项目21：简易逻辑拼图 — 《跟着小王学Python·新手》

《跟着小王学Python》 是一套精心设计的Python学习教程，适合各个层次的学习者。本教程从基础语法入手，逐步深入到高级应用，以实例驱动的方式，帮助学习者逐步掌握Python的核心概念。通过开发游戏、构建Web应用、编写网络爬虫、制作桌面软件等多样化项目，学习者可以深入理解并实践Python知识。每周更新1至2篇内容，旨在助力学习者成长为全栈工程师。


文章目录

  • 项目21：简易逻辑拼图 --- 《跟着小王学Python·新手》
  • 目标
  • 功能
  • 设计
  • 数据结构
  • 界面设计
  • 功能流程
  • 详细设计
  • 实现步骤
  • 代码实现
  • 测试
  • 注意事项
  • 小结


项目21：简易逻辑拼图 --- 《跟着小王学Python·新手》_java

目标

本项目旨在为Python新手提供一个简易的逻辑拼图游戏，通过完成这个项目，学习者可以掌握基本的Python编程技巧，包括条件判断、循环控制、函数定义等。同时，通过JavaPub博主的分享，我们能够学习到更多实用的编程知识和技巧。

功能

  • 用户输入：用户可以输入拼图的初始状态和目标状态。
  • 自动检查：程序能够自动检查拼图是否已经完成。
  • 随机打乱：程序能够随机打乱拼图，为用户开始新的游戏。
  • 用户操作：用户可以通过键盘输入来移动拼图块。

设计

数据结构

我们使用二维数组来表示拼图的状态，其中0表示空格，其他数字表示拼图块的编号。

界面设计

  • 使用控制台输出拼图的当前状态。
  • 使用*表示空格，使用数字1-N表示拼图块。

功能流程

  1. 初始化拼图状态。
  2. 随机打乱拼图。
  3. 显示拼图状态。
  4. 用户输入移动指令。
  5. 检查拼图是否完成。
  6. 重复步骤3-5直到拼图完成。

详细设计

  • 初始化：创建一个N x N的二维数组，将数字1-N随机填充，0放在一个随机位置。
  • 打乱：随机交换数组中的元素，直到没有相邻的数字相邻。
  • 显示：将二维数组转换为字符串并输出。
  • 移动：根据用户输入，交换相邻的拼图块和空格。
  • 检查完成：检查数组是否已经按照目标状态排列。

实现步骤

  1. 导入必要的模块。
  2. 定义拼图的初始状态和目标状态。
  3. 实现随机打乱函数。
  4. 实现显示拼图函数。
  5. 实现用户输入处理函数。
  6. 实现检查拼图完成函数。
  7. 循环执行游戏逻辑。

代码实现

import random

# 定义拼图大小
N = 3

# 目标状态
goal_state = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 0]  # 0 表示空格
]

# 初始化拼图状态
def init_puzzle():
    puzzle = list(goal_state)
    zero_index = None
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            if puzzle[i][j] == 0:
                zero_index = (i, j)
    return puzzle, zero_index

# 随机打乱拼图
def shuffle_puzzle(puzzle, zero_index):
    moves = 100
    for _ in range(moves):
        i, j = zero_index
        directions = [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]  # 上下左右
        random.shuffle(directions)
        for di, dj in directions:
            ni, nj = i + di, j + dj
            if 0 <= ni < N and 0 <= nj < N:
                puzzle[i][j], puzzle[ni][nj] = puzzle[ni][nj], puzzle[i][j]
                zero_index = (ni, nj)
                break
    return puzzle, zero_index

# 显示拼图
def print_puzzle(puzzle):
    for row in puzzle:
        print(' '.join(str(x) if x != 0 else '*' for x in row))
    print()

# 用户输入处理
def move_puzzle(puzzle, zero_index, direction):
    di, dj = direction
    ni, nj = zero_index[0] + di, zero_index[1] + dj
    if 0 <= ni < N and 0 <= nj < N:
        puzzle[zero_index[0]][zero_index[1]], puzzle[ni][nj] = puzzle[ni][nj], puzzle[zero_index[0]][zero_index[1]]
        zero_index = (ni, nj)
    return puzzle, zero_index

# 检查拼图是否完成
def is_solved(puzzle, goal_state):
    return puzzle == goal_state

# 主游戏循环
def play_puzzle():
    puzzle, zero_index = init_puzzle()
    puzzle, zero_index = shuffle_puzzle(puzzle, zero_index)
    print("初始状态：")
    print_puzzle(puzzle)
    
    while not is_solved(puzzle, goal_state):
        print("当前状态：")
        print_puzzle(puzzle)
        move = input("请输入移动方向（w/a/s/d）：")
        puzzle, zero_index = move_puzzle(puzzle, zero_index, {'w': (-1, 0), 'a': (0, -1), 's': (1, 0), 'd': (0, 1)}[move])
    
    print("恭喜，拼图完成！")

# 运行游戏
if __name__ == "__main__":
    play_puzzle()

测试

  • 测试拼图初始化是否正确。
  • 测试随机打乱功能是否有效。
  • 测试用户输入处理是否正确。
  • 测试拼图是否能够在用户操作后正确显示。
  • 测试拼图完成检查是否准确。

注意事项

  • 确保拼图大小N是奇数，以保证有且仅有一个空格。
  • 用户输入的处理需要考虑边界情况，避免数组越界。
  • 随机打乱函数需要确保拼图块不会相邻。

小结

通过本项目，我们学习了如何使用Python实现一个简易的逻辑拼图游戏。从设计到实现，每一步都是对Python编程技能的锻炼。同时，通过JavaPub博主的分享，我们也能够获得更多的编程知识和技巧。希望这个项目能够帮助新手快速入门Python编程。