详解matlab之简易2048制作

Posted 2020-09-10

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了详解matlab之简易2048制作相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

详解matlab之简易2048制作

详解matlab之简易2048制作

一）：制作之前

小游戏2048出来也算很久了，基本上大家都知道，通俗易懂，玩法也很简单，前几天兴趣来了，通过matlab小做了一下，并做成了gui界面，总的来说基本功能是实现了，还是挺有意思的。

好吧，下面来说说具体实现过程。虽然不是专业做游戏的，但是想想，做一个游戏或者编一个程序，首先得有框架，或者大体实现思路，第一步该干啥，下一步，等等等等，最后实现了。这之中先不管具体到某一步能不能实现，总的架构得有。之后才是具体到某一步，分析合理性以及解决办法。比如像这个游戏，你就得考虑一下几点吧：

（1）关于初始化：

初始化简单，生成最初的数字2吧，一般是生成2个2，那么生成的位置呢？肯定是随机的，也就是16个位置随机挑两个位置放2。

（2）运行时出现2的位置问题

那么在每次执行一次上下左右以后，整个游戏方格中必须出现一个新的2吧，那么这个2出现在哪里？首先得是空余的位置，然后是在这些空余位置里随机放吧。

（3）移动方向问题

自然这个问题是这个游戏的关键。这个游戏每次我们得在“上下左右”四个方向上选择一次运行吧，选择以后，就是关于相同数值的合并问题了，比如说某一次选择的是上这个方向，那么对于4*4的矩阵上，每一列上的四个位置我们得看看有没有数字吧？有几个数字？然后这几个数字能不能合并？合并完以后再把合并完的数字移动位置（依次移动到每一列的最上面排着），移动完以后，剩下的位置得清空为0。这样对于每一列操作一次就把“上”对应的操作做完了，那么“下左右”同理这么实现就可以了。

（4）关于数字合并

合并数字就是当碰到相同数字的时候的相加起来作为一个新的数字，原来两个数字就不见了。有问题的一点就是某次操作时某一列或者行上的数字有几个，要是一个就不用合并了，直接移动到这一行或者列的最当头就是了，如果多余一个数字，再看数字能不能合并？那么怎么合并，比如有一次往右边移动，那就是四行数字往右边走，假设某一行是[2 2 4 0]，那么变成[0 0 4 4]，如果是[0 2 2 2]，那么怎么合？是第2和3合，还是第3和4合？如果是往右移动，那就是3和4位置的合，往左移动，就是2和3位置的合。理解了合的顺序关系那就简单了。

（5）关于游戏怎么结束

结束的方式似乎很简单，当4*4的位置排满数字，且上下左右都不能合并的时候就算结束了。

（6）其他还有什么，就看着需要办吧

二）：实现过程

（1）关于空位置补充一个2

这个好弄，在运行之间把当前的4*4矩阵输入进来，检测一下为0的位置，然后在这些位置中挑一个位置置为2，然后返回这个矩阵就ok了，如下：

function M = add_single_2(M)
index = find(M == 0);%找为0的位置
num = randperm(length(index),1);%随机挑一个位置
M(index(num)) = 2;

（2）关于移动后的操作

首先移动，我们的有个方法来检测是往哪个方向移动，比如用检测字符“w s a d”作为上下左右吧，每次检测到一个一以后，再对于这个移动方法，分别对每列（也可能是每行）进行数据合并，移动等等。那么每次移动后，我们得索引那些有数值的点，然后才能进行合并操作。代码如下：

