制作Python数字华容道的实现(可选择关卡)

下面是关于“制作Python数字华容道的实现(可选择关卡)”的完整攻略。

确定程序需求

首先，我们需要明确这个程序需要实现的功能：
1. 可以生成不同难度的数字华容道关卡，即4x4, 5x5或者6x6的游戏盘面；
2. 游戏盘面上的数字需要随机打乱，形成初始状态，玩家需要通过移动数字将它们恢复到有序状态；
3. 程序需要显示当前盘面和移动后的新盘面，以及一些提示信息，如当前游戏步数、是否完成等信息。

数据结构设计

为了方便实现游戏逻辑，我们需要确定程序的数据结构。数字华容道可以看成一个二维数组，表示游戏盘面。我们可以使用一个 nested list 来表示它。例如，“1”号的位置可以表示为 puzzle[0][0]。

程序实现步骤

有了需求和数据结构的设计，我们可以着手实现程序。下面是程序的主要实现步骤：

Step 1：生成游戏盘面

我们需要在开始游戏前，生成一个随机的游戏盘面。我们可以编写一个函数 generate_board(size)，其中 size 表示游戏盘面的大小，可以是 4、5 或 6，函数返回一个 nested list，表示的是一个随机生成的游戏盘面。我们可以采用 Fisher–Yates shuffle 算法来实现随机化。具体实现方法可以参考下面的示例代码：

import random

def generate_board(size):
    board = []
    count = 1
    for i in range(size):
        row = []
        for j in range(size):
            row.append(count)
            count += 1
        board.append(row)
    # Here we apply the Fisher–Yates shuffle algorithm
    size_squared = size * size
    for i in range(size_squared):
        j = random.randrange(i, size_squared)
        row1, col1 = divmod(i, size)
        row2, col2 = divmod(j, size)
        board[row1][col1], board[row2][col2] = board[row2][col2], board[row1][col1]
    return board

Step 2：显示当前游戏盘面

接下来，我们需要编写一个函数 print_board(board)，用于在终端上显示当前的游戏盘面。可以使用 ASCII 字符画的方式来显示游戏盘面，或者使用 Python 打印出来的方式。

def print_board(board):
    for i in range(len(board)):
        for j in range(len(board)):
            print("{:3}".format(board[i][j]), end=' ')
        print()
    print()

Step 3：玩家移动数字

在游戏过程中，玩家需要通过移动数字，将盘面恢复到有序状态。我们可以编写一个函数 move(board, cord, blank)，其中 board 表示当前的游戏盘面，cord 表示需要移动数字的坐标，blank 是当前空白格子的坐标。当玩家选择移动数字时，我们需要执行以下三个步骤：

1. 检查当前移动是否合法。如果当前选择的数字不是空白格子旁边的数字，则移动无效。返回 False。
2. 交换当前选择的数字和空白格子。如果交换成功，返回 True。
3. 检查当前盘面是否已经完成。如果完成，返回 True。

示例代码如下：

def move(board, cord, blank):
    row, col = cord
    blank_row, blank_col = blank
    if (row == blank_row and abs(col - blank_col) == 1) or (col == blank_col and abs(row - blank_row) == 1):
        board[row][col], board[blank_row][blank_col] = board[blank_row][blank_col], board[row][col]
        blank_row, blank_col = row, col    # update the blank position
        if board == generate_board(len(board)):
            print('Congratulations! You have solved the puzzle!')
            return True
        return True
    else:
        return False

Step 4：游戏主循环

有了以上函数，我们就可以编写游戏主循环，让用户与程序交互。我们可以使用 Python 的 while 循环，来判断用户是否已经完成游戏。

以下是一个示例的游戏主循环：

def play_game(board):
    print('Welcome to Digital Maze!\n')
    steps = 0
    while True:
        print_board(board)
        row, col = input('Please input the coordinate of the number you want to move (e.g. 1,2): ').split(',')
        row, col = int(row) - 1, int(col) - 1
        if move(board, (row, col), blank_pos(board)):
            steps += 1
        else:
            print('Invalid move!')
            continue
        if board == generate_board(len(board)):
            print_board(board)
            print('Congratulations! You have solved the puzzle in {} steps.'.format(steps))
            break

现在，我们就可以运行 play_game(generate_board(4)) 来启动 Digital Maze 了！