《2048》是最近比較流行的一款數字遊戲。原版2048首先在github上發布，原作者是Gabriele Cirulli。它是基于《1024》和《小3傳奇》（Threes!）的玩法開發而成的新型數字遊戲。

遊戲的規則很簡單，你需要控制所有方塊向同一個方向運動，兩個相同數字的方塊撞在一起之後合并成為他們的和，每次操作之後會在空白的方格處随機生成一個2或者4（生成2的概率要大一些），最終得到一個“2048”的方塊就算勝利了。

1、方塊移動和合并算法

主要思想：把遊戲數字面闆抽象成4行4列的二維數組a[4][4]，值為0的位置表示空方塊，其他位置表示對應數字方塊。把每一行同等對待，隻研究一行的移動合并算法，然後可以通過遍曆行來實現所有行的移動合并算法。在一行中，用b[4]表示一行的一位數組，使用兩個下标變量來遍曆列項，這裡使用j和k，其中j總在k的後面，用來尋找k項後面第一個不為0的數字，而k項用于表示當前待比較的項，總是和j項之間隔着若幹個數字0，或者幹脆緊挨着。不失一般性，考慮往左滑動時，初始情況下j等于1，而k等于0，接着判斷j項數字是否大于0，若是，則判斷j項和k項數字的關系，分成3種情況處理，分别是P1: ，P2: b[k]==0和P3: b[k]!=0且b[k]!=b[j]；若否，則j自加1，然後繼續尋找k項後面第一個不為0的數字。其中P1，P2和P3分别對應如下：

P1：b[k]==b[j]，則b[k] = 2 * b[k]（說明兩數合并了），且b[j] = 0（合并之後要将殘留的j項值清零），接着k自加1，然後進行下一次循環。

P2：b[k]==0，則表示b[j]之前全是空格子，此時直接移動b[j]到k的位置，也就是b[k] = b[j]，然後b[j] = 0（移動後将殘留的j項值清零），接着k值不變，然後進行下一次循環。

P3：b[k]!=0且b[k]!=b[j]，則表示兩數不相等且都不為0，此時将兩數靠在一起，也就是b[k 1] = b[j]。接着分兩種小情況，如j!=k 1，則b[j] = 0（移動後将殘留的j項值清零）；若否，則表示兩數原先就靠在一起，則不進行特殊處理（相當于未移動）。接着k字加1，然後進行下一次循環。

2、判斷遊戲是否結束算法

核心思想：遍曆二維數組，看是否存在橫向和縱向兩個相鄰的元素相等，若存在，則遊戲結束，若不存在，則遊戲結束。

3、生成随機數算法

核心思想：根據生成的随機數，對一定的值進行取模，達到生成一定概率的數。在本遊戲中，設定出現2的概率是4的兩倍，于是可以利用系統提供的随機數函數生成一個數，然後對3區域，得到的數若小于2則在遊戲面闆空格處生成一個2，若餘數等于2，則生成4。在選擇将在哪一個空格出生成數的時候，也是根據系統提供的随機函數生成一個數，然後對空格數取餘，然後在第餘數個空格出生成數字。

