手把手带你用 Python 写《2048》
C
Crossin先生约 9 分钟
Crossin先生约 9 分钟大家好，欢迎来到 Crossin 的编程教室。
相信不少人都玩过《2048》，这款曾经风靡一时的益智小游戏，规则简单却很让人上头。
今天 Crossin 就带大家尝试用 Python 写一个属于自己的《2048》。
1. 核心逻辑：游戏背后的数学计算
《2048》的核心其实就是一堆数字在 4x4 的矩阵里滑来滑去。
关键动作：合并
无论向哪个方向滑动，逻辑其实是一样的。以“向左滑”为例：
挤压：把非零数字全部靠左移，去掉中间的0。
合并：相邻且相同的两个数字相加，并清空后一个位置。
再次挤压：合并后可能产生新空位，再次靠左移。
搞明白了核心逻辑，很多人自然会想到，把4个方向分别处理一下。这样当然是可以实现的。不过这样会产生很多相似而冗余的代码，不但复杂，还很容易出错。
所以考虑有没有可以“偷懒”一下的办法，将4个方向的操作合并。
答案就是：通过矩阵旋转。
向上滑 = 棋盘逆时针旋转90度 + 向左滑 + 棋盘顺时针旋转90度复位。这样，我们只需要写好“向左滑”这一个函数就行了。
更进一步，“逆时针旋转90度”也可以用3次“顺时针旋转90度”来实现，所以对于旋转，我们也只需要实现一个方向就可以了。
2. 准备工具
开发游戏通常都需要解决界面渲染、事件响应等通用问题，所以一般会选择基于游戏引擎来开发。对于《2048》这种简单的 2D 游戏，pygame 是不二之选。通过 pip 就可以安装：
pip install pygame3. 代码实现
我们的游戏程序需要做下面几件事：
初始化棋盘
等待用户按键
更新棋盘状态
绘制界面
判断游戏是否结束
这也是绝大多数游戏程序的基本结构。
第一步：初始化棋盘
def reset(self):"""游戏重置：清空棋盘，分数归零，随机生成两个初始数字"""self.board = [[0] * SIZE for _ in range(SIZE)]self.score = 0self.add_new_tile()self.add_new_tile()def add_new_tile(self):"""在棋盘所有的空位置(0)中，随机挑选一个填充数字 2 或 4"""empty_cells = [(r, c) for r in range(SIZE) for c in range(SIZE) if self.board[r][c] == 0]if empty_cells:r, c = random.choice(empty_cells)# 90% 概率生成 2，10% 概率生成 4self.board[r][c] = 2 if random.random() < 0.9 else 4
第二步：左滑合并
这是最考验算法的地方：
def slide_left(self, row):"""核心逻辑：单行向左滑动的合并算法输入: [2, 0, 2, 4] -> 输出: [4, 4, 0, 0]"""# A. 挤压：先去掉所有的 0，剩下的数字靠左排。例如 [2, 0, 2, 4] -> [2, 2, 4]non_zero = [i for i in row if i != 0]# B. 合并：检查相邻数字是否相同new_row = []skip = Falsefor i in range(len(non_zero)):if skip:skip = Falsecontinue# 如果当前数字和下一个数字相等，则合并if i + 1 < len(non_zero) and non_zero[i] == non_zero[i+1]:combined_val = non_zero[i] * 2new_row.append(combined_val)self.score += combined_val # 增加得分skip = True # 下一个数字已被合并，跳过else:new_row.append(non_zero[i])# C. 补齐：在末尾填满 0，恢复到 SIZE 长度。例如 [4, 4] -> [4, 4, 0, 0]return new_row + [0] * (SIZE - len(new_row))
第三步：旋转棋盘
这里我们通过一个矩阵行列转置的“黑魔法”来实现：
def rotate_clockwise(self, matrix):"""顺时针旋转矩阵 90 度"""return [list(r) for r in zip(*matrix[::-1])]
第四步：事件响应
对于玩家按下不同的按键（上/下/左/右），调用不同次数的旋转（rotate_clockwise），然后左滑合并（slide_left），再旋转复位。例如：
if direction == 'UP':# 向上：逆时针转90度(相当于顺时针转270度) -> 左移 -> 顺时针转90度回来for _ in range(3): self.board = self.rotate_clockwise(self.board)self.board = [self.slide_left(row) for row in self.board]self.board = self.rotate_clockwise(self.board)
第五步：界面渲染
处理好数学逻辑之后，按照矩阵中的数字，在棋盘上绘制出相应的色块和数字即可。
完整代码：
import pygameimport randomimport sys# --- 基础配置 ---SIZE = 4 # 4x4 网格TILE_SIZE = 100 # 每个方格的大小MARGIN = 15 # 方格间的间距SCREEN_SIZE = SIZE * TILE_SIZE + (SIZE + 1) * MARGINFPS = 30 # 帧率# 游戏配色方案 (背景色: (R, G, B))COLORS = {0: (205, 193, 180), # 空格颜色2: (238, 228, 218), # 数字24: (237, 224, 200), # 数字48: (242, 177, 121), # 数字816: (245, 149, 99), # 数字1632: (246, 124, 95), # ...以此类推64: (246, 94, 59),128: (237, 207, 114),256: (237, 204, 97),512: (237, 200, 80),1024: (237, 197, 63),2048: (237, 194, 46),}class Game2048:def __init__(self):# 1. 初始化 Pygame 环境pygame.init()self.screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_SIZE, SCREEN_SIZE))pygame.display.set_caption("Crossin的编程教室：2048")self.font = pygame.font.SysFont("arial", 40, bold=True)self.clock = pygame.time.Clock()self.reset()def reset(self):"""游戏重置：清空棋盘，分数归零，随机生成两个初始数字"""self.board = [[0] * SIZE for _ in range(SIZE)]self.score = 0self.add_new_tile()self.add_new_tile()def add_new_tile(self):"""在棋盘所有的空位置(0)中，随机挑选一个填充数字 2 或 4"""empty_cells = [(r, c) for r in range(SIZE) for c in range(SIZE) if self.board[r][c] == 0]if empty_cells:r, c = random.choice(empty_cells)# 90% 概率生成 2，10% 概率生成 4self.board[r][c] = 2 if random.random() < 0.9 else 4def slide_left(self, row):"""核心逻辑：单行向左滑动的合并算法输入: [2, 0, 2, 4] -> 输出: [4, 4, 0, 0]"""# A. 