150+行Python程式碼實現帶介面的數獨遊戲
- 2020 年 4 月 3 日
- 筆記
150行程式碼實現圖形化數獨遊戲
Github地址，歡迎各位大佬們fork、star啥的，感謝；
今天閑著沒事幹，以前做過html+js版的數獨，這次做個python版本的，介面由pygame完成，數獨生成由遞歸演算法實現，由shuffle保證每次遊戲都是不一樣的情況，have fun；
功能列表：
- 圖形化的數獨遊戲；
- python實現，依賴pygame庫；
- 隨機生成遊戲，每次運行都不一樣；
- 數字填入後的正確性判斷以及顏色提示；
- 顯示剩餘需填入的空格，已經操作的次數；
- 難度可選，通過修改需要填入的空的數量；
遊戲介面
初始介面
過程中介面
運行方式
python main.py 15 這裡的15表示需要填入的空格數量為15，理論上這個值越大，難度就越高，大家可以隨機調整，或者設置容易、簡單、困難、地獄等對應不同的值即可，很方便修改；
程式分析
介面部分
這部分很簡單的通過pygame來實現，主要使用了其中的主循環、滑鼠鍵盤監聽、畫矩形線條、字體、顏色控制等，理解起來很容易，對於這部分不太熟悉的同學，這樣理解就好：pygame的主循環中一方面負責接收用戶輸入，一般就是滑鼠和鍵盤，另一方面負責實時更新介面顯示內容；
對於介面上各部分內容的繪製的函數封裝
# 繪製背景部分，這裡就是9*9的九宮格 def draw_background(): # white background screen.fill(COLORS['white']) # draw game board pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(300,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(600,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,0,900,300),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,300,900,300),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,600,900,300),5) # 將用戶選中的各自背景改為藍色塊表示選中 def draw_choose(): pygame.draw.rect(screen,COLORS['blue'],(cur_j*100+5,cur_i*100+5,100-10,100-10),0) # 繪製九宮格中的數字，包括本來就有的，以及用戶填入的，本來就在的用灰色，用戶填入的如何合法則為綠色，否則為紅色，是一種提示 def draw_number(): for i in range(len(MATRIX)): for j in range(len(MATRIX[0])): _color = check_color(MATRIX,i,j) if (i,j) in BLANK_IJ else COLORS['gray'] txt = font80.render(str(MATRIX[i][j] if MATRIX[i][j] not in [0,'0'] else ''),True,_color) x,y = j*100+30,i*100+10 screen.blit(txt,(x,y)) # 繪製最下方的當前空格子數量以及用戶的操作數量 def draw_context(): txt = font100.render('Blank:'+str(cur_blank_size)+' Change:'+str(cur_change_size),True,COLORS['black']) x,y = 10,900 screen.blit(txt,(x,y)) 主循環中對上述函數的調用以及滑鼠鍵盤事件處理
# 主循環，負責監聽滑鼠鍵盤時間，以及刷新介面內容，以及檢查是否贏得了遊戲 running = True while running: for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: running = False break elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN: cur_j,cur_i = int(event.pos[0]/100),int(event.pos[1]/100) elif event.type == event.type == pygame.KEYUP: if chr(event.key) in ['1','2','3','4','5','6','7','8','9'] and (cur_i,cur_j) in BLANK_IJ: MATRIX[cur_i][cur_j] = int(chr(event.key)) cur_blank_size = sum([1 if col==0 or col=='0' else 0 for row in MATRIX for col in row]) cur_change_size +=1 # background draw_background() # choose item draw_choose() # numbers draw_number() # point draw_context() # flip pygame.display.flip() # check win or not if check_win(MATRIX_ANSWER,MATRIX): print('You win, smarty ass!!!') break pygame.quit() 生成表示數獨的二維數組
相對於介面部分，這部分在邏輯上要難一些，思路以遞歸為核心，輔以隨機性，得到一個每次生成都不一致的數獨遊戲，生成思路簡單描述如下：
- 遍歷每個空格，填入目前為止合法的數字；
- 如果有數字可以填入，則繼續向下一個空格；
- 如果沒有數字可以填入，表示之前的數字有問題，則結束遞歸；
- 當遞歸到最後一個格子的下一個時，表示已經生成完畢，返回即可；
- 這個過程中對1~9這九個數字的遍曆數字會經過shuffle處理，保證隨機性而不是每次都得到同一個合法的數獨數組；
生成過程程式碼
遞歸的一個優勢是通常程式碼都很短，當然閱讀性不強，歡迎大佬們改為循環；