function M = move(M,way)
switch way
    %上去
    case ‘w‘
        [x,y] = find(M~=0);%索引有数字的位置点     
        M = up(M,x,y,1);%输入位置点和第1列数，合并
        M = up(M,x,y,2);%输入位置点和第2列数，合并
        M = up(M,x,y,3);%输入位置点和第3列数，合并
        M = up(M,x,y,4);%输入位置点和第4列数，合并
    case ‘s‘
        [x,y] = find(M~=0);%索引有数字的位置点
        M = down(M,x,y,1);%输入位置点和第1列数，合并
        M = down(M,x,y,2);%输入位置点和第2列数，合并
        M = down(M,x,y,3);%输入位置点和第3列数，合并
        M = down(M,x,y,4);%输入位置点和第4列数，合并
    case ‘a‘
        [x,y] = find(M~=0);%索引有数字的位置点
        M = left(M,x,y,1);%输入位置点和第1行数，合并
        M = left(M,x,y,2);%输入位置点和第2行数，合并
        M = left(M,x,y,3);%输入位置点和第3行数，合并
        M = left(M,x,y,4);%输入位置点和第4行数，合并
     case ‘d‘
         [x,y] = find(M~=0);%索引有数字的位置点
         M = right(M,x,y,1);%输入位置点和第1行数，合并
         M = right(M,x,y,2);%输入位置点和第2行数，合并
         M = right(M,x,y,3);%输入位置点和第3行数，合并
         M = right(M,x,y,4);%输入位置点和第4行数，合并
    otherwise
        warning(‘输入方向键错误,方向描述：上:w 下:s 左:a 右:d‘);
        M = M;           
End

三）：关于具体某个方向的操作

现在有了矩阵M，也知道了不为0的数据点的行x与列y，以及我们要对哪一行或者那一列进行操作，下面合并就简单了，所需要考虑的问题就是那一行或者列到底有几个数(无非0,1,2,3,4)？这几个数能不能合并？谁更谁合并的问题。这里比较一般的方法，我们可以把所有的可能性都列出来，进行switch选择不就可以了，具体如下：

3.1）上操作：

function M = up(M,x,y,num)
index1 = find(y==num);%找第一列的位置
switch length(index1)
    case 1
        M(1,num) = M(x(index1),y(index1));
        M(2:end,num) = 0;
    case 2
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(1,num) = temp;
            M(2:end,num) = 0;
        else
            M(1,num) = temp1;
            M(2,num) = temp2;
            M(3:end,num) = 0;
        end
    case 3
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp3 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(1,num) = temp;
            M(2,num) = temp3;
            M(3:end,num) = 0;
        else if temp2==temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(1,num) = temp1;
                M(2,num) = temp;
                M(3:end,num) = 0;
            else
                M(1,num) = temp1;
                M(2,num) = temp2;
                M(3,num) = temp3;
                M(4:end,num) = 0;
            end
        end
    case 4
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp3 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        temp4 = M(x(index1(4)),y(index1(4)));
        if temp1 == temp2
            if temp3 == temp4
                temp = temp1 + temp2;
                tempp = temp3 + temp4;
                M(1,num) = temp;
                M(2,num) = tempp;
                M(3:end,num) = 0;
            else
                temp = temp1 + temp2;
                M(1,num) = temp;
                M(2,num) = temp3;
                M(3,num) = temp4;
                M(4:end,num) = 0;
            end
        else if temp2 == temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(1,num) = temp1;
                M(2,num) = temp;
                M(3,num) = temp4;
                M(4:end,num) = 0;
            else if temp3 == temp4
                    temp = temp3 + temp4;
                    M(1,num) = temp1;
                    M(2,num) = temp2;
                    M(3,num) = temp;
                    M(4:end,num) = 0;
                else
                    M(1:end,num) = M(1:end,num);
                end
            end
        end
end

