经典扫雷游戏的 Python 实现与解析

引言

扫雷(Minesweeper)是一款具有悠久历史的经典单人益智游戏，最早可以追溯到 20 世纪 60 年代。游戏的目标是在不触碰到地雷的前提下，找出所有非地雷的格子。本文将详细解析一个基于 Python Turtle 库实现的扫雷游戏代码，探索其实现原理并对代码进行深入分析。

游戏实现原理

游戏基本规则

在扫雷游戏中，玩家需要根据数字提示来推断哪些格子下藏有地雷。每个数字表示其周围 8 个格子中地雷的数量。玩家通过点击格子来翻开它，如果翻开的是地雷，游戏结束；如果翻开的是数字，则显示该数字；如果翻开的是空白格(数字为 0)，则会自动翻开其周围的格子，直到遇到有数字的格子为止。

数据结构设计

在这个 Python 实现中，使用了三个字典来存储游戏状态：

• bombs：存储每个格子是否是地雷
• shown：存储每个格子是否已被翻开
• counts：存储每个格子周围的地雷数量

from random import randrange, seed
from turtle import *

from freegames import floor, square

seed(0)
bombs = {}
shown = {}
counts = {}


def initialize():
    """Initialize `bombs`, `counts`, and `shown` grids."""
    for x in range(-250, 250, 50):
        for y in range(-250, 250, 50):
            bombs[x, y] = False
            shown[x, y] = False
            counts[x, y] = -1

    for count in range(8):
        x = randrange(-200, 200, 50)
        y = randrange(-200, 200, 50)
        bombs[x, y] = True

    for x in range(-200, 200, 50):
        for y in range(-200, 200, 50):
            total = 0
            for i in (-50, 0, 50):
                for j in (-50, 0, 50):
                    total += bombs[x + i, y + j]
            counts[x, y] = total


def stamp(x, y, text):
    """Display `text` at coordinates `x` and `y`."""
    square(x, y, 50, 'white')
    color('black')
    write(text, font=('Arial', 50, 'normal'))


def draw():
    """Draw the initial board grid."""
    for x in range(-200, 200, 50):
        for y in range(-200, 200, 50):
            stamp(x, y, '?')


def end():
    """Draw the bombs as X's on the grid."""
    for x in range(-200, 200, 50):
        for y in range(-200, 200, 50):
            if bombs[x, y]:
                stamp(x, y, 'X')


def tap(x, y):
    """Respond to screen click at `x` and `y` coordinates."""
    x = floor(x, 50)
    y = floor(y, 50)

    if bombs[x, y]:
        end()
        return

    pairs = [(x, y)]

    while pairs:
        x, y = pairs.pop()
        stamp(x, y, counts[x, y])
        shown[x, y] = True

        if counts[x, y] == 0:
            for i in (-50, 0, 50):
                for j in (-50, 0, 50):
                    pair = x + i, y + j
                    if not shown[pair]:
                        pairs.append(pair)


setup(420, 420, 370, 0)
hideturtle()
tracer(False)
initialize()
draw()
onscreenclick(tap)
done()

代码详细解析

初始化与随机数种子 seed(0)

bombs = {}
shown = {}
counts = {}
# `seed(0)`: 设置随机数生成器的种子为 0，确保每次运行游戏时地雷的分布都是相同的。
# 这对于调试和演示非常有用，但在实际游戏中通常会使用当前时间作为种子，以获得真正的随机性。

游戏初始化函数 def initialize():

def initialize():
    """Initialize `bombs`, `counts`, and `shown` grids."""
    for x in range(-250, 250, 50):
        for y in range(-250, 250, 50):
            bombs[x, y] = False
            shown[x, y] = False
            counts[x, y] = -1

    for count in range(8):
        x = randrange(-200, 200, 50)
        y = randrange(-200, 200, 50)
        bombs[x, y] = True

    for x in range(-200, 200, 50):
        for y in range(-200, 200, 50):
            total = 0
            for i in (-50, 0, 50):
                for j in (-50, 0, 50):
                    total += bombs[x + i, y + j]
            counts[x, y] = total

绘制与交互函数

• stamp(x, y, text): 在指定坐标绘制文本
• draw(): 绘制初始游戏界面，所有格子显示为问号
• end(): 游戏结束时调用，显示所有地雷位置
• tap(x, y): 处理鼠标点击事件，翻开格子并处理连锁反应

主程序

setup(420, 420, 370, 0)
hideturtle()
tracer(False)
initialize()
draw()
onscreenclick(tap)
done()

游戏功能扩展

修改地雷数量

当前游戏中有 8 个地雷，可以通过修改 initialize 函数中的循环次数来改变地雷数量：

# 原代码
for count in range(8):

# 修改为增加地雷数量
for count in range(15):

调整游戏网格大小

可以通过修改坐标范围和步长来调整游戏网格的大小：

# 原代码
for x in range(-250, 250, 50):
    for y in range(-250, 250, 50):

# 修改为更大的网格
for x in range(-300, 300, 40):
    for y in range(-300, 300, 40):

总结

本文详细解析了一个基于 Python Turtle 库实现的扫雷游戏代码。通过分析代码，我们了解了扫雷游戏的基本实现原理，包括数据结构设计、游戏初始化、界面绘制和用户交互处理等方面。这个简单的实现为我们提供了一个很好的起点，可以在此基础上进行各种功能扩展和界面优化，打造出更加完善的扫雷游戏。