前言

华容道游戏是一个历史悠久的经典游戏，玩法就是将已经打乱的数字重新调整顺序，使其成为正序排列

正好昨天一个朋友的python老师留下了这道华容道的题目，今天就来学习一下吧

注意！！！

以下内容不包含多类库或者框架等多种小白难以接受的知识，所以很适合刚刚开始学编程的同学

话不多说，我们开始吧！

①游戏数据的构建

假设你想玩一个n阶的数字华容道，那么展示在你面前的将是n*n个数字方块，意味着我们要生成n*n个内存来储存数据

在C++中我们用int指针数组储存这n*n个数据，在python中我们也沿袭，用列表来储存这n*n个数据

创建列表对象

array=[]   #创建列表对象

那么n从哪里来呢，当然是玩家输入啊，所以我们用一个名为index变量来记录玩家输入的阶数（有大用处）

其次我们还需要设置一个简单的纠错机制来保证输入的阶数合法

index=0   #初始化index,使它为int整型变量
while index <= 0:   #进入while循环
    print("请输入阶数：")
    index=int(input(index))   #input输入进来的是str类型，需要转换成int类型
    if type(type(index)==int and index >0):   #要求输入的是个整数，并且阶数大于0
        break   #如果是合法输入，则跳出循环

②游戏数据初始化

这一步的关键问题使——如何随机生成一组0~index**2（index**2=index*index）的随机数值，并且保证不重复

大部分人（包括我）第一时间想到的是把生成的随机数直接赋值给列表元素，但如果那样一定会重复

不妨先生成一个顺序的表，让array[0]=’0′,array[1]=’1′,array[2]=’2’…………，其中的0就是‘空’

然后再把它们打乱，怎么打乱呢？我的做法是让array里的元素与array列表中随机一个元素互换数值，换来换去就变成一组不重复的随机数了

import random   #加载random库
for i in range(index**2):   #初始化成顺序值
    array.append(str(i))   #把顺序值添加进array列表，注意类型转换成str
for i in range(index**2):   #交换变量
    pos=random.randint(0,index**2-1)   #确定交换的位置
    x=array[i]   #x是中间变量
    array[i]=array[pos]   
    array[pos]=x

random库里的randint()函数可以生成指定范围内的int随机数

random.randint(0,index**2-1)可以生成[0,index**2-1]范围随机数

随机数问题可以参考这篇博客

③函数speak()输出游戏界面

我们想要的界面是这样的

array列表里有index*index个数据，我们需要逐个输出他们，并且每输出index个变量就要换行

def speak():
    for i in range(index**2):
        if array[i]=='0':   #如果变量值是0，输出空格
            print("".ljust(4),end="")   #end避免了自动换行
        else:
            print(array[i].ljust(4),end="")   
        if(i%index==index-1):   #确定换行条件
            print("\n")

这里的str.ljust(4)是字符串输出填充函数，就是在输出时会自动填充成4个字符

如果array[i]是’7’，输出的是’   7’（前面填充了3个空格）

如果array[i]是’14’，输出的是’  14’（前面填充了2个空格）

填充函数问题可以参考这篇博客

④函数isCorrect()判断游戏是否结束

不妨先来想一想，什么时候游戏可以判定为结束？是不是这样（假设index=2）

那就是除了最后一个元素外，array[0]=1,array[1]=2,array[2]=3…………array[i]=i+1

如果条件达到，返回布尔值True表示游戏结束，反之则返回False表示游戏未结束

def isCorrect():
    for i in range(index**2-1):
        if array[i]!=str(i+1):
            return False
    return True

⑤函数whereBlank()寻找’0’（空白格）

这个函数用于逐个检索array列表中的元素，找到值为’0’的元素，并返回它的下标（也就是地址）

def whereBlank():
    for i in range(index**2):
        if array[i]=='0':
            return i

⑥函数move()进行数字移动

在这个函数里，我们要接收玩家的操作数据，不妨规定↑(w)↓(s)←(a)→(d)

移动的过程实质上是一个变量交换的过程，和前面一样，定义一个x作为中间变量进行相似操作

这一步最关键地方在于如何设立纠错机制

（s）向下移动，空白格的上方格子必须在界面内，即(whereBlank() – index) >= 0

（w）向上移动，空白格的下方格子必须在界面内，即(whereBlank() + index) < index**2

（d）向右移动，空白格左侧格子必须在界面内，即(whereBlank() – 1) >= 0，而且必须与它相邻（不可以跨行移动），即whereBlank() % index != 0