def shuffle_number(_list): random.shuffle(_list) return _list def check(matrix,i,j,number): if number in matrix[i]: return False if number in [row[j] for row in matrix]: return False group_i,group_j = int(i/3),int(j/3) if number in [matrix[i][j] for i in range(group_i*3,(group_i+1)*3) for j in range(group_j*3,(group_j+1)*3)]: return False return True def build_game(matrix,i,j,number): if i>8 or j>8: return matrix if check(matrix,i,j,number): _matrix = [[col for col in row] for row in matrix] _matrix[i][j] = number next_i,next_j = (i+1,0) if j==8 else (i,j+1) for _number in shuffle_number(number_list): __matrix = build_game(_matrix,next_i,next_j,_number) if __matrix and sum([sum(row) for row in __matrix])==(sum(range(1,10))*9): return __matrix return None 隨機覆蓋數獨數組中的N個位置
- matrix_all表示整個數獨數組
- matrix_blank表示部分被替換為0的用於顯示的數組
- blank_ij表示被覆蓋位置的i和j
def give_me_a_game(blank_size=9): matrix_all = build_game(matrix,0,0,random.choice(number_list)) set_ij = set() while len(list(set_ij))<blank_size: set_ij.add(str(random.choice([0,1,2,3,4,5,6,7,8]))+','+str(random.choice([0,1,2,3,4,5,6,7,8]))) matrix_blank = [[col for col in row] for row in matrix_all] blank_ij = [] for ij in list(set_ij): i,j = int(ij.split(',')[0]),int(ij.split(',')[1]) blank_ij.append((i,j)) matrix_blank[i][j] = 0 return matrix_all,matrix_blank,blank_ij 最後附上全部程式碼
大家也可以直接從我的Github倉庫fork下來直接運行；
main.py：主流程+介面+執行
import sys import pygame from pygame.color import THECOLORS as COLORS from build import print_matrix,give_me_a_game,check def draw_background(): # white background screen.fill(COLORS['white']) # draw game board pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(300,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(600,0,300,900),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,0,900,300),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,300,900,300),5) pygame.draw.rect(screen,COLORS['black'],(0,600,900,300),5) def draw_choose(): pygame.draw.rect(screen,COLORS['blue'],(cur_j*100+5,cur_i*100+5,100-10,100-10),0) def check_win(matrix_all,matrix): if matrix_all == matrix: return True return False def check_color(matrix,i,j): _matrix = [[col for col in row]for row in matrix] _matrix[i][j] = 0 if check(_matrix,i,j,matrix[i][j]): return COLORS['green'] return COLORS['red'] def draw_number(): for i in range(len(MATRIX)): for j in range(len(MATRIX[0])): _color = check_color(MATRIX,i,j) if (i,j) in BLANK_IJ else COLORS['gray'] txt = font80.render(str(MATRIX[i][j] if MATRIX[i][j] not in [0,'0'] else ''),True,_color) x,y = j*100+30,i*100+10 screen.blit(txt,(x,y)) def draw_context(): txt = font100.render('Blank:'+str(cur_blank_size)+' Change:'+str(cur_change_size),True,COLORS['black']) x,y = 10,900 screen.blit(txt,(x,y)) if __name__ == "__main__": # init pygame pygame.init() # contant SIZE = [900,1000] font80 = pygame.font.SysFont('Times', 80) font100 = pygame.font.SysFont('Times', 90) # create screen 500*500 screen = pygame.display.set_mode(SIZE) # variable parameter cur_i, cur_j = 0,0 cur_blank_size = int(sys.argv[1]) cur_change_size = 0 # matrix abount MATRIX_ANSWER,MATRIX,BLANK_IJ = give_me_a_game(blank_size=cur_blank_size) print(BLANK_IJ) print_matrix(MATRIX) # main loop running = True while running: for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: running = False break elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN: cur_j,cur_i = int(event.pos[0]/100),int(event.pos[1]/100) elif event.type == event.type == pygame.KEYUP: if chr(event.key) in ['1','2','3','4','5','6','7','8','9'] and (cur_i,cur_j) in BLANK_IJ: MATRIX[cur_i][cur_j] = int(chr(event.key)) cur_blank_size = sum([1 if col==0 or col=='0' else 0 for row in MATRIX for col in row]) cur_change_size +=1 # background draw_background() # choose item draw_choose() # numbers draw_number() # point draw_context() # flip pygame.display.flip() # check win or not if check_win(MATRIX_ANSWER,MATRIX): print('You win, smarty ass!!!') break pygame.quit() build.py：生成數獨數組部分
import random def print_matrix(matrix): print('—'*19) for row in matrix: print('|'+' '.join([str(col) for col in row])+'|') print('—'*19) def shuffle_number(_list): random.shuffle(_list) return _list def check(matrix,i,j,number): if number in matrix[i]: return False if number in [row[j] for row in matrix]: return False group_i,group_j = int(i/3),int(j/3) if number in [matrix[i][j] for i in range(group_i*3,(group_i+1)*3) for j in range(group_j*3,(group_j+1)*3)]: return False return True def build_game(matrix,i,j,number): if i>8 or j>8: return matrix if check(matrix,i,j,number): _matrix = [[col for col in row] for row in matrix] _matrix[i][j] = number next_i,next_j = (i+1,0) if j==8 else (i,j+1) for _number in shuffle_number(number_list): #_matrixs.append(build_game(_matrix,next_i,next_j,_number)) __matrix = build_game(_matrix,next_i,next_j,_number) if __matrix and sum([sum(row) for row in __matrix])==(sum(range(1,10))*9): return __matrix #return _matrixs return None def give_me_a_game(blank_size=9): matrix_all = build_game(matrix,0,0,random.choice(number_list)) set_ij = set() while len(list(set_ij))<blank_size: set_ij.add(str(random.choice([0,1,2,3,4,5,6,7,8]))+','+str(random.choice([0,1,2,3,4,5,6,7,8]))) matrix_blank = [[col for col in row] for row in matrix_all] blank_ij = [] for ij in list(set_ij): i,j = int(ij.split(',')[0]),int(ij.split(',')[1]) blank_ij.append((i,j)) matrix_blank[i][j] = 0 return matrix_all,matrix_blank,blank_ij number_list = [1,2,3,4,5,6,7,8,9] matrix = [([0]*9) for i in range(9)] if __name__ == "__main__": print_matrix(build_game(matrix,0,0,random.choice(number_list))) 總結
如果刻意減少程式碼的話，實際應該控制在100行以內，這也充分表達了python的強大，確實可以在很短的時間內完成一些看似複雜的工作，這個例子供一些同學上手python個人覺得還是不錯的，沒有太複雜的用法，對介面開發有一點點了解，對遞歸有一些理解基本就能完全掌握這份程式碼，希望大家玩的開心，挑戰一下50個空格唄，哈哈，反正我沒通過，太難了。。。。
最後
大家可以到我的Github上看看有沒有其他需要的東西，目前主要是自己做的機器學習項目、Python各種腳本工具、有意思的小項目以及Follow的大佬、Fork的項目等：
https://github.com/NemoHoHaloAi
