基于Numpy的单人扑克游戏：地城恶棍

[!] 本项目为原创内容，若有错误之处还需批评指正

由于篇幅过长，本文全代码文件位于另一个博客中：传送门

文章目录

基于Numpy的单人扑克游戏：地城恶棍
- 1.单人扑克牌游戏：地城恶棍
- - 1.1 游戏场景
  - 1.2 游戏规则
  - 1.3 计分规则
  - 1.4 游戏流程
- 2.制作思路
- 3. 扑克牌API
- - 3.1 类成员
  - 3.2 索引转换与检索
  - 3.3 洗牌与重置牌库
  - 3.4 取卡牌、插卡牌与丢弃卡牌
  - 3.5 卡牌可视化
  - 3.6 具体展示
- 4. 游戏本体
- - 4.1 配置文件
  - 4.2 游戏主体
  - 4.3 游戏主循环
  - 4.4 游戏结束与计分
  - 4.5 刷新房间与替换房间
  - 4.6 游戏界面展示
  - 4.7 玩家输入检测
  - 4.8 执行动作
- 5 游戏展示
- - 5.1 游戏代码

1.单人扑克牌游戏：地城恶棍

翻译自BGG上的扑克游戏，通过一副标准的扑克牌构造一个地下城进行游戏，工具易得，规则简单，携带方便，也有一些RPG要素。(教程来源：传送门)

1.1 游戏场景

取出所有小丑，红色的J，Q，K，A。将它们放在一边，它们不会在这个游戏中使用。
将剩余的卡片洗牌并将正面朝下放在左侧。这个牌堆被称为地下城。

[借用原链接教程的图，侵删]

1.2 游戏规则

牌堆里的26个草花和黑桃，这些是怪物。他们的伤害等于他们的牌面数字。（其中10是10，J是11，Q是12，K是13，A是14）
牌堆上的9张方片是武器。每种武器都会造成与对应数字的伤害。恶棍只能装备一个武器，这意味着如果你选择一个，你必须装备它，并丢弃你以前的武器。
牌堆上的9张红桃是生命药水。每回合你只能使用一个生命药水，即使你拿到两个。你拿的第二个药水被丢弃（放回弃牌堆）。并且你的生命值无法超过20.
您可以在任何地方放置你的弃牌（任何丢弃的牌），但我建议在地城右侧。卡片要面朝下丢弃。
当你的生命达到0或者你穿过整个地牢时，游戏结束。

1.3 计分规则

如果你的生命已经达到零，找到地牢中所有剩余的怪物，并从你的生命中减去它们的值，这个负值就是你的分数。
如果你已经穿过整个地牢，你的分数就应该是你的正值，你的最后一张牌如果是红桃，那就是你最后的财宝，那么你的分数就是你的生命值+财宝价值。

1.4 游戏流程

在你的第一个和之后的每个回合中，一个接一个地翻转卡片顶部的卡片，直到你面前有4张卡片面朝上形成一个房间。
如果您愿意，您可以避开这个房间。如果您选择这样做，请在一次性拿走所有四张卡片，把它们放在地下城的底部。虽然您避免房间的次数不受限制，但您无法避开连续两个房间。
如果您选择选择进入，则必须面对其中包含的四张卡中的3张。
如果选择武器则必须装备它。将它正面朝上放在您和剩余的房卡之间。如果你装备了先前的武器，将它和它上面的任何怪物移动到弃牌牌堆上。
如果选择生命药水则将其增加相应的数目的血量，然后将其放至弃牌堆。您的生命值不得超过20岁，您可能每回合不止一个生命药水。如果你在一个回合中服用两个生命药水，那么第二个就被丢弃，并且不会增加血量。
如果你选择了怪物则可以用徒手或使用装备好的武器进行战斗。一旦你选择了3张牌（只剩下一张牌），轮到你了。将第四张卡面朝上放在您面前，作为下一个房间的一部分。
- 如果你徒手与怪物战斗，从你的生命中减去它的攻击力，并将怪物移到丢弃牌组。
- 如果你选择使用装备好的武器对抗怪兽，将怪物面朝上放在武器上方（同时也放在武器上任何其他怪物的顶部。确保错开怪物的位置，不会盖住武器的数字,类似于红心接龙的放置方式）
- 如果武器的攻击力大于怪物攻击力，怪物被击败且你不会受伤；
- 如果怪物的攻击力大于你武器的攻击力，你的血量要减去两者的差值；
- 重要的是要注意，虽然你保留你的武器，直到他们被更换，一旦武器被用于怪物，武器只能用于干掉以前的怪物更低价值（小于等于）的怪物。