3.2）：下操作：

function M = down(M,x,y,num)
index1 = find(y==num);%找第一列的位置
switch length(index1)
    case 1
        M(4,num) = M(x(index1),y(index1));
        M(3:-1:1,num) = 0;
    case 2
        temp2 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp1 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(4,num) = temp;
            M(3:-1:1,num) = 0;
        else
            M(4,num) = temp1;
            M(3,num) = temp2;
            M(2:-1:1,num) = 0;
        end
    case 3
        temp3 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp1 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(4,num) = temp;
            M(3,num) = temp3;
            M(2:-1:1,num) = 0;
        else if temp2==temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(4,num) = temp1;
                M(3,num) = temp;
                M(2:-1:1,num) = 0;
            else
                M(4,num) = temp1;
                M(3,num) = temp2;
                M(2,num) = temp3;
                M(1:-1:1,num) = 0;
            end
        end
    case 4
        temp4 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp3 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp2 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        temp1 = M(x(index1(4)),y(index1(4)));
        if temp1 == temp2
            if temp3 == temp4
                temp = temp1 + temp2;
                tempp = temp3 + temp4;
                M(4,num) = temp;
                M(3,num) = tempp;
                M(2:-1:1,num) = 0;
            else
                temp = temp1 + temp2;
                M(4,num) = temp;
                M(3,num) = temp3;
                M(2,num) = temp4;
                M(1:-1:1,num) = 0;
            end
        else if temp2 == temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(4,num) = temp1;
                M(3,num) = temp;
                M(2,num) = temp4;
                M(1:-1:1,num) = 0;
            else if temp3 == temp4
                    temp = temp3 + temp4;
                    M(4,num) = temp1;
                    M(3,num) = temp2;
                    M(2,num) = temp;
                    M(1:-1:1,num) = 0;
                else
                    M(1:end,num) = M(1:end,num);
                end
            end
        end
end

3.3）左操作：

function M = left(M,x,y,num)
index1 = find(x==num);%找第一列的位置
switch length(index1)
    case 1
        M(num,1) = M(x(index1),y(index1));
        M(num,2:end) = 0;
    case 2
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(num,1) = temp;
            M(num,2:end) = 0;
        else
            M(num,1) = temp1;
            M(num,2) = temp2;
            M(num,3:end) = 0;
        end
    case 3
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp3 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(num,1) = temp;
            M(num,2) = temp3;
            M(num,3:end) = 0;
        else if temp2==temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(num,1) = temp1;
                M(num,2) = temp;
                M(num,3:end) = 0;
            else
                M(num,1) = temp1;
                M(num,2) = temp2;
                M(num,3) = temp3;
                M(num,4:end) = 0;
            end
        end
    case 4
        temp1 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp3 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        temp4 = M(x(index1(4)),y(index1(4)));
        if temp1 == temp2
            if temp3 == temp4
                temp = temp1 + temp2;
                tempp = temp3 + temp4;
                M(num,1) = temp;
                M(num,2) = tempp;
                M(num,3:end) = 0;
            else
                temp = temp1 + temp2;
                M(num,1) = temp;
                M(num,2) = temp3;
                M(num,3) = temp4;
                M(num,4:end) = 0;
            end
        else if temp2 == temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(num,1) = temp1;
                M(num,2) = temp;
                M(num,3) = temp4;
                M(num,4:end) = 0;
            else if temp3 == temp4
                    temp = temp3 + temp4;
                    M(num,1) = temp1;
                    M(num,2) = temp2;
                    M(num,3) = temp;
                    M(num,4:end) = 0;
                else
                    M(num,1:end) = M(num,1:end);
                end
            end
        end
end

3.4）右操作：

function M = right(M,x,y,num)
index1 = find(x==num);%找第一列的位置
switch length(index1)
    case 1
        M(num,4) = M(x(index1),y(index1));
        M(num,3:-1:1) = 0;
    case 2
        temp2 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp1 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(num,4) = temp;
            M(num,3:-1:1) = 0;
        else
            M(num,4) = temp1;
            M(num,3) = temp2;
            M(num,2:-1:1) = 0;
        end
    case 3
        temp3 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp2 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp1 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        if temp1==temp2
            temp = temp1 + temp2;
            M(num,4) = temp;
            M(num,3) = temp3;
            M(num,2:-1:1) = 0;
        else if temp2==temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(num,4) = temp1;
                M(num,3) = temp;
                M(num,2:-1:1) = 0;
            else
                M(num,4) = temp1;
                M(num,3) = temp2;
                M(num,2) = temp3;
                M(num,1:-1:1) = 0;
            end
        end
    case 4
        temp4 = M(x(index1(1)),y(index1(1)));
        temp3 = M(x(index1(2)),y(index1(2)));
        temp2 = M(x(index1(3)),y(index1(3)));
        temp1 = M(x(index1(4)),y(index1(4)));
        if temp1 == temp2
            if temp3 == temp4
                temp = temp1 + temp2;
                tempp = temp3 + temp4;
                M(num,4) = temp;
                M(num,3) = tempp;
                M(num,2:-1:1) = 0;
            else
                temp = temp1 + temp2;
                M(num,4) = temp;
                M(num,3) = temp3;
                M(num,2) = temp4;
                M(num,1:-1:1) = 0;
            end
        else if temp2 == temp3
                temp = temp2 + temp3;
                M(num,4) = temp1;
                M(num,3) = temp;
                M(num,2) = temp4;
                M(num,1:-1:1) = 0;
            else if temp3 == temp4
                    temp = temp3 + temp4;
                    M(num,4) = temp1;
                    M(num,3) = temp2;
                    M(num,2) = temp;
                    M(num,1:-1:1) = 0;
                else
                    M(num,1:end) = M(num,1:end);
                end
            end
        end
end

