Question

一、实验说明

1. 环境登录

无需密码自动登录，系统用户名 shiyanlou。

2. 环境介绍

本实验环境采用带桌面的 Ubuntu Linux 环境，实验中会用到桌面上的程序：

1. LX 终端（LXTerminal）：Linux 命令行终端，打开后会进入 Bash 环境，可以使用 Linux 命令。
2. GVim：非常好用的编辑器，最简单的用法可以参考课程 Vim 编辑器 。

3.环境使用

使用 GVim 编辑器输入实验所需的代码及文件，使用 LX 终端（LXTerminal）运行所需命令进行操作。 实验报告可以在个人主页中查看，其中含有每次实验的截图及笔记，以及每次实验的有效学习时间（指的是在实验桌面内操作的时间，如果没有操作，系统会记录为发呆时间）。这些都是您学习的真实性证明。

4. 项目介绍

这次我们的项目是 2048 游戏，也是一个非常热门的游戏。

最终效果图是这样的：

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• C 语言入门教程

二、项目准备

1. 基础知识

我们的项目用到了一点数据结构的知识，还涉及到了 linux 的一些系统调用，有助于我们加深对 linux 下的程序设计的深入理解。此外，我们还用了一个文本界面的屏幕绘图库 ncurses，编译时需要加上 -lcurses 选项。

安装 ncurses 库

sudo apt-get install libncurses5-dev

2. 设计思路

我们的 2048 游戏里最关键的就是消掉方块和在屏幕任意位置输出数据。后者通过 ncurses 库可以轻松实现，前者就需要我们开动脑筋了。

三、 基础工作

让我们先来完成一些基础工作，首先是头文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <curses.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

还需要几个全局变量：

// 4*4 方格
int a[4][4] = {0};
// 方格里空格的个数
int empty;
int old_y, old_x;

为了调用起来方便，我们先声明一下我们定义的函数:

void draw();
void play();
void init();
void draw_one(int y, int x);
void cnt_value(int *new_y, int *new_x);
int game_over();
int cnt_one(int y, int x);

四、main 函数

先看看代码：

int main()
{
  init();
  play();
  endwin();

  return 0;
}

我们在 main 里先做好初始化，然后就进入 play 子函数。

下面看一下 init 函数：

void init()
{
  int x, y;

  initscr();
  cbreak();
  noecho();
  curs_set(0);

  empty = 15;
  srand(time(0));
  x = rand() % 4;
  y = rand() % 4;
  a[y][x] = 2;
  draw();
}

init 函数首先初始化屏幕，在方格中随机生成一个位置并放入数字 2。

然后绘制方格，draw 函数代码如下：

void draw()
{
  int n, m, x, y;
  char c[4] = {'0', '0', '0', '0'};

  clear();
  for(n = 0; n < 9; n += 2)   //横线
    for(m = 0; m < 21; m++) {
      move(n, m);
      addch('-');
      refresh();
    }
  for(m = 0; m < 22; m += 5)  //竖线
    for(n = 1; n < 8; n++) {
      move(n, m);
      addch('|');
      refresh();
    }
  for(y = 0; y < 4; y++)   //数字
    for(x = 0; x < 4; x++) {
      draw_one(y, x);
    }
}

其中 draw_one 函数用于绘制单个数字：

void draw_one(int y, int x)
{
  int i, m, k, j;
  char c[4] = {'0', '0', '0', '0'};

  i = a[y][x];
  m = 0;
  do {
    j = i % 10;
    c[m++] = j + '0';
    i = i / 10;
  }while(i > 0);
  m = 0;
  k = (x + 1) * 5 - 1;
  while(c[m] != '0') {
    move(2*y+1, k);
    addch(c[m++]);
    k--;
  }
}

五、play 函数

然后我们看看 play 函数，我们用 wsad 来表示上下左右方向。这次的 play 函数有点长，希望大家耐着性子看下去。其实总体结构很简单，只是比较繁琐。

void play()
{
  int x, y, i, new_x, new_y, tmp;
  int old_empty, move;
  char ch;

