Сегодня мы напишем на Python свою версию популярной логической игры - пятнашки. Цель игры заключается в том чтобы перемещая блоки в рамке упорядочить их по номерам.
Начнем с импорта нужных библиотек и задания глобальных переменных
from tkinter import Tk, Canvas
from random import shuffle
# Размер игрового поля (4x4)
BOARD_SIZE = 4
# Размер одного блока в пикселях
SQUARE_SIZE = 80
# Значение пустого блока. В нашем случае пустым будет последний блок
EMPTY_SQUARE = BOARD_SIZE ** 2
# Главное окно
root = Tk()
root.title("Pythonicway Fifteen")
# Область для рисования
c = Canvas(root, width=BOARD_SIZE * SQUARE_SIZE,
height=BOARD_SIZE * SQUARE_SIZE,
bg='#808080')
c.pack()
root.mainloop()
В качестве пятнашек у нас будет выступать список c целыми числами.
board = list(range(1, EMPTY_SQUARE + 1))
Теперь напишем функцию, которая будет отрисовывать пятнашки из списка:
def draw_board():
# убираем все, что нарисовано на холсте
c.delete('all')
# Наша задача сгруппировать пятнашки из списка в квадрат
# со сторонами BOARD_SIZE x BOARD_SIZE
# i и j будут координатами для каждой отдельной пятнашки
for i in range(BOARD_SIZE):
for j in range(BOARD_SIZE):
# получаем значение, которое мы должны будем нарисовать
# на квадрате
index = str(board[BOARD_SIZE * i + j])
# если это не клетка которую мы хотим оставить пустой
if index != str(EMPTY_SQUARE):
# рисуем квадрат по заданным координатам
c.create_rectangle(j * SQUARE_SIZE, i * SQUARE_SIZE,
j * SQUARE_SIZE + SQUARE_SIZE,
i * SQUARE_SIZE + SQUARE_SIZE,
fill='#43ABC9',
outline='#FFFFFF')
# пишем число в центре квадрата
c.create_text(j * SQUARE_SIZE + SQUARE_SIZE / 2,
i * SQUARE_SIZE + SQUARE_SIZE / 2,
text=index,
font="Arial {} italic".format(int(SQUARE_SIZE / 4)),
fill='#FFFFFF')
Не забудьте вызвать функцию отрисовки игрового поля перед вызовом root.mainloop()
Добавляем обработчик событий. При клике на клеточку мы поменяем ее местами с пустой клеткой.
def click(event):
# Получаем координаты клика
x, y = event.x, event.y
# Конвертируем координаты из пикселей в клеточки
x = x // SQUARE_SIZE
y = y // SQUARE_SIZE
# Получаем индекс в списке объекта по которому мы нажали
board_index = x + (y * BOARD_SIZE)
# Получаем индекс пустой клетки в списке. Эту функцию мы напишем позже
empty_index = get_empty_neighbor(board_index)
# Меняем местами пустую клетку и клетку, по которой кликнули
board[board_index], board[empty_index] = board[empty_index], board[board_index]
# Перерисовываем игровое поле
draw_board()
# Если текущее состояние доски соответствует правильному - рисуем сообщение о победе
if board == correct_board:
# Эту функцию мы добавим позже
show_victory_plate()
Привязываем обработчик событий к холсту
c.bind('<Button-1>', click)
Теперь нужно добавить функцию get_empty_neighbor, которая будет возвращать индекс блока с которым мы хотим поменять местами наш блок. Эта функция может показаться немного сложной, поэтому постараюсь сначала описать основную идею. Мы будем менять клетки местами, только если рядом с клеткой на которую мы нажали будет пустая клетка. Рядом означает сверху, снизу, слева или справа. Структурой данных для представления всех блоков мы выбрали одномерный список. В таком случае, сверху и снизу означает на расстоянии размера доски. Например, 7 клетка на расстоянии 4 от 11, соответственно 11 находится под 7. Слева и справа означает, что клетка на расстоянии 1 от заданной. Например, 8 справа от 7, а 6 - слева. Единственное, о чем осталось позаботиться - это ситуация, когда клетка на расстоянии 1, но на следующем ряду, например, 8 и 9, в такой ситуации, мы не хотим менять их местами. Если блоки поменять невозможно - просто вернем блок, по которому нажали.
