C++复原2048小游戏（纯文字）

2048可谓是一款十分经典的小游戏，在智能手机刚刚起步时风靡全球，所要求的算法也不是很难。我花了两天时间复刻了2048，在此和大家分享一下。

首先，游戏要有一个4×4的界面。因此我选择定义了一个Game类，类的public访问权限里有int类型的4×4的二维数组，到时可以通过Game类操作这个数组。

class Game {
public:int board[4][4];
};

接着是几个功能需要满足。

1.判断4×4的数组是否装满。

2.判断游戏是否结束。

3.判断玩家是否获胜。

4.判断数组里面的元素可不可以移动。

5.移动数组里面的元素。

6.判断数组里面的相邻元素是否可以合并（也就是是否相等）。

7.合并相邻元素。

8.用函数把移动和合并元素封装成一次操作。

9.生成随机数。

10.输出数组里的每个元素。

11.判断是否获胜或结束。

接下来一个个实现这些功能。

1.判断4×4的数组是否装满。

运用嵌套循环访问数组里每个元素，如果有0（空元素）就返回false，都没有就返回true。

bool full(Game game) {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {return false;}}}return true;
}

2.判断游戏是否结束。

运用刚才写的判断满没满的函数，如果没满的话，就没输，返回false，满了就接着进行判断：如果相邻元素没有一样的，返回true，反之返回false。

也就是说，对于board[i][j]，只要board[i + 1][j]，board[i - 1][j]，board[i][j + 1]，board[i][j - 1]中的任意一个和它相等，游戏都可以继续下去。

问题是，i的取值范围是0 i 3，0 j 3，因此 i 1和 j 1可能超出数组的索引范围，也就会出现一些bug。

因此我们如果要解决这个问题，就是要找到两个函数。

其中一个是，当x = 0时，f(x) = x + 1；当x = 1或2或3时，f(x) = x - 1。

另一个是，当x = 3时，f(x) = x - 1；当x = 0或1或2时，f(x) = x + 1。

第一个好解决，瞬间想到 f(x) = | x - 1 |。

第二个稍微麻烦点，但经过我的不懈努力，我找到了它。f(x) = 3 - | x - 2 |

但是C++并没有内置的绝对值，因此要函数实现。

//int 的绝对值
int abs(int a) {return a >= 0 ? a : a * -1;
}

（三目运算符使代码更加简洁）

接下来的事就好办了，依次判断board[abs(i - 1)][j]，board[3 - abs(i - 2)][j]，board[i][abs(j - 1)]，board[i][3 - abs(j - 2)]和board[i][j]是否相等，有一个相等就返回false，全不相等就移至下一个元素进行判断。

bool over(Game game) {if (!full(game)) {return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[abs(i - 1)][j] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[3 - abs(i - 2)][j] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[i][abs(j - 1)] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[i][3 - abs(j - 2)] == game.board[i][j]) {return false;}}}return true;}
}

3.判断玩家是否获胜。

只要有一个元素是2048，玩家就获胜；全都不是2048，游戏就继续。

运用嵌套循环访问数组里每个元素，如果有2048就返回true，都没有就返回false。

bool win(Game game) {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 2048) {return true;}}}return false;
}

4.判断数组里面的元素可不可以移动。

就W（向上）而言，运用嵌套循环访问数组里每个元素，如果有是0的就从该元素开始，依次看它下面的每一个元素是否有不为0的数字。如果有，说明这些不为0的数字头顶上是空的，因此可以沿W（向上）移动，返回true；反之，如果没有，就访问下一个元素，直到找到符合条件的元素为止。

如果循环结束（全部访问完）都没有符合条件的元素，说明都移动不了，返回false。

if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {if (game.board[k + 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}

事实上，元素只需要访问三排四列，因为第四排的元素即使是零，它下面（第五排）也不可能有数字可以移动，所以没有访问第四排的必要。

以此类推，A，S，D的代码也可以写出来。

else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k < 3; k++) {if (game.board[i][k + 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 3; i > 0; i--) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k > 0; k--) {if (game.board[k - 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 3; j > 0; j--) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k > 0; k--) {if (game.board[i][k - 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}

所以判断函数代码如下：

bool moveAble(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {if (game.board[k + 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k < 3; k++) {if (game.board[i][k + 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 3; i > 0; i--) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k > 0; k--) {if (game.board[k - 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 3; j > 0; j--) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k > 0; k--) {if (game.board[i][k - 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}
}

5.移动数组里面的元素。

照之前的思路，只要找到符合条件的元素（本身为0，移动方向的反方向有不为0的数字），就要进行移动。

这里为了简便，函数调用时，从符合条件的元素开始到数组边缘，整体只需要移动一格，到调用时多调几次就可以一移到底。

if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i + 1][j] != 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {int temp = game.board[k][j];game.board[k][j] = game.board[k + 1][j];game.board[k + 1][j] = temp;}
}

