Python游戏开发：数字华容道（内附完整代码）

数字华容道是一种经典的智力游戏，源自中国古代的华容道游戏。它的目标是通过滑动数字块，将空格移动到指定位置，从而完成拼图。这款游戏不仅考验玩家的逻辑思维能力，还能锻炼空间想象力和策略规划能力。在数字华容道中，玩家需要将数字从1到16排列成一个4x4的方阵，而空格则可以移动到任何相邻的空位上。

一、游戏实现

游戏的实现基于Python语言，利用Turtle图形库来绘制游戏界面和控制用户交互。Freegames库提供了向量操作，简化了位置和移动的计算。需要用到这些库：

• Python 编程语言
• Turtle 图形库
• Freegames 库（提供向量操作）

二、代码解析

1.初始化和加载

from random import *
from turtle import *
from freegames import floor, vector

tiles = {}
neighbors = [
    vector(100, 0),
    vector(-100, 0),
    vector(0, 100),
    vector(0, -100),
]

def load():
    """Load tiles and scramble."""
    count = 1
    for y in range(-200, 200, 100):
        for x in range(-200, 200, 100):
            mark = vector(x, y)
            tiles[mark] = count
            count += 1
    tiles[mark] = None  # 将最后一个位置设置为空格

    # 随机打乱数字位置1000次
    for count in range(1000):
        neighbor = choice(neighbors)
        spot = mark + neighbor
        if spot in tiles:
            number = tiles[spot]
            tiles[spot] = None
            tiles[mark] = number
            mark = spot

这段代码首先定义了棋盘上的格子和邻居方向，然后通过load函数初始化棋盘上的数字，并随机打乱它们的位置。

2.绘制方格

def square(mark, number):
    """Draw white square with black outline and number."""
    up()
    goto(mark.x, mark.y)
    down()

    color('black', 'white')
    begin_fill()
    for count in range(4):
        forward(99)
        left(90)
    end_fill()

    if number is None:
        return
    elif number < 10:
        forward(20)

    write(number, font=('Arial', 60, 'normal'))

square函数负责绘制每个数字方格，如果是空格则不绘制数字。

3.处理用户点击

def tap(x, y):
    """Swap tile and empty square."""
    x = floor(x, 100)
    y = floor(y, 100)
    mark = vector(x, y)

    for neighbor in neighbors:
        spot = mark + neighbor
        if spot in tiles and tiles[spot] is None:
            number = tiles[mark]
            tiles[spot] = number
            square(spot, number)
            tiles[mark] = None
            square(mark, None)

tap函数处理用户点击事件，当用户点击一个数字时，如果其相邻的空格可以移动，则交换它们的位置。

4.绘制所有方格

def draw():
    """Draw all tiles."""
    for mark in tiles:
        square(mark, tiles[mark])
    update()

draw函数遍历所有方格，并调用square函数进行绘制。

5.主函数

setup(420, 420, 370, 0)
hideturtle()
tracer(False)
load()
draw()
onscreenclick(tap)
done()

主函数设置了Turtle窗口的大小和位置，隐藏了turtle图标，关闭了动画效果，加载了初始状态，绘制了棋盘，并绑定了点击事件。

• load函数中的随机打乱是游戏开始的关键，它确保了每次游戏的初始状态都是不同的。
• tap函数中的交换逻辑是游戏的核心，它处理了用户交互和游戏状态的更新。

三、效果展示

四、完整代码及注释

from random import *  # 导入random模块的所有函数
from turtle import *  # 导入turtle模块的所有函数

from freegames import floor, vector  # 导入floor和vector函数

# 初始化一个字典，用于存储棋盘上的数字
tiles = {}
# 定义棋盘上每个数字块的四个可能移动方向
neighbors = [
    vector(100, 0),  # 向右移动
    vector(-100, 0),  # 向左移动
    vector(0, 100),  # 向下移动
    vector(0, -100),  # 向上移动
]

# 加载棋盘布局并打乱数字顺序
def load():
    """加载棋盘上的数字并进行随机打乱"""
    count = 1  # 计数器，用于给每个数字块编号

    # 遍历棋盘上的所有位置
    for y in range(-200, 200, 100):
        for x in range(-200, 200, 100):
            mark = vector(x, y)  # 将位置坐标转换为向量
            tiles[mark] = count  # 将数字块编号存入字典
            count += 1  # 计数器递增

    # 将最后一个位置设置为空格
    tiles[mark] = None

    # 随机交换数字块1000次，以达到打乱的效果
    for count in range(1000):
        neighbor = choice(neighbors)  # 随机选择一个移动方向
        spot = mark + neighbor  # 计算目标位置

        # 如果目标位置在棋盘上且为空，则交换两个数字块的位置
        if spot in tiles:
            number = tiles[spot]
            tiles[spot] = None
            tiles[mark] = number
            mark = spot  # 更新当前位置

# 绘制数字块
def square(mark, number):
    """绘制白色方块，黑色轮廓，并在其中写上数字"""
    up()  # 提起画笔
    goto(mark.x, mark.y)  # 移动到指定位置
    down()  # 放下画笔

    color('black', 'white')  # 设置画笔颜色为黑色，填充颜色为白色
    begin_fill()  # 开始填充
    for count in range(4):  # 画一个四边形
        forward(99)  # 向前移动99个单位
        left(90)  # 左转90度
    end_fill()  # 结束填充

    # 如果当前位置为空，则不绘制数字
    if number is None:
        return
    # 如果数字小于10，则向前移动一些距离，以便于数字居中显示
    elif number < 10:
        forward(20)

    write(number, font=('Arial', 60, 'normal'))  # 写上数字

# 处理用户点击事件
def tap(x, y):
    """点击时交换数字块和空格的位置"""
    x = floor(x, 100)  # 将x坐标对100取模，得到棋盘上的位置
    y = floor(y, 100)  # 将y坐标对100取模，得到棋盘上的位置
    mark = vector(x, y)  # 将位置坐标转换为向量

    # 遍历所有可能的移动方向
    for neighbor in neighbors:
        spot = mark + neighbor  # 计算目标位置

        # 如果目标位置在棋盘上且为空，则交换两个数字块的位置
        if spot in tiles and tiles[spot] is None:
            number = tiles[mark]  # 保存当前位置的数字
            tiles[spot] = number  # 将数字移动到目标位置
            square(spot, number)  # 绘制移动后的数字
            tiles[mark] = None  # 将当前位置设置为空
            square(mark, None)  # 绘制空格

# 绘制所有数字块
def draw():
    """绘制棋盘上的所有数字块"""
    for mark in tiles:  # 遍历所有位置
        square(mark, tiles[mark])  # 绘制每个位置的数字块
    update()  # 更新屏幕显示

# 初始化Turtle窗口
setup(420, 420, 370, 0)
hideturtle()  # 隐藏turtle图标
tracer(False)  # 关闭动画效果，提高绘制速度

# 加载棋盘布局并开始绘制
load()
draw()

# 绑定点击事件到tap函数
onscreenclick(tap)

# 进入主循环，等待用户操作
done()