150行代码实现图形化数独游戏
Github地址，欢迎各位大佬们fork、star啥的，感谢；
今天闲着没事干，以前做过html+js版的数独，这次做个python版本的，界面由pygame完成，数独生成由递归算法实现，由shuffle保证每次游戏都是不一样的情况，have fun；
功能列表：
- 图形化的数独游戏；
- python实现，依赖pygame库；
- 随机生成游戏，每次运行都不一样；
- 数字填入后的正确性判断以及颜色提示；
- 显示剩余需填入的空格，已经操作的次数；
- 难度可选，通过修改需要填入的空的数量；
游戏界面
初始界面
过程中界面
运行方式
python main.py 15
这里的15表示需要填入的空格数量为15，理论上这个值越大，难度就越高，大家可以随机调整，或者设置容易、简单、困难、地狱等对应不同的值即可，很方便修改；
程序分析
界面部分
这部分很简单的通过pygame来实现，主要使用了其中的主循环、鼠标键盘监听、画矩形线条、字体、颜色控制等，理解起来很容易，对于这部分不太熟悉的同学，这样理解就好：pygame的主循环中一方面负责接收用户输入，一般就是鼠标和键盘，另一方面负责实时更新界面显示内容；
对于界面上各部分内容的绘制的函数封装
# 绘制背景部分，这里就是9*9的九宫格
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)
# 将用户选中的各自背景改为蓝色块表示选中
def draw_choose():
pygame.draw.rect(screen,COLORS[\'blue\'],(cur_j*100+5,cur_i*100+5,100-10,100-10),0)
# 绘制九宫格中的数字，包括本来就有的，以及用户填入的，本来就在的用灰色，用户填入的如何合法则为绿色，否则为红色，是一种提示
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))
# 绘制最下方的当前空格子数量以及用户的操作数量
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))
主循环中对上述函数的调用以及鼠标键盘事件处理
# 主循环，负责监听鼠标键盘时间，以及刷新界面内容，以及检查是否赢得了游戏
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()
生成表示数独的二维数组
相对于界面部分，这部分在逻辑上要难一些，思路以递归为核心，辅以随机性，得到一个每次生成都不一致的数独游戏，生成思路简单描述如下：
- 遍历每个空格，填入目前为止合法的数字；
- 如果有数字可以填入，则继续向下一个空格；
- 如果没有数字可以填入，表示之前的数字有问题，则结束递归；
- 当递归到最后一个格子的下一个时，表示已经生成完毕，返回即可；
- 这个过程中对1~9这九个数字的遍历数字会经过shuffle处理，保证随机性而不是每次都得到同一个合法的数独数组；
生成过程代码
递归的一个优势是通常代码都很短，当然阅读性不强，欢迎大佬们改为循环；
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
随机覆盖数独数组中的N个位置
- matrix_all表示整个数独数组
- matrix_blank表示部分被替换为0的用于显示的数组
- blank_ij表示被覆盖位置的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
最后附上全部代码
大家也可以直接从我的Github仓库fork下来直接运行；
main.py：主流程+界面+执行
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：生成数独数组部分
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)))
总结
如果刻意减少代码的话，实际可以控制在100行以内，不过也没有这个必要，不过这也充分展示了python的强大，在很短的时间和空间上完成一些看似复杂的工作，这个例子供一些同学上手python个人觉得还是不错的，没有太复杂的用法，对界面开发有一点点了解，对递归有一些理解基本就能完全掌握这份代码，希望大家玩的开心，挑战一下50个空格呗，哈哈，反正我没通过，太难了。。。。
最后
大家可以到我的Github上看看有没有其他需要的东西，目前主要是自己做的机器学习项目、Python各种脚本工具、有意思的小项目以及Follow的大佬、Fork的项目等：
https://github.com/NemoHoHaloAi