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Qt实践-2048游戏教程(3): Game 模块

Game 模块是游戏的运行逻辑模块。由于这一部分和 Qt界面的代码完全独立，大家可以完全可以自己采用自己喜欢的算法重新实现。

我实现的时候是这样设计的(请不必拘泥于此)

  • 我希望有一个4x4的数组用于存放每一轮游戏中小方块的值， int board[4][4];

  • 游戏初始化的时候需要随机将两个小方块赋值为 2

  • 设计一个 move 函数，接收一个表示方向的参数（用于指示上下左右），然后更新 4x4 小方块数组的值。

    • 有一个成员 changed ， 用于判断 move 前后4x4表盘是否变化。

    • 设计一个 getEmptyPos 函数，这样 move 结束后，如果表盘发生变化，可以随机获取一个空方块，将其赋值为 2。

    • 有一个成员 total_score， 每次 move 后都会更新分数。

添加 Game 模块

类似前两步骤，我们添加一个 Game 类。配置时啥也不需要勾选。

添加 Game 类

然后我们复制粘贴如下代码（点开小三角形可以查看代码）。

game.h 
#ifndef GAME_H
#define GAME_H

#include <array>

const int NCells = 4;

using Pos = std::array<int, 2>;

class Game
{
public:

    int board[NCells][NCells];

    int total_score = 0;
    bool changed;

    Game();

    void move(bool horizonal, bool reverse);

    void resetGame();

    Pos getEmptyPos();

    bool isfull();
    bool wonGame();
};

#endif // GAME_H
game.cpp 
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <vector>
#include "game.h"

Game::Game()
{
    resetGame();
}

void Game::resetGame()
{
    memset(board, 0, sizeof board);

    board[rand()%NCells][rand()%NCells] = 2;

    auto pos = getEmptyPos();
    board[pos[0]][pos[1]] = 2;

    total_score = 0; changed = true;
}

Pos Game::getEmptyPos()
{
    int i,j;
    do {
        i = rand() % NCells;
        j = rand() % NCells;
    } while (board[i][j]);
    return {i, j};
}

bool Game::isfull()
{
    return std::all_of(*board, *board + NCells * NCells, [](int x) { return x != 0; } );
}

void Game::move(bool horizonal, bool reverse)
{
    static int board_prev[NCells][NCells];
    memcpy(board_prev, board, sizeof board); //backup

    using Vec = std::vector<int> ;
    auto squeezeVec = [&] (Vec v, bool reverse) -> Vec {
        if (reverse) v = Vec(v.rbegin(), v.rend());
        Vec ans; size_t first = 0;
        while (first+1 < v.size()) {
            if (v[first] == v[first+1]) {
                total_score += v[first] * 2;
                ans.push_back(v[first] * 2), first += 2;
            }
            else ans.push_back(v[first]), first++;
        }
        if (first+1 == v.size()) ans.push_back(v[first]);
        while (ans.size() < NCells) ans.push_back(0);
        return reverse ? Vec(ans.rbegin(), ans.rend()) : ans;
    };

    auto getVal = [&] (size_t i, size_t j) -> int& {
        return horizonal ? board[i][j] : board[j][i];
    };

    for (size_t i=0; i < NCells; ++i) {
        Vec v;
        for (size_t j=0; j < NCells; ++j) {
            if (getVal(i, j)) v.push_back(getVal(i, j));
        }
        auto ans = squeezeVec(v, reverse);
        for (size_t j=0; j < NCells; ++j) {
            getVal(i, j) = ans[j];
        }
    }
    changed = !std::equal(*board, *board + NCells * NCells, *board_prev );
}

以上是 Game 模块-游戏逻辑模块的源代码，由于我用到了很多小技巧和C++11的知识，因此我们不会讲解其中的代码细节。你完全可以根据自己的想法重新写一遍。

在 GameBoard 界面模块中引入 游戏逻辑模块 Game

我们在 GameBoard 中增加一个 Game 对象，Game 对象可以提供如下操作

  • 每一轮的 4x4 小方块 的值 board[4][4]
  • 每一轮的总分 total_score
  • 一个 move 函数，接收一个指示上下左右方向的参数，调用后会更新 4x4 小方块 值
  • 检测每一轮后表盘是否变化了 changed
  • 返回一个空方块的位置 getEmptyPos()