2.制作思路

既然是一个扑克牌游戏，首先肯定是要制作一个扑克牌的API
- 扑克牌可以用字典或者列表来表示，但是这样的话会浪费很多的空间。因此，本项目将使用Numpy来实现，这样的话能保证性能的情况下减少存储成本。
- 一般情况下，扑克牌应该具有的功能为：抽牌库顶的牌、洗牌、将牌放进牌库底、丢弃某张牌
其他情况的话，根据游戏规则制作就OKK了

本次制作在Jupyter Notebook中制作，所需要的库如下所示：

import random as ra
import numpy as np
import os
import re
import time
from IPython.display import clear_output #用于清空输出

3. 扑克牌API

扑克牌API可以在本人的另一个博客中找到：传送门

3.1 类成员

类成员的话比较简单，主要存储的是牌库以及他们的特殊字符。

这里将特殊字符作为静态成员变量，牌库作为公共成员变量

class PlayingCard(object):#\033[31m是颜色标识符，让字体变成红色的prefixs = ['\033[31m♦\033[0m','♣','\033[31m♥\033[0m','♠']suffixs = [str(i) for i in range(1,11)] + ['J','Q','K']specials = ["♚","\033[31m♚\033[0m"]def __init__(self) -> None:"""构建牌库[x,y] 获取公式x = 54 // 4y = 54 % 4x \in [0,13],其中0~9代表数值1~10, 10/11/12代表J/Q/K, 13代表特殊牌(即王牌)y \in [0,3],其中0代表方块,1代表梅花,2代表桃心,3代表黑桃[13,0] 小王; [13,1] 大王"""self.library = np.linspace(1,54,54).astype(np.int8) #一个一维向量作为牌库

3.2 索引转换与检索

由于我们使用的是一个一维向量来进行存储，因此我们需要计算出一维向量和扑克牌之间的映射关系

def card2index(self,index) -> tuple:#索引与卡牌的关系assert not int((index-27)/27), "[WARN] Card %d is illegal!" % indexindex -= 1x,y = index//4,index % 4return (x,y)def card2str(self,index) -> str:#将索引转化为文本assert not int((index-27)/27), "[WARN] Card %d is illegal!" % indexx,y = self.card2index(index)return self.prefixs[y] + self.suffixs[x]def getPrefix(self,index) -> int:"""得到扑克牌花色其中0代表方块,1代表梅花,2代表桃心,3代表黑桃"""assert not int((index-27)/27), "[WARN] Card %d is illegal!" % indexreturn (index - 1) % 4def getNumber(self,index) -> int:#得到扑克牌数字assert not int((index-27)/27), "[WARN] Card %d is illegal!" % indexreturn (index - 1) //4

3.3 洗牌与重置牌库

由于牌库是一维数组，因此可以直接使用一维数组打乱的方式实现洗牌

对于重置牌库，则可以暴力的重新构造一个有序的一维向量

def shuffle(self,seed = None) -> np.array:#洗牌if seed is None:seed = ra.randint(0,2^16)ra.seed(seed)ra.shuffle(self.library)return self.librarydef reload(self) -> np.array:#获得一副新牌self.library = np.linspace(1,54,54).astype(np.int8)return self.library