def get_empty_neighbor(index):
# получаем индекс пустой клетки в списке
empty_index = board.index(EMPTY_SQUARE)
# узнаем расстояние от пустой клетки до клетки по которой кликнули
abs_value = abs(empty_index - index)
# Если пустая клетка над или под клектой на которую кликнули
# возвращаем индекс пустой клетки
if abs_value == BOARD_SIZE:
return empty_index
# Если пустая клетка слева или справа
elif abs_value == 1:
# Проверяем, чтобы блоки были в одном ряду
max_index = max(index, empty_index)
if max_index % BOARD_SIZE != 0:
return empty_index
# Рядом с блоком не было пустого поля
return index
Теперь добавим функцию show_victory_plate, которая будет выводить сообщение о победе на экран.
def show_victory_plate():
# Рисуем черный квадрат по центру поля
c.create_rectangle(SQUARE_SIZE / 5,
SQUARE_SIZE * BOARD_SIZE / 2 - 10 * BOARD_SIZE,
BOARD_SIZE * SQUARE_SIZE - SQUARE_SIZE / 5,
SQUARE_SIZE * BOARD_SIZE / 2 + 10 * BOARD_SIZE,
fill='#000000',
outline='#FFFFFF')
# Пишем красным текст Победа
c.create_text(SQUARE_SIZE * BOARD_SIZE / 2, SQUARE_SIZE * BOARD_SIZE / 1.9,
text="ПОБЕДА!", font="Helvetica {} bold".format(int(10 * BOARD_SIZE)), fill='#DC143C')
Чтобы запустить игру нам нужно добавить несколько последних штрихов.
# Создаем список блоков board = list(range(1, EMPTY_SQUARE + 1)) # Список с которым мы будем сравнивать результат. В данном случае это # просто отсортированный список, но при желании можно придумать что-то другое correct_board = board[:] # перемешиваем блоки shuffle(board) # рисуем доску draw_board()
В принципе, можно играть уже в эту версию игры, но у нас все еще есть одна проблема. Если мы просто перемешаем блоки, то может возникнуть ситуация, в которой у головоломки не будет решения. Причина этого сама по себе интересная математическая задача, мы же просто добавим код, который будет проверять решаема ли конкретная конфогурация и если нет - перемешивать блоки заново. Алгоритм определения решаема ли задача следующий:
- Для нечетного размера поля, головоломка решаема, если количество необходимых перемещений парно.
- Для четного размера поля, головоломка решаема если
- Пустой блок находится на парном (втором, четвертом, шестом...) ряду снизу и количество перемещений непарно.
- Пустой блок на непарном (первый, третий, пятый...) ряду снизу и количество перемещений парно.
- Во всех остальных случаях головоломка не имеет решения.
def get_inv_count():
""" Функция считающая количество перемещений """
inversions = 0
inversion_board = board[:]
inversion_board.remove(EMPTY_SQUARE)
for i in range(len(inversion_board)):
first_item = inversion_board[i]
for j in range(i+1, len(inversion_board)):
second_item = inversion_board[j]
if first_item > second_item:
inversions += 1
return inversions
def is_solvable():
""" Функция определяющая имеет ли головоломка рещение """
num_inversions = get_inv_count()
if BOARD_SIZE % 2 != 0:
return num_inversions % 2 == 0
else:
empty_square_row = BOARD_SIZE - (board.index(EMPTY_SQUARE) // BOARD_SIZE)
if empty_square_row % 2 == 0:
return num_inversions % 2 != 0
else:
return num_inversions % 2 == 0
Теперь добавим только код перемешивания блоков и игра готова
while not is_solvable():
shuffle(board)
Исходный код игры на гитхаб