四）：命令窗口模拟显示

为了测试这种方式的好坏，我们先在命令窗口模拟现实一下，而后再转到GUI上。编写主函数如下（这个里面并不包含结束条件）：

clc
clear
% 初始化M矩阵  
M = zeros(4,4);
num = randperm(16,2);
M(num) = 2;
M
while nnz(M)~=16 % M中不为0的个数
    way = input(‘输入选择方向：‘,‘s‘);
    M1 = move(M,way);
    if sum(sum(abs(M-M1))) ~= 0   %如果前后有变化，才添加2
        M1 = add_single_2(M1);
    end
    M = M1;
    M
end

这样运行主函数（前几步）：

M =

     0     0     2     0
     0     2     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0

输入选择方向：a

M =

     2     0     0     0
     2     2     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0

输入选择方向：w

M =

     4     2     0     2
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0

输入选择方向：a

M =

     4     4     0     0
     0     2     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0

输入选择方向：d

M =

     0     0     0     8
     0     0     0     2
     0     0     0     0
     0     2     0     0

输入选择方向：

总的来看还是可以，运行正确。

五）：关于matlab的GUI实现

为了使得游戏更具有可玩性，考虑做出GUI界面，这样更贴近与游戏。
Matlab制作GUI还是比较容易，它自带一个GUI生产器，关于界面的布局什么的都可以自己产生，不需要程序来实现，需要的仅仅是当你按下某个按钮以后所触发的事件函数。
Matlab打开GUI的方式，直接新建一个图形用户见面就可以打开了。具体使用就不说了，像很多各种控件，输入框等等都可以随便使用，拖入到一个新建的GUI下就可以。做个简单的画面如下所示：
技术分享

左边那个框都是各类可用的控件。
之后就是编写事件触发函数，而这些函数都是可以用到我们前面编写的那些函数的。
这里需要几个呢？无非“开始”，“上下左右”这五个触发函数，剩下的是显示区域，只需要在运行时set一下对应的某个框中的值就可以了，当然每个控件都有一些其他的属性的，比如字体大小，控件名称等等，这些都需要调调才好用。
编辑函数，点上面的那个函数编辑就可以，直接进入这个GUI对应的函数代码了。这里只给出部分触发函数的代码如下：
比如“开始”控件回调函数：

function start_Callback(hObject, eventdata, handles)
% 初始化M矩阵  
global M
global step_num
step_num = 0;
M = zeros(4,4);
num = randperm(16,2);
M(num) = 2;

index = find(M~=0);
M1 = cell(1,16);
for i = 1:length(index)
    M1{index(i)} = M(index(i));
end
set(handles.up,‘enable‘,‘on‘);
set(handles.down,‘enable‘,‘on‘);
set(handles.left,‘enable‘,‘on‘);
set(handles.right,‘enable‘,‘on‘);