函数如下：

Game move(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i + 1][j] != 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {int temp = game.board[k][j];game.board[k][j] = game.board[k + 1][j];game.board[k + 1][j] = temp;}}}}}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i][j + 1] != 0) {for (int k = j; k < 3; k++) {int temp = game.board[i][k];game.board[i][k] = game.board[i][k + 1];game.board[i][k + 1] = temp;}}}}}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 3; i > 0; i--) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i - 1][j] != 0) {for (int k = i; k > 0; k--) {int temp = game.board[k][j];game.board[k][j] = game.board[k - 1][j];game.board[k - 1][j] = temp;}}}}}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 3; j > 0; j--) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i][j - 1] != 0) {for (int k = j; k > 0; k--) {int temp = game.board[i][k];game.board[i][k] = game.board[i][k - 1];game.board[i][k - 1] = temp;}}}}}return game;
}

6.判断数组里面的相邻元素是否可以合并（也就是是否相等）。

如果输入是W或S的话，就上下判断；如果输入是A或D的话，就左右判断。

依然使用嵌套循环访问每一个元素。

代码如下：

bool combineAble(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w' || input == 'S' || input == 's') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {return true;}}}return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {return true;}}}return false;}
}

7.合并相邻元素。

为了简便，函数还是设计只合并一次的，到时多调几次。

拿W举例，对于board[i][j]，如果board[i][j] = board[i + 1][j]，两个元素上下方向相等，就可以进行合并。

这里有个坑，我就掉进去过：一定要注意，game.board[i + 1][j] != 0也是个条件，因为刚开始时，全盘都是0，程序就会觉得：“天哪，这么多相等的0，我该合并到猴年马月！”就会一直合并下去。我花了很大劲儿才发现错出在哪里。

Game combine(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j] += game.board[i + 1][j];game.board[i + 1][j] = 0;}}}}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j] += game.board[i][j + 1];game.board[i][j + 1] = 0;}}}}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i + 1][j] += game.board[i][j];game.board[i][j] = 0;}}}}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j + 1] += game.board[i][j];game.board[i][j] = 0;}}}}return game;
}

8.用函数把移动和合并元素封装成一次操作。

首先判断是不是既不能合并也不能移动。如果是的话，不处理直接返回；如果不是，先合并一次，避免出现意外情况。

接着在死循环里面套两个循环，第一个循环的条件是可不可以合并，循环体是合并（也就是能合并就一直合并）；第一个循环的条件是可不可以移动，循环体是移动（也就是能移动就一直移动）。跳出死循环的条件是既不能合并也不能移动。

最后返回处理过的数据。

Game sort(Game game, char input) {if (!combineAble(game, input) && !moveAble(game, input)) {return game;}game = combine(game, input);while (true) {while (combineAble(game, input)) {game = combine(game, input);}while (moveAble(game, input)) {game = move(game, input);}if (!combineAble(game, input) && !moveAble(game, input)) {break;}}return game;
}

9.生成随机数。

首先判断4×4的数组是不是装满了数字。

如果是，就不用生成，直接原路返回；如果不是，随机找个位置放2或4，找的位置必须还是空的。

因此设计一个循环，如果找的位置不是空，就再随机找一个位置，直到找的位置为空为止。

2或4的随机生成方法：rand() % 2生成0或1，加一后rand() % 2 + 1生成1或2，乘二后2 * (rand() % 2 + 1)生成2或4。

Game random(Game game) {srand((unsigned int)time(NULL));if (!full(game)) {//如果没满//rand() % 4 ：0 到 3 之间的随机数int i = rand() % 4;int j = rand() % 4;while (game.board[i][j] != 0) {i = rand() % 4;j = rand() % 4;}game.board[i][j] = 2 * (rand() % 2 + 1); //2*(0+1)~2*(1+1)return game;}else {//如果满了return game;}
}

10.输出数组里的每个元素。

我们肯定不能直接输出，那样太丑了。适当的美化是必要的。

每个元素高三排（不包含上下两根线）。

因此可以再来个嵌套循环，一排执行四次，一共执行四排。

第一排是"|-------|-------|-------|-------|"，在循环外输出。

每个大循环下，第一排是五根竖着的线，第二排是五根竖着的线加不为0的元素，第三排又是五根竖着的线，第四排是"|-------|-------|-------|-------|"。

代码如下：

void printBoard(Game game) {cout << "|-------|-------|-------|-------|" << endl;for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int i = 0; i < 4; i++) {cout << "|" << "\t";}cout << "|" << endl;for (int j = 0; j < 4; j++) {cout << "|";if (game.board[i][j] != 0) {cout << game.board[i][j];}cout << "\t";}cout << "|";cout << endl;for (int i = 0; i < 4; i++) {cout << "|" << "\t";}cout << "|" << endl;cout << "|-------|-------|-------|-------|";cout << endl;}cout << endl << endl;
}

11.判断是否获胜或结束。

该函数应该在main函数里。

同样的，设计一个死循环，跳出的条件是赢或输。

如果没有达成条件的话，循环重复执行提示输入→输入→合并和移动→生成随机数→清屏→打印→判断。

代码如下：

while (1) {cout << "请输入你想要采取的操作：";cin >> input;game = sort(game, input);if (!full(game)) {game = random(game);}system("cls");printBoard(game);if (over(game) == true) {cout << "Game over!" << endl;break;}else if (win(game) == true) {cout << "You win!" << endl;break;}
}