  while(1) {
    move = 0;
    old_empty = empty;
    //draw();
    ch = getch();
    switch(ch) {
      case 'A':
      case 'a':
        //从左向右消去相同方块
        for(y = 0; y < 4; y++)
          for(x = 0; x < 4; ) {
            if(a[y][x] == 0) {
              x++;
              continue;
            } else {
              for(i = x + 1; i < 4; i++) {
                if(a[y][i] == 0) {
                  continue;
                }
                else {
                  if(a[y][x] == a[y][i]) {
                    a[y][x] += a[y][i];
                    a[y][i] = 0;
                    x = i + 1;
                    empty++;
                    break;
                  }
                  else {
                    x = i;
                    break;
                  }
                }
              }
              x = i;
            }
          }
        //向左移动方块
        for(y = 0; y < 4; y++)
          for(x = 0; x < 4; x++) {
            if(a[y][x] == 0) {
              continue;
            } else {
              for(i = x; (i > 0) && (a[y][i-1] == 0); i--) {
                a[y][i-1] = a[y][i];
                a[y][i] = 0;
              move = 1;
              }
            }
          }
        break;
      case 'D':
      case 'd':
        //从右向左消去相同方块
        for(y = 0; y < 4; y++)
          for(x = 3; x >= 0; ) {
            if(a[y][x] == 0) {
              x--;
              continue;
            } else {
              for(i = x - 1; i >= 0; i--) {
                if(a[y][i] == 0) {
                  continue;
                } else if(a[y][x] == a[y][i]) {
                  a[y][x] += a[y][i];
                  a[y][i] = 0;
                  x = i - 1;
                  empty++;
                  break;
                } else {
                  x = i;
                  break;
                }
              }
              x = i;
            }
          }
        //向右移动方块
        for(y = 0; y < 4; y++)
          for(x = 3; x >= 0; x--) {
            if(a[y][x] == 0) {
              continue;
            } else {
              for(i = x; (i < 3) && (a[y][i+1] == 0); i++) {
                a[y][i+1] = a[y][i];
                a[y][i] = 0;
              move = 1;
              }
            }
          }
        break;
      case 'W':
      case 'w':
        //从上向下消去相同方块
        for(x = 0; x < 4; x++)
          for(y = 0; y < 4; ) {
            if(a[y][x] == 0) {
              y++;
              continue;
            } else {
              for(i = y + 1; i < 4; i++) {
                if(a[i][x] == 0) {
                  continue;
                } else if(a[y][x] == a[i][x]) {
                  a[y][x] += a[i][x];
                  a[i][x] = 0;
                  y = i + 1;
                  empty++;
                  break;
                } else {
                  y = i;
                  break;
                }
              }
              y = i;
            }
          }
        //向上移动方块
        for(x = 0; x < 4; x++)
          for(y = 0; y < 4; y++) {
            if(a[y][x] == 0) {
              continue;
            } else {
              for(i = y; (i > 0) && (a[i-1][x] == 0); i--) {
                a[i-1][x] = a[i][x];
                a[i][x] = 0;
              move = 1;
              }
            }
          }
        break;
      case 'S':
      case 's':
        //从下向上消去相同方块
        for(x = 0; x < 4; x++)
          for(y = 3; y >= 0; ) {
            if(a[y][x] == 0) {
              y--;
              continue;
            } else {
              for(i = y - 1; i >= 0; i--) {
                if(a[i][x] == 0) {
                  continue;
                } else if(a[y][x] == a[i][x]) {
                  a[y][x] += a[i][x];
                  a[i][x] = 0;
                  y = i -1;
                  empty++;
                  break;
                } else {
                  y = i;
                  break;
                }
              }
              y = i;
            }
          }
        //向下移动方块
        for(x = 0; x < 4; x++)
          for(y = 3; y >= 0; y--) {
            if(a[y][x] == 0) {
              continue;
            } else {
              for(i = y; (i < 3) && (a[i+1][x] == 0); i++) {
                a[i+1][x] = a[i][x];
                a[i][x] = 0;
              move = 1;
              }
            }
          }
        break;
      case 'Q':
      case 'q':
        game_over();
        break;
      default:
        continue;
        break;
    }

    if(empty <= 0)
      game_over();
    draw();
    //生成新方块
    if((empty != old_empty) || (move == 1)) {  //修复了不移动或消除方块也生成新方块的 bug
      do {
        new_x = rand() % 4;
        new_y = rand() % 4;
      }while(a[new_y][new_x] != 0);

      cnt_value(&new_y, &new_x);

      do {
        tmp = rand() % 4;
      }while(tmp == 0 || tmp == 2);
      a[new_y][new_x] = tmp + 1;
      empty--;

      draw_one(new_y, new_x);
    }
  }
}

六、其他部分

下面的函数用于生成新数字的位置，判断方法比较简单。

int cnt_one(int y, int x)
{
  int value = 1;

        if(y - 1 > 0)  
          a[y-1][x] ? 0 : value++;
        if(y + 1 < 4)
          a[y+1][x] ? 0 : value++;
        if(x - 1 >= 0)
          a[y][x-1] ? 0 : value++;
        if(x + 1 < 4)
          a[y][x+1] ? 0 : value++;
        if(y - 1 >= 0 && x - 1 >= 0)
          a[y-1][x-1] ? 0 : value++;
        if(y - 1 >= 0 && x + 1 < 4)
          a[y-1][x+1] ? 0 : value++;
        if(y + 1 < 4 && x - 1 >= 0)
          a[y+1][x-1] ? 0 : value++;
        if(y + 1 < 4 && x + 1 < 4)
          a[y+1][x+1] ? 0 : value++;

  return value;
}

void cnt_value(int *new_y, int *new_x)
{
  int max_x, max_y, x, y, value;
  int max = 0;

  max = cnt_one(*new_y, *new_x);
  for(y = 0; y < 4; y++)
    for(x = 0; x < 4; x++) {
      if(!a[y][x]) {
        value = cnt_one(y, x);
        if(value > max && old_y != y && old_x != x) {  //避免在同一位置反复出现新方块
          *new_y = y;
          *new_x = x;
          old_x = x;
          old_y = y;
          break;
        }
      }
    }
}

游戏结束子函数。

int game_over()
{
  sleep(1);
  endwin();
  exit(0);
}

七、编译

$ gcc 2048.c -o 2048 -lcurses

到此，我们的 2048 游戏就完成了。如果你愿意，可以将简陋的 ASCII 字符换成漂亮的图片，再加上积分牌等等。总之，程序会随着你的想象力越长越大。

八、作业思考

尝试将 2048 改成 4096。