注意到这里洗牌方法使用了seed参数，这样可以让用户自己设定随机种子来保证多次洗牌的结果是相同的

3.4 取卡牌、插卡牌与丢弃卡牌

在很多个扑克游戏中，都喜欢在牌库顶抽走卡牌，在牌库底加入卡牌。因此设置这两个方法是有必要的。
需要注意的是，在牌库中随机位置抽卡和随机位置加入卡牌可以通过“取卡/插卡 + 打乱”的组合来实现，因此不需要额外设计。
丢弃卡片则是需要在牌库中丢弃掉某几张不需要的卡，这一点适用于某些规则之中。

由于这几个操作需要判断卡牌是否在牌库中，所以特意加入了一个私有方法来判断卡牌是否在牌库里

def _inLibrary(self,index) -> bool:#判断是否在卡里？return np.where(self.library == index)[0].size > 0def __len__(self):#重写len方法，即 len() 函数会返回牌库中剩余卡片数return len(self.library)def pop(self) -> int:#取出牌库顶牌if len(self) == 0:return 0pop = self.library[0]self.library = self.library[1:]return popdef insert(self,index:int) -> np.array:#在牌库底插入牌assert not int((index-27)/27), "[WARN] Card %d is illegal!" % indexassert not self._inLibrary(index), "[WARN] Card %d is already in library!" % indexself.library = np.concatenate([self.library,np.array([index])])return self.librarydef drop(self,indexList) -> np.array:#丢弃某张牌for index in indexList if type(indexList) == list else [indexList]:assert self._inLibrary(index), "[WARN] Card %d is not in library!" % indexself.library = np.delete(self.library,np.where(self.library == index))return self.library

由于是一维数组的缘故，因此用户在使用的时候需要先将卡牌转化为索引，随后再输入到drop方法中

3.5 卡牌可视化

由于这个API是用一维数组实现的，因此很难直观地了解到里面到底有什么牌
所以，特意设计了这么一个可视化的方法来进行查看

这个方法通过重写__str__方法来实现，因此可以直接通过对实例使用print()来查看

def __str__(self):string = "Card Summary: %d\n" % len(self)for x in range(13): #用于显示每一行（本来可以继续压缩的，但是怕可读性不行）string += "\t".join([self.prefixs[y] + self.suffixs[x] for y in range(4) if self._inLibrary(4 * x + y + 1)]) + "\n"string += "\t".join([self.specials[i] for i in [0,1] if self._inLibrary(53 + i)])return string

3.6 具体展示

以下是一个简单的展示环节

card = PlayingCard() #构建牌库
print(card) #展示牌库card.shuffle(seed = 42) #随机打乱#抽出牌库顶前18张牌
for i in range(18):card.pop()
print(card)

4. 游戏本体

4.1 配置文件

作为一个游戏，首先就需要有一个配置文件

class Config(object):def __init__(self,maxHealth) -> None:self.maxHealth = maxHealth  #最大生命值self.health = maxHealth #现在的生命值self.weapon = 0  #武器self.finalKill = 0 #最后击杀的怪物def configReload(self):#刷新配置，用于重置游戏self.health = self.maxHealth self.weapon = 0self.finalKill = 0print("[INFO] Player Health: %d/%d" % (self.health,self.maxHealth))