4、繪制界面的算法

核心思想：利用系統提供的控制台界面清屏功能，達到刷新界面的效果，利用控制制表符位置，達到繪制遊戲數字面闆的效果。

由于繪制界面不算是本遊戲的本質，且代碼段相對較長，所以算法描述在這裡省略，讀者可以參考完整源代碼。

#include <stdio.h> #include <time.h> /* 包含設定随機數種子所需要的time()函數 */ #include <conio.h> /* 包含Windows平台上完成輸入字符不帶回顯和回車确認的getch()函數 */ #include <windows.h> /* 包含Windows平台上完成設定輸出光标位置達到清屏功能的函數 */ void start_game(); /* 開始遊戲 */ void reset_game(); /* 重置遊戲 */ /* 往左右上下四個方向移動 */ void move_left(); void move_right(); void move_up(); void move_down(); void refresh_show(); /* 刷新界面顯示 */ void add_rand_num(); /* 生成随機數，本程序中僅生成2或4，概率之比設為2:1 */ void check_game_over(); /* 檢測是否輸掉遊戲，設定遊戲結束标志 */ int get_null_count(); /* 獲取遊戲面闆上空位置數量 */ int board[4][4]; /* 遊戲數字面闆，抽象為二維數組 */ int score; /* 遊戲的分 */ int best; /* 遊戲最高分 */ int if_need_add_num; /* 是否需要生成随機數标志，1表示需要，0表示不需要 */ int if_game_over; /* 是否遊戲結束标志，1表示遊戲結束，0表示正常 */ /* main函數 函數定義 */ int main() { start_game(); } /* 開始遊戲 函數定義 */ void start_game() { reset_game(); char cmd; while (1) { cmd = getch(); /* 接收标準輸入流字符命令 */ if (if_game_over) /* 判斷是否已經輸掉遊戲 */ { if (cmd == 'y' || cmd == 'Y') /* 重玩遊戲 */ { reset_game(); continue; } else if (cmd == 'n' || cmd == 'N') /* 退出 */ { return; } else { continue; } } if_need_add_num = 0; /* 先設定默認需要生成随機數，需要時再設定為1 */ switch (cmd) /* 命令解析，w，s，a，d字符代表上下左右命令 */ { case 'a': case 'A': case 75 : move_left(); break; case 's': case 'S': case 80 : move_down(); break; case 'w': case 'W': case 72 : move_up(); break; case 'd': case 'D': case 77 : move_right(); break; } score > best ? best = score : 1; /* 打破得分紀錄 */ if (if_need_add_num) /* 默認為需要生成随機數時也同時需要刷新顯示，反之亦然 */ { add_rand_num(); refresh_show(); } } } /* 重置遊戲 函數定義 */ void reset_game() { score = 0; if_need_add_num = 1; if_game_over = 0; /* 了解到遊戲初始化時出現的兩個數一定會有個2，所以先随機生成一個2，其他均為0 */ int n = rand() % 16; for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 0; j < 4; j ) { board[i][j] = (n-- == 0 ? 2 : 0); } } /* 前面已經生成了一個2，這裡再生成一個随機的2或者4，且設定生成2的概率是4的兩倍 */ add_rand_num(); /* 在這裡刷新界面并顯示的時候，界面上已經默認出現了兩個數字，其他的都為空（值為0） */ system("cls"); refresh_show(); } /* 生成随機數 函數定義 */ void add_rand_num() { srand(time(0)); int n = rand() % get_null_count();/* 确定在何處空位置生成随機數 */ for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 0; j < 4; j ) { if (board[i][j] == 0 && n-- == 0) /* 定位待生成的位置 */ { board[i][j] = (rand() % 3 ? 2 : 4);/* 确定生成何值，設定生成2的概率是4的概率的兩倍 */ return; } } } } /* 獲取空位置數量 函數定義 */ int get_null_count() { int n = 0; for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 0; j < 4; j ) { board[i][j] == 0 ? n : 1; } } return n; } /* 檢查遊戲是否結束 函數定義 */ void check_game_over() { for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 0; j < 3; j ) { /* 橫向和縱向比較挨着的兩個元素是否相等，若有相等則遊戲不結束 */ if (board[i][j] == board[i][j 1] || board[j][i] == board[j 1][i]) { if_game_over = 0; return; } } } if_game_over = 1; } /* * 如下四個函數，實現上下左右移動時數字面闆的變化算法 * 左和右移動的本質一樣，區别僅僅是列項的遍曆方向相反 * 上和下移動的本質一樣，區别僅僅是行項的遍曆方向相反 * 左和上移動的本質也一樣，區别僅僅是遍曆時行和列互換 */ /* 左一 函數定義 */ void move_left() { /* 變量i用來遍曆行項的下标，并且在移動時所有行相互獨立，互不影響 */ for (int i = 0; i < 4; i ) { /* 變量j為列下标，變量k為待比較（合并）項的下标，循環進入時k<j */ for (int j = 1, k = 0; j < 4; j ) { if (board[i][j] > 0) /* 找出k後面第一個不為空的項，下标為j，之後分三種情況 */ { if (board[i][k] == board[i][j]) /* 情況1：k項和j項相等，此時合并方塊并計分 */ { score = board[i][k ] <<= 1; board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; /* 