至此，所有功能都已实现。所以……

源代码如下：

#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;
class Game {
public:int board[4][4];
};
//int 的绝对值
int abs(int a) {return a >= 0 ? a : a * -1;
}
//满了
bool full(Game game) {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {return false;}}}return true;
}
//游戏结束
bool over(Game game) {if (!full(game)) {return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[abs(i - 1)][j] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[3 - abs(i - 2)][j] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[i][abs(j - 1)] == game.board[i][j]) {return false;}else if (game.board[i][3 - abs(j - 2)] == game.board[i][j]) {return false;}}}return true;}
}
//玩家获胜
bool win(Game game) {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 2048) {return true;}}}return false;
}
//可不可以移动
bool moveAble(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {if (game.board[k + 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k < 3; k++) {if (game.board[i][k + 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 3; i > 0; i--) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = i; k > 0; k--) {if (game.board[k - 1][j] != 0) {return true;}}}}}return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 3; j > 0; j--) {if (game.board[i][j] == 0) {for (int k = j; k > 0; k--) {if (game.board[i][k - 1] != 0) {return true;}}}}}return false;}
}
//移动一次
Game move(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i + 1][j] != 0) {for (int k = i; k < 3; k++) {int temp = game.board[k][j];game.board[k][j] = game.board[k + 1][j];game.board[k + 1][j] = temp;}}}}}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i][j + 1] != 0) {for (int k = j; k < 3; k++) {int temp = game.board[i][k];game.board[i][k] = game.board[i][k + 1];game.board[i][k + 1] = temp;}}}}}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 3; i > 0; i--) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i - 1][j] != 0) {for (int k = i; k > 0; k--) {int temp = game.board[k][j];game.board[k][j] = game.board[k - 1][j];game.board[k - 1][j] = temp;}}}}}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 3; j > 0; j--) {if (game.board[i][j] == 0 && game.board[i][j - 1] != 0) {for (int k = j; k > 0; k--) {int temp = game.board[i][k];game.board[i][k] = game.board[i][k - 1];game.board[i][k - 1] = temp;}}}}}return game;
}
//可不可以合并（合并后是否是同一状态）
bool combineAble(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w' || input == 'S' || input == 's') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {return true;}}}return false;}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {return true;}}}return false;}
}
//合并一次
Game combine(Game game, char input) {if (input == 'W' || input == 'w') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j] += game.board[i + 1][j];game.board[i + 1][j] = 0;}}}}else if (input == 'A' || input == 'a') {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j] += game.board[i][j + 1];game.board[i][j + 1] = 0;}}}}else if (input == 'S' || input == 's') {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {if (game.board[i + 1][j] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i + 1][j] += game.board[i][j];game.board[i][j] = 0;}}}}else {for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {if (game.board[i][j + 1] == game.board[i][j] && game.board[i][j] != 0) {game.board[i][j + 1] += game.board[i][j];game.board[i][j] = 0;}}}}return game;
}
//生成随机数
Game random(Game game) {srand((unsigned int)time(NULL));if (!full(game)) {//如果没满//rand() % 4 ：0 到 3 之间的随机数int i = rand() % 4;int j = rand() % 4;while (game.board[i][j] != 0) {i = rand() % 4;j = rand() % 4;}game.board[i][j] = 2 * (rand() % 2 + 1); //2*(0+1)~2*(1+1)return game;}else {//如果满了return game;}
}
//操作一次
Game sort(Game game, char input) {if (!combineAble(game, input) && !moveAble(game, input)) {return game;}game = combine(game, input);while (true) {while (combineAble(game, input)) {game = combine(game, input);}while (moveAble(game, input)) {game = move(game, input);}if (!combineAble(game, input) && !moveAble(game, input)) {break;}}return game;
}
//打印
void printBoard(Game game) {cout << "|-------|-------|-------|-------|" << endl;for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int i = 0; i < 4; i++) {cout << "|" << "\t";}cout << "|" << endl;for (int j = 0; j < 4; j++) {cout << "|";if (game.board[i][j] != 0) {cout << game.board[i][j];}cout << "\t";}cout << "|";cout << endl;for (int i = 0; i < 4; i++) {cout << "|" << "\t";}cout << "|" << endl;cout << "|-------|-------|-------|-------|";cout << endl;}cout << endl << endl;
}int main() {Game game;for (int i = 0; i < 4; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {game.board[i][j] = 0;}}char input;//生成随机数game = random(game);printBoard(game);while (1) {cout << "请输入你想要采取的操作：";cin >> input;game = sort(game, input);if (!full(game)) {game = random(game);}system("cls");printBoard(game);if (over(game) == true) {cout << "Game over!" << endl;break;}else if (win(game) == true) {cout << "You win!" << endl;break;}}system("pause");return 0;
}

如有错误，请在评论区斧正。谢谢大家！

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