挤压：先去掉所有的 0，剩下的数字靠左排。例如 [2, 0, 2, 4] -> [2, 2, 4]non_zero = [i for i in row if i != 0]# B. 合并：检查相邻数字是否相同new_row = []skip = Falsefor i in range(len(non_zero)):if skip:skip = Falsecontinue# 如果当前数字和下一个数字相等，则合并if i + 1 < len(non_zero) and non_zero[i] == non_zero[i+1]:combined_val = non_zero[i] * 2new_row.append(combined_val)self.score += combined_val # 增加得分skip = True # 下一个数字已被合并，跳过else:new_row.append(non_zero[i])# C. 补齐：在末尾填满 0，恢复到 SIZE 长度。例如 [4, 4] -> [4, 4, 0, 0]return new_row + [0] * (SIZE - len(new_row))def rotate_clockwise(self, matrix):"""顺时针旋转矩阵 90 度"""return [list(r) for r in zip(*matrix[::-1])]def move(self, direction):"""根据按键方向进行移动direction: 'LEFT', 'UP', 'RIGHT', 'DOWN'"""old_board = [row[:] for row in self.board] # 记录移动前的状态，用于判断是否有变化if direction == 'LEFT':# 向左：直接每一行调用 slide_leftself.board = [self.slide_left(row) for row in self.board]elif direction == 'UP':# 向上：逆时针转90度(相当于顺时针转270度) -> 左移 -> 顺时针转90度回来for _ in range(3): self.board = self.rotate_clockwise(self.board)self.board = [self.slide_left(row) for row in self.board]self.board = self.rotate_clockwise(self.board)elif direction == 'RIGHT':# 向右：水平翻转 -> 左移 -> 水平翻转回来self.board = [row[::-1] for row in self.board]self.board = [self.slide_left(row) for row in self.board]self.board = [row[::-1] for row in self.board]elif direction == 'DOWN':# 向下：顺时针转90度 -> 左移 -> 逆时针转90度(顺时针转270度)回来self.board = self.rotate_clockwise(self.board)self.board = [self.slide_left(row) for row in self.board]for _ in range(3): self.board = self.rotate_clockwise(self.board)# 如果棋盘发生了变化，说明移动有效，生成新方块if self.board != old_board:self.add_new_tile()def draw(self):"""界面渲染：将数据转换为图形展示在屏幕上"""self.screen.fill((187, 173, 160)) # 背景灰色底板for r in range(SIZE):for c in range(SIZE):value = self.board[r][c]# 根据数字获取颜色，如果数字超出了 COLORS 表，取默认深色color = COLORS.get(value, (60, 58, 50))# 计算每个方格的具体坐标rect_x = c * TILE_SIZE + (c + 1) * MARGINrect_y = r * TILE_SIZE + (r + 1) * MARGINrect = pygame.Rect(rect_x, rect_y, TILE_SIZE, TILE_SIZE)# 画出方块矩形pygame.draw.rect(self.screen, color, rect, border_radius=5)# 如果方块内有数字，渲染文字if value != 0:# 数字较小时用深色字，较大时用白色字text_color = (119, 110, 101) if value <= 4 else (255, 255, 255)text_surf = self.font.render(str(value), True, text_color)text_rect = text_surf.get_rect(center=rect.center)self.screen.blit(text_surf, text_rect)pygame.display.flip() # 刷新屏幕def run(self):"""游戏主循环：监听输入 -> 更新状态 -> 渲染画面"""running = Truewhile running:for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:running = Falseif event.type == pygame.KEYDOWN:if event.key == pygame.K_LEFT: self.move('LEFT')elif event.key == pygame.K_UP: self.move('UP')elif event.key == pygame.K_RIGHT: self.move('RIGHT')elif event.key == pygame.K_DOWN: self.move('DOWN')elif event.key == pygame.K_r: self.reset() # 按R键重玩self.draw()self.clock.tick(FPS)pygame.quit()sys.exit()if __name__ == "__main__":game = Game2048()game.run()
可以注意到，整个游戏主体是放在一个 while 循环中执行的，这也就是所谓的“游戏主循环”，每次循环就是游戏中的“一帧”画面。
4. 进阶挑战
如果你已经完成了基础版，不妨再继续尝试优化这个游戏，比如：
动画效果：方块移动时不要“瞬移”，加个平滑过渡。
悔棋功能：用一个栈保存历史状态，按 'U' 键回退。
AI 自动玩：让电脑自己玩，看看能不能玩到2048。
5. 总结
开发一个小游戏，最难的往往不是代码本身，而是如何将复杂的流程拆解成一个个小函数。
《2048》的开发过程，本质上就是在处理一个二维列表。当你能熟练操作数据结构并将其可视化时，你就已经迈过了编程入门的那道坎。
还想看什么游戏的开发讲解，可以在评论区留言。
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