Python编写的数字拼图游戏（含爬山算法人机对战功能）

数字拼图游戏与拼图游戏原理一致，把打乱了的数字或图片经移动，拼成给定的目标数字或图片，其中总有一个空的地方，让相邻（上下左右）的方块移动，直至达到目标。

游戏代码由浙江温州永嘉县教师发展中心应根球老师提供，我略做修改和优化。

代码有点长，用手机阅读可能不太方便，可以复制地址到电脑上用浏览器查看。

import random

#显示数字拼图

def disp(s, d):

#s和d是两个数字字符串，把0换成空格，把数字摆放到指定位置

s = ''.join(s).replace('0', ' ')

d = ''.join(d).replace('0', ' ')

print('''

+---+---+---+ +---+---+---+

| {0[0]} | {0[1]} | {0[2]} | | {1[0]} | {1[1]} | {1[2]} |

|---+---+---| |---+---+---|

| {0[3]} | {0[4]} | {0[5]} | ==> | {1[3]} | {1[4]} | {1[5]} |

|---+---+---| |---+---+---|

| {0[6]} | {0[7]} | {0[8]} | | {1[6]} | {1[7]} | {1[8]} |

|---+---+---| |---+---+---|

'''.format(s, d))

#移动数字

def move(s, numstr):

if (numstr not in "12345678") or (not numstr):

return

t1 = s.index('0')

t2 = s.index(numstr)

#字符在字符串中的位置除3的商对应游戏图中的行下标

#除3的余数对应游戏图中的列下标

t = zip(divmod(t1,3), divmod(t2,3))

t = ''.join([str(abs(i-j)) for i,j in t])

#如果输入的数字与空格相邻则移动

if t in ('01','10'):

s[t1], s[t2] = s[t2], s[t1]

#获取空格周边可移动数字

def getMoveable(s):

#空格位置的行、列坐标

p, q = divmod(s.index('0'), 3)

#空格上下的位置坐标

ls = [(p, i) for i in (q+1, q-1) if i in range(3)]

#空给左右的位置坐标

ls += [(i, q) for i in (p+1, p-1) if i in range(3)]

return ls

#爬山算法状态计算函数，从当前状态s到终态d所需要的总步数

def getInstance(s,d):

#依次计算s和d中相同数字的距离，并求所有距离之和

sumi = 0

for n in '12345678':

t1 = divmod(s.index(n), 3)

t2 = divmod(d.index(n), 3)

sumi += abs(t1[0]-t2[0]) + abs(t1[1]-t2[1])

return sumi

#让机器根据与目标各数字差距之和的策略选定一个移动数字

def choiceNum(s, moveable, d):

tmp = [100,'0']

for i in moveable:

s1 = s[::]

s1[s1.index('0')], s1[s1.index(i)] = i, '0'

getI = getInstance(s1, d)

if getI < tmp[0]:

tmp = getI, i

elif getI == tmp[0]:

tmp = getI, random.choice([i, tmp[1]])

return tmp[1]

#打乱数字拼图顺序，以得到初始状态

def shufflemove(d, times):

s2 = d[::]

mov = '0'

for i in range(times):

mov1 = mov

mov = [s2[x[0]*3+x[1]] for x in getMoveable(s2)]

if mov1 in mov:

mov.remove(mov1)

mov = random.choice(mov)

move(s2, mov)

return s2

#做题,当who为computer时为计算机解题

#当who为human，即非computer时，人工解题

def do(s, d, who):

s1 = s[::]

num = ''

bushu = 0

while True:

if who != 'computer':

disp(s1,d)

#已成功、步数太大或人工放弃时返回

if s1==d or bushu>=1000 or num=='0':

return bushu

#确定可输入的数字

n_of_m = [s1[x[0]*3+x[1]] for x in getMoveable(s1)]

if who == 'computer':

#机器答题不允许后退

if num in n_of_m:

n_of_m.remove(num)

num = choiceNum(s, n_of_m, d)

else:

#人工答题允许后退

prompt = '第{0}步{1}(输入0退出)=>'.format(bushu, n_of_m)

num = input(prompt)[0]

#输入0步数设为999，视为主动放弃并退出

if num == '0':

bushu = 999

#移动数字

move(s1,num)

bushu += 1

#主程序开始

print('-'*34)

print('拼图游戏'.center(34,'*'))

print('''

**玩法：左边的图通过移动空格相邻的数字到

空格处，最终得到右边的图，游戏即完成。只

要输入空格相邻的数字，该数字即被移到空格

处。=>左边的数字为你已经移动的步数及你可

移动的数字。完成任务的步数越少，你的游戏

成绩越高。祝你幸运！

''')

print('-'*34)

#为简化，设定固定数字目标，其中0显示为空方块

d = list('123804765')

#为简化，让机器从目标开始随机逆移动,先只移动6步

#也可以设置难度，移动步数越多，恢复越难。

s = shufflemove(d,6)

#先让计算机用简易爬山算法去解题，由于爬山算法本身的原因，不一定能得到最优解

cpstep = do(s, d, 'computer')

#显示开始与结束状态及机器解题情况

disp(s, d)

print('这个题目机器用了{0}步!\n'.format(cpstep))

if cpstep > 1000:

print("机器用了1000步还没解出，看你的了！\n")

#用于计人工移动的步数

bushu = 0

#人工解题开始

hmstep = do(s, d, 'human')

#显示游戏结果

if hmstep < cpstep:

print("你胜利，真了不起！")

elif hmstep == cpstep:

print("你与机器持平局，加油!")

else:

print("哈，你输给了机器，这可是用爬山算法哦!")

某次玩游戏的过程如下：