4.2 游戏主体

构建游戏的主体，用来寄存游戏中出现的变量。
该游戏中设置了保存路径，用于保存每次游戏的得分

该类中内置了reload()方法，来快速重置游戏

class Game(Config):def __init__(self,maxHealth:int = 20,savePath = './checkpoint',seed = None) -> None:super().__init__(maxHealth)self.card = PlayingCard()self.room = np.zeros(4,dtype = np.int8) #游戏中的地牢房间，0代表空self._step = 0  #游戏回合self.actions = Noneself._isSwitch = False #一个回合中只能刷新一次房间self.playTime = time.strftime("%Y-%m-%d=%H-%M", time.localtime()) #游戏时间self.fileName = os.path.join(savePath,self.playTime) #保存文件的目录if not os.path.exists(savePath):os.mkdir(savePath)with open(self.fileName,'w') as file: pass #创建文件if seed is None:seed = ra.randint(0,2^16)self.reload(seed) #使用随机种子刷新房间def reload(self,seed = None) -> None:"""该游戏不需要红色J,K,Q,A以及小王大王可以设定随机种子来保证公平对战"""if seed is None:seed = ra.randint(0,2^16)self.configReload()self.card.reload()self.card.drop([(2 * i + 1) for i in [0,1,20,21,22,23,24,25]] + [53,54])self.card.shuffle(seed)print("[INFO] The game initialized successfully!")

4.3 游戏主循环

这个游戏是一个回合制的游戏，因此可以构建一个 step() 方法，来表示每轮游戏

    def step(self) -> int:result = self._isEnd() #判断游戏是否结束if result != 0:score = self._getScore(result) #如果结束了则开始计分print("[INFO] %s Score: %d" %\("Victory!" if result == 1 else "Defeated.",score))#修改保存的名字os.rename(self.fileName,self.fileName + "=Score%d" % score)return 1 self._updateRoom() #更新房间ans = -1 #记录玩家的输入结果是否合理while(ans == -1):clear_output(wait = True) #清除屏幕print(self)     #显示游戏界面time.sleep(0.2) #等待一段时间，防止输出错位actions = input( "\n1-4: Choose card (e.g. \"1 2 4\") \n0: Switch room\n"+\"\nPlease input the number to choose your actions:")ans = self._decode(actions) #分析玩家的输入#动作0表示逃避房间if self.actions == 0: self._switchRoom()print("[INFO] You switch the room!")input("Press \"Enter\" key to continute")return 0#否则，根据玩家输入顺序来触发动作for action in self.actions:if self.health <= 0:return 0  #已经死亡，退出回合self._action(action)self.room[action - 1] = 0 #将房间情况，表示已完成time.sleep(0.2)#回合数+1，重置刷新次数并退出self._step += 1self._isSwitch = Falseinput("Press \"Enter\" key to continute")return 0

4.4 游戏结束与计分

根据游戏规则，游戏结束计分情况如下：
- 如果你的生命已经达到零，找到地牢中所有剩余的怪物，并从你的生命中减去它们的值，这个负值就是你的分数。
- 如果你已经穿过整个地牢，你的分数就应该是你的正值，你的最后一张牌如果是红桃，那就是你最后的财宝，那么你的分数就是你的生命值+财宝价值。

因此，可以设计出

    def _isEnd(self) -> int:"""游戏结束机制:1. 卡池只剩一张，返回12. 生命值少于等于0，返回-1"""if len(self.card) == 0: return 1if self.health <= 0: return -1return 0def _getScore(self,index) -> int:if index == 1: #卡尺只剩一张的情况index = self.card.pop()  #抽出来，判断是不是红桃prefix = self.card.getPrefix(index)suffix = self.card.getNumber(index) + 1if prefix == 2:return self.health + suffix #是红桃则作为宝藏else:self._action(index)  #否则，自动执行（可能会挂掉）return self.healthelse:  #自己生命值清空的情况score = self.healthindex = self.card.pop()while(index != 0):  #牌库中的怪物prefix = self.card.getPrefix(index)suffix = self.card.getNumber(index) + 1score -= suffix if prefix %2 == 1 else 0 #减去所有怪物的伤害index = self.card.pop()for index in self.room: #房间中的怪物if index == 0: continueprefix = self.card.getPrefix(index)suffix = self.card.getNumber(index) + 1score -= suffix if prefix %2 == 1 else 0 #减去所有怪物的伤害return score

