case ConsoleKey.LeftArrow:
game.Move(MoveDirection.Left);
break;
case ConsoleKey.R:
game.ShowPre = !game.ShowPre;
break; }
if (game.State == GameState.None) continue; game.Show(); var res = MessageBox.Show("需要重新开始吗？", game.State == GameState.Succ ? "恭喜你！！！成功过关！！！" : "很遗憾！！！失败了！！！",MessageBoxButtons.YesNo);
if (res == DialogResult.Yes)
{
game.Restart();
continue;
}
break;
} Console.ReadKey();
}
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