此外我们在 GameBoard 还增加了 Cell* cells[4][4] {}; 用于存放 4x4 小方块的界面的指针。

我们还增加一个 keyPressEvent 函数，用于监听键盘按键事件，然后触发不同的游戏更新方式。

gameboard.h 
#ifndef GAMEBOARD_H
#define GAMEBOARD_H

#include <QLabel>
#include <QVBoxLayout>
#include <QGridLayout>
#include <QKeyEvent>
#include "game.h"
#include "cell.h"
class GameBoard : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit GameBoard(QWidget *parent = 0);

private:
    // main game logic
    Game game;

    Cell* cells[NCells][NCells] {};

    // main layout
    QVBoxLayout *mainLayout;

    // grid layout of board
    QGridLayout *boardLayout;

    // score widget
    QLabel *score;

    void drawBoard();
protected:
    void keyPressEvent(QKeyEvent *event);
};

#endif // GAMEBOARD_H
gameboard.cpp 
#include "gameboard.h"
#include "cell.h"
#include <cstdlib>


GameBoard::GameBoard(QWidget *parent) :
    QWidget(parent)
{
    // set default size
    resize(650, 450);

    // create the main layout
    mainLayout = new QVBoxLayout();
    setLayout(mainLayout);

    // create the board layout
    boardLayout = new QGridLayout();

    drawBoard();

    mainLayout->insertLayout(0, boardLayout);

    // create the score widget and add it to the board
    score = new QLabel(QString("SCORE: %1").arg(0));
    score->setStyleSheet("QLabel { color: rgb(235,224,214); font: 16pt; }");
    score->setFixedHeight(50);
    mainLayout->insertWidget(1, score, 0, Qt::AlignRight);

    // style sheet of the board
    setStyleSheet("GameBoard { background-color: rgb(187,173,160) }");
}


void GameBoard::drawBoard()
{
    delete boardLayout;
    boardLayout = new QGridLayout();
    for (int i = 0; i < NCells; ++i) {
        for (int j = 0; j < NCells; ++j) {
            delete cells[i][j];
            cells[i][j] = new Cell(game.board[i][j]);
            boardLayout->addWidget(cells[i][j], i, j);
            cells[i][j]->draw();
        }
    }
    mainLayout->insertLayout(0, boardLayout);
}

void GameBoard::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    switch (event->key()) {
    case Qt::Key_Up:
        game.move(false, false);
        break;
    case Qt::Key_Down:
        game.move(false, true);
        break;
    case Qt::Key_Left:
        game.move(true, false);
        break;
    case Qt::Key_Right:
        game.move(true, true);
        break;
    }

    if (game.changed) {
        if (!game.isfull()) {
            auto pos = game.getEmptyPos();
            game.board[pos[0]][pos[1]] = 2;
        }
        score->setText(QString("SCORE: %1").arg(game.total_score));
        drawBoard();
    }
}

按键事件 KeyPressEvent

GameBoard 继承自 QWidget，因此可以覆写 keyPressEvent 函数, 我们希望根据键盘按键的上下左右触发 不同的 game.move(bool, bool) 函数。

// gameboard.cpp 
...
void GameBoard::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    switch (event->key()) {
    case Qt::Key_Up:
        game.move(false, false);
        break;
    case Qt::Key_Down:
        game.move(false, true);
        break;
    case Qt::Key_Left:
        game.move(true, false);
        break;
    case Qt::Key_Right:
        game.move(true, true);
        break;
    }
...
}

效果

最终效果如下

你可以敲击键盘上的上下左右键来控制方块移动。不妨自己试着玩一会吧。

不足

我没有设计游戏最终失败后的逻辑，也没有设计游戏成功达到 2048 后的逻辑，你可以自己尝试一下。

至此，教程就基本结束了。你已经初步了解了 Qt 设计界面的方式和模块化开发的大体流程。

Qt 在网上的教程还有很多，开源的 demo 项目也是不胜枚举。接下来你可以拉上小伙伴一起玩，共同讨论、尝试设计不一样的 Qt 界面或者游戏。