4.5 刷新房间与替换房间

房间由一个长度为4的一维向量构成，其中空房间由0表示，因此可以将牌的索引直接替换0来实现

    def _updateRoom(self) -> None:"""更新地牢房间：在牌库中抽牌，直至四张牌朝上形成一个房间"""for index in np.where(self.room == 0)[0]:self.room[index] = self.card.pop()def _switchRoom(self) -> None:self._isSwitch = Truefor index in self.room:self.card.insert(index)self.room = np.zeros(4,dtype = np.int8)

4.6 游戏界面展示

游戏界面同样可以通过重构__str__方法来进行展示

    def __str__(self):string = "Step:%d\t Left: %d" % (len(self),len(self.card)) + "\n" + "=" * 40string += "\nRoom:\t" +"\t".join([self.card.card2str(index) for index in self.room])string += "\n\n\nWeapon:\t%s" % (self.card.card2str(self.weapon) if self.weapon else "None")string += " (" + self.card.card2str(self.finalKill) + ")" if self.finalKill else ""string += "\nHealth:\t%d/%d" % (self.health,self.maxHealth)return string

可视化的结果如下：

4.7 玩家输入检测

考虑到玩家输入的情况可能千变万化，因此需要一个比较好的函数来识别玩家的输入

在这里使用了正则表达式来进行动作识别，并判断玩家输入是否合理

    def _decode(self,action):if not action: return -1 #如果没有输入#将字符串中的数字提取出来action = [int(index) for index in re.findall(r"\d",action)]#判断每个数字是否合理for index in action:if index == 0:if not self._isSwitch:self.actions = 0return 1else:print("[WARN] You can't switch room twice in one round!")input("Press \"Enter\" key to continute")return -1if index not in [1,2,3,4]:print("[WARN] Error action %d" % index)input("Press \"Enter\" key to continute")return -1#游戏中一定要选择三张牌，否则报错if len(action) != 3: print("[WARN] The correct action length must be 3! Found %d" % len(action))input("Press \"Enter\" key to continute")return -1#将最后正确的动作返回到类中self.actions = actionreturn 1

4.8 执行动作

由于游戏规则的限制，执行动作方法中会有比较多的分支语句

    def _action(self,action):"""其中0代表方块,1代表梅花,2代表桃心,3代表黑桃"""index = self.room[action - 1]prefix = self.card.getPrefix(index)suffix = self.card.getNumber(index) + 1if suffix == 1: suffix = 14  #A代表14if prefix % 2 == 1: #方块和黑桃代表怪物print("[INFO] You meet the monster %s!" % self.card.card2str(index))if self.weapon != 0:damaged = suffix - self.card.getNumber(self.weapon if self.finalKill == 0 else self.finalKill) - 1else:damaged = suffixif damaged > 0:self.health -= damaged #扣除血量print("[INFO] Oh no! You lost %d health! (%d/%d)" %\(damaged,self.health,self.maxHealth))else:self.finalKill = index #成功击杀怪物，但是你的武器会扣除伤害print("[INFO] You successfully kill the monster!")print("[INFO] But your weapon can only kill monsters below the value of %d" % suffix)if prefix == 2: #桃心代表加血self.health = min(self.maxHealth,self.health + suffix)print("[INFO] You meet %s and restored %d health! (%d/%d)" %\(self.card.card2str(index),suffix,self.health,self.maxHealth))if prefix == 0: #方块代表武器print("[INFO] You find the new weapon %s!" % self.card.card2str(index))self.finalKill = 0self.weapon = index  #重新装配武器

5 游戏展示

5.1 游戏代码

在三个类的加持下，游戏的主代码非常简单
```
game = Game()while(game.step() == 0):pass
```
游戏画面如下：
- 第一回合
- 第二回合
- 第三回合
- 不小心输错了的情况下，也会有错误反馈
- 游戏结束（这分惨得很）

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