（a）向左移动，空白格右侧格子必须在界面内，即(whereBlank() + 1) < index**2，而且必须与它相邻（不可以跨行移动），即whereBlank() + 1) % index != 0

我使用了双重否定的while条件判断式，即只要有一个达到正确输入的条件，循环就会结束

def move():
    option=''   #定义字符串变量option
    #输入纠错机制
    while ((option == 's' and (whereBlank() - index) >= 0) or (option == 'w' and (whereBlank() + index) < index**2) or (option == 'd' and (whereBlank() - 1) >= 0 and whereBlank() % index != 0) or (option == 'a' and (whereBlank() + 1) < index**2 and (whereBlank() + 1) % index != 0))==False:
        print("请输入移动方向↑(w)↓(s)←(a)→(d)——",end="")
        option=input(option)   #input本身就是str,无需类型转换
    if option=='w':   #向上移动
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos+index]
        array[pos+index]=x
    elif option=='s':   #向下移动
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos-index]
        array[pos-index]=x
    elif option=='a':   #向左移动
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos+1]
        array[pos+1]=x
    elif option=='d':   #向右移动
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos-1]
        array[pos-1]=x

⑦函数play()进行游戏

这个函数会调用上面创建的几个函数，进行游戏

只要isCorrect()返回值不为True，就代表游戏未完成，则继续执行while循环

一次while循环包括打印新的游戏界面（speak）和玩家操作（move）两部分

def play():
    speak()
    while(isCorrect()!=True):
        move()
        speak()
    print("成功")

定义完成后，直接调用play()函数即可开始游戏

play()

⑧完整代码

#Author:Mitchell
#Date:2021.3.14

array=[]

index=0
while index <= 0:
    print("请输入阶数：")
    index=int(input(index))
    if type(type(index)==int and index >0):
        break

import random
for i in range(index**2):
    array.append(str(i))
for i in range(index**2):
    pos=random.randint(0,index**2-1)
    x=array[i]
    array[i]=array[pos]
    array[pos]=x



def speak():
    for i in range(index**2):
        if array[i]=='0':
            print("".ljust(4),end="")
        else:
            print(array[i].ljust(4),end="")
        if(i%index==index-1):
            print("\n")

def isCorrect():
    for i in range(index**2-1):
        if array[i]!=str(i+1):
            return False
    return True

def whereBlank():
    for i in range(index**2):
        if array[i]=='0':
            return i

def move():
    option=''
    while ((option == 's' and (whereBlank() - index) >= 0) or (option == 'w' and (whereBlank() + index) < index**2) or (option == 'd' and (whereBlank() - 1) >= 0 and whereBlank() % index != 0) or (option == 'a' and (whereBlank() + 1) < index**2 and (whereBlank() + 1) % index != 0))==False:
        print("请输入移动方向↑(w)↓(s)←(a)→(d)——",end="")
        option=input(option)
    if option=='w':
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos+index]
        array[pos+index]=x
    elif option=='s':
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos-index]
        array[pos-index]=x
    elif option=='a':
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos+1]
        array[pos+1]=x
    elif option=='d':
        pos=whereBlank()
        x=array[pos]
        array[pos]=array[pos-1]
        array[pos-1]=x

def play():
    speak()
    while(isCorrect()!=True):
        move()
        speak()
    print("成功")

play()

⑨小拓展：让游戏界面更生动

我们可以尝试优化一下我们的游戏界面，比如像这样是不是更有感觉呢？

做到这个其实并不难，只要稍微修改一下speak()函数即可

def speak():
    print("_____"*index,"_\n",sep="")   
    for i in range(index**2):
        if(i%index==0):
            print('|',end="")
        if array[i]=='0':
            print("".center(4),end="|")
        else:
            print(array[i].center(4),end="|")
        if(i%index==index-1):
            print("\n_","_____"*index,"\n",sep="")

str.center()也是字符填充函数，填充的同时可以让字符居中输出

sep=””表示如果一个print中有多个变量需要打印，每个变量中间不进行间隔（否则默认间隔一个空格）