set(handles.w1,‘String‘,num2str(M1{1}));
set(handles.w2,‘String‘,num2str(M1{2}));
set(handles.w3,‘String‘,num2str(M1{3}));
set(handles.w4,‘String‘,num2str(M1{4}));
set(handles.w5,‘String‘,num2str(M1{5}));
set(handles.w6,‘String‘,num2str(M1{6}));
set(handles.w7,‘String‘,num2str(M1{7}));
set(handles.w8,‘String‘,num2str(M1{8}));
set(handles.w9,‘String‘,num2str(M1{9}));
set(handles.w10,‘String‘,num2str(M1{10}));
set(handles.w11,‘String‘,num2str(M1{11}));
set(handles.w12,‘String‘,num2str(M1{12}));
set(handles.w13,‘String‘,num2str(M1{13}));
set(handles.w14,‘String‘,num2str(M1{14}));
set(handles.w15,‘String‘,num2str(M1{15}));
set(handles.w16,‘String‘,num2str(M1{16}));
set(handles.step,‘String‘,num2str(step_num));

再比如“上”按钮回调函数：

function up_Callback(hObject, eventdata, handles)
global M
global step_num
if nnz(M)~=17 % M中不为0的个数
    temp = 1;
    MM1 = move(M,‘w‘);
    if sum(sum(abs(M-MM1))) ~= 0   %如果前后有变化，才添加2
        MM1 = add_single_2(MM1);
        step_num = step_num+1;
        temp = 0;
    end
    M = MM1;

    index = find(M~=0);
    M1 = cell(1,16);
    for i = 1:length(index)
        M1{index(i)} = M(index(i));
    end
    set(handles.w1,‘String‘,num2str(M1{1}));
    set(handles.w2,‘String‘,num2str(M1{2}));
    set(handles.w3,‘String‘,num2str(M1{3}));
    set(handles.w4,‘String‘,num2str(M1{4}));
    set(handles.w5,‘String‘,num2str(M1{5}));
    set(handles.w6,‘String‘,num2str(M1{6}));
    set(handles.w7,‘String‘,num2str(M1{7}));
    set(handles.w8,‘String‘,num2str(M1{8}));
    set(handles.w9,‘String‘,num2str(M1{9}));
    set(handles.w10,‘String‘,num2str(M1{10}));
    set(handles.w11,‘String‘,num2str(M1{11}));
    set(handles.w12,‘String‘,num2str(M1{12}));
    set(handles.w13,‘String‘,num2str(M1{13}));
    set(handles.w14,‘String‘,num2str(M1{14}));
    set(handles.w15,‘String‘,num2str(M1{15}));
    set(handles.w16,‘String‘,num2str(M1{16}));
    set(handles.step,‘String‘,num2str(step_num));
end
if nnz(M)==16 && temp
M1 = cell(1,16);
for i = 1:16
    M1{i} = ‘over‘;
end
set(handles.w1,‘String‘,(M1{1}));
set(handles.w2,‘String‘,(M1{2}));
set(handles.w3,‘String‘,(M1{3}));
set(handles.w4,‘String‘,(M1{4}));
set(handles.w5,‘String‘,(M1{5}));
set(handles.w6,‘String‘,(M1{6}));
set(handles.w7,‘String‘,(M1{7}));
set(handles.w8,‘String‘,(M1{8}));
set(handles.w9,‘String‘,(M1{9}));
set(handles.w10,‘String‘,(M1{10}));
set(handles.w11,‘String‘,(M1{11}));
set(handles.w12,‘String‘,(M1{12}));
set(handles.w13,‘String‘,(M1{13}));
set(handles.w14,‘String‘,(M1{14}));
set(handles.w15,‘String‘,(M1{15}));
set(handles.w16,‘String‘,(M1{16}));
set(handles.up,‘enable‘,‘off‘);
set(handles.down,‘enable‘,‘off‘);
set(handles.left,‘enable‘,‘off‘);
set(handles.right,‘enable‘,‘off‘);
end

完整代码就不贴了，太多，后面有下载地址，可以下载着去试试。

设计完成后就可以点击运行开玩了，如下：
技术分享

当然了，你还可以加需求多其他的控件什么的，并且玩的过程中会发现，网络上的游戏，合并的过程慢悠悠的，我们这个飞快，也就是说缺少个动画过程，当然是简陋，不过还是可以玩的。

完整代码下载地址：(http://download.csdn.net/detail/on2way/8686483)

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