需要生成随機數和刷新界面 */ } else if (board[i][k] == 0) /* 情況2：k項為空，則把j項賦值給k項，相當于j方塊移動到k方塊 */ { board[i][k] = board[i][j]; board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; } else /* 情況3：k項不為空，且和j項不相等，此時把j項賦值給k 1項，相當于移動到k 1的位置 */ { board[i][ k] = board[i][j]; if (j != k) /* 判斷j項和k項是否原先就挨在一起，若不是則把j項賦值為空（值為0） */ { board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; } } } } } } /* 右移 函數定義 */ void move_right() { /* 仿照左移操作，區别僅僅是j和k都反向遍曆 */ for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 2, k = 3; j >= 0; j--) { if (board[i][j] > 0) { if (board[i][k] == board[i][j]) { score = board[i][k--] <<= 1; board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; } else if (board[i][k] == 0) { board[i][k] = board[i][j]; board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; } else { board[i][--k] = board[i][j]; if (j != k) { board[i][j] = 0; if_need_add_num = 1; } } } } } } /* 上衣 函數定義 */ void move_up() { /* 仿照左移操作，區别僅僅是行列互換後遍曆 */ for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 1, k = 0; j < 4; j ) { if (board[j][i] > 0) { if (board[k][i] == board[j][i]) { score = board[k ][i] <<= 1; board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } else if (board[k][i] == 0) { board[k][i] = board[j][i]; board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } else { board[ k][i] = board[j][i]; if (j != k) { board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } } } } } } /* 下移 函數定義 */ void move_down() { /* 仿照左移操作，區别僅僅是行列互換後遍曆，且j和k都反向遍曆 */ for (int i = 0; i < 4; i ) { for (int j = 2, k = 3; j >= 0; j--) { if (board[j][i] > 0) { if (board[k][i] == board[j][i]) { score = board[k--][i] <<= 1; board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } else if (board[k][i] == 0) { board[k][i] = board[j][i]; board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } else { board[--k][i] = board[j][i]; if (j != k) { board[j][i] = 0; if_need_add_num = 1; } } } } } } /* 刷新界面 函數定義 */ void refresh_show() { /* 重設光标輸出位置方式清屏可以減少閃爍，system("cls")為備用清屏命令，均為Windows平台相關*/ COORD pos = {0, 0}; SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), pos); printf("\n\n\n\n"); printf(" GAME: 2048 SCORE: d BEST: d\n", score, best); printf(" --------------------------------------------------\n\n"); /* 繪制表格和數字 */ printf(" ┌──┬──┬──┬──┐\n"); for (int i = 0; i < 4; i ) { printf(" │"); for (int j = 0; j < 4; j ) { if (board[i][j] != 0) { if (board[i][j] < 10) { printf(" %d │", board[i][j]); } else if (board[i][j] < 100) { printf(" %d │", board[i][j]); } else if (board[i][j] < 1000) { printf(" %d│", board[i][j]); } else if (board[i][j] < 10000) { printf("M│", board[i][j]); } else { int n = board[i][j]; for (int k = 1; k < 20; k ) { n >>= 1; if (n == 1) { printf("2^d│", k); /* 超過四位的數字用2的幂形式表示，如2^13形式 */ break; } } } } else printf(" │"); } if (i < 3) { printf("\n ├──┼──┼──┼──┤\n"); } else { printf("\n └──┴──┴──┴──┘\n"); } } printf("\n"); printf(" --------------------------------------------------\n"); printf(" W↑ A← →D ↓S"); if (get_null_count() == 0) { check_game_over(); if (if_game_over) /* 判斷是否輸掉遊戲 */ { printf("\r GAME OVER! TRY THE GAME AGAIN? [Y/N]"); } } }

效果示例：

希望大家能夠很好地利用所學知識完成本項目！

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