Python游戏开发：数字华容道（内附完整代码）

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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, vectortiles = {}
neighbors = [vector(100, 0),vector(-100, 0),vector(0, 100),vector(0, -100),
]def load():"""Load tiles and scramble."""count = 1for y in range(-200, 200, 100):for x in range(-200, 200, 100):mark = vector(x, y)tiles[mark] = countcount += 1tiles[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 + neighborif spot in tiles:number = tiles[spot]tiles[spot] = Nonetiles[mark] = numbermark = 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:returnelif 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。
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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 + neighborif spot in tiles and tiles[spot] is None:number = tiles[mark]tiles[spot] = numbersquare(spot, number)tiles[mark] = Nonesquare(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。
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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

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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] = Nonetiles[mark] = numbermark = 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()