《2048》是最近比较流行的一款数字游戏。原版2048首先在github上发布，原作者是Gabriele Cirulli。它是基于《1024》和《小3传奇》（Threes!）的玩法开发而成的新型数字游戏。
游戏规则
游戏的规则很简单，你需要控制所有方块向同一个方向运动，两个相同数字的方块撞在一起之后合并成为他们的和，每次操作之后会在空白的方格处随机生成一个2或者4（生成2的概率要大一些），最终得到一个“2048”的方块就算胜利了。
核心算法
1、方块移动和合并算法
主要思想：把游戏数字面板抽象成4行4列的二维数组a[4][4]，值为0的位置表示空方块，其他表示对应数字方块。把每一行同等对待，只研究一行的移动和合并算法，然后可以通过遍历行来实现所有行的移动合并算法。在一行中，用b[4]表示一行的一位数组，使用两个下标变量来遍历列项，这里使用j和k，其中j总在k的后面，用来寻找k项后面第一个不为0的数字，而k项用于表示当前待比较的项，总是和j项之间隔着若干个数字0，或者干脆紧挨着。不失一般性，考虑往左滑动时，初始事情况下j等于1，而k等于0，接着判断j项数字是否大于0，若是，则判断j项和k项数字的关系，分成3种情况处理，分别是P1: ，P2: b[k]==0和P3: b[k]!=0且b[k]!=b[j]；若否，则j自加1，然后继续寻找k项后面第一个不为0的数字。其中P1，P2和P3分别对应如下：
P1：b[k]==b[j]，则b[k] = 2 * b[k]（说明两数合并了），且b[j] = 0（合并之后要将残留的j项值清零），接着k自加1，然后进行下一次循环。
P2：b[k]==0，则表示b[j]之前全是空格子，此时直接移动b[j]到k的位置，也就是b[k] = b[j]，然后b[j] = 0（移动后将残留的j项值清零），接着k值不变，然后进行下一次循环。
P3：b[k]!=0且b[k]!=b[j]，则表示两数不相等且都不为0，此时将两数靠在一起，也就是b[k+1] = b[j]。接着分两种小情况，若j!=k+1，则b[j] = 0（移动后将残留的j项值清零）；若否，则表示两数原先就靠在一起，则不进行特殊处理（相当于未移动）。接着k自加1，然后进行下一次循环。
2、判断游戏是否结束算法
核心思想：遍历二维数组，看是否存在横向和纵向两个相邻的元素相等，若存在，则游戏不结束，若不存在，则游戏结束。
3、生成随机数算法
核心思想：根据生成的随机数，对一定的值进行取模，达到生成一定概率的数。在本游戏中，设定出现2的概率是4的两倍，于是可以利用系统提供的随机数函数生成一个数，然后对3取余，得到的数若小于2则在游戏面板空格处生成一个2，若余数等于2，则生成4。在选择将在哪一个空格出生成数的时候，也是根据系统提供的随机函数生成一个数，然后对空格数取余，然后在第余数个空格出生成数字。
4、绘制界面的算法
核心思想：利用系统提供的控制台界面清屏功能，达到刷新界面的效果，利用控制制表符位置，达到绘制游戏数字面板的效果。
由于绘制界面不算是本游戏的本质，且代码段相对较长，所以算法描述在这里省略，读者可以参考完整源代码。
源码示例：
#include <stdio.h>#include <time.h> /* 包含设定随机数种子所需要的time()函数 */#include <conio.h> /* 包含Windows平台上完成输入字符不带回显和回车确认的getch()函数 */#include <windows.h> /* 包含Windows平台上完成设定输出光标位置达到清屏功能的函数 */void start_game(); /* 开始游戏 */void reset_game(); /* 重置游戏 *//* 往左右上下四个方向移动 */void move_left();void move_right();void move_up();void move_down();void refresh_show(); /* 刷新界面显示 */void add_rand_num(); /* 生成随机数，本程序中仅生成2或4，概率之比设为2:1 */void check_game_over(); /* 检测是否输掉游戏，设定游戏结束标志 */int get_null_count(); /* 获取游戏面板上空位置数量 */int board[4][4];/* 游戏数字面板，抽象为二维数组 */int score; /* 游戏的分 */int best; /* 游戏最高分 */int if_need_add_num; /* 是否需要生成随机数标志，1表示需要，0表示不需要 */int if_game_over; /* 是否游戏结束标志，1表示游戏结束，0表示正常 *//* main函数 函数定义 */int main(){start_game();}/* 开始游戏 函数定义 */void start_game(){reset_game();char cmd;while (1){cmd = getch(); /* 接收标准输入流字符命令 */if (if_game_over) /* 判断是否需已经输掉游戏 */{if (cmd == 'y' || cmd == 'Y') /* 重玩游戏 */{reset_game();continue;}else if (cmd == 'n' || cmd == 'N') /* 退出 */{return;}else{continue;}}if_need_add_num = 0; /* 先设定不默认需要生成随机数，需要时再设定为1 */switch (cmd) /* 命令解析，w，s，a，d字符代表上下左右命令 */{case 'a':case 'A':case 75 :move_left();break;case 's':case 'S':case 80 :move_down();break;case 'w':case 'W':case 72 :move_up();break;case 'd':case 'D':case 77 :move_right();break;}score > best ? best = score : 1; /* 打破得分纪录 */if (if_need_add_num) /* 默认为需要生成随机数时也同时需要刷新显示，反之亦然 */{add_rand_num();refresh_show();}}}/* 重置游戏 函数定义 */void reset_game(){score = 0;if_need_add_num = 1;if_game_over = 0;/* 了解到游戏初始化时出现的两个数一定会有个2，所以先随机生成一个2，其他均为0 */int n = rand() % 16;for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 0; j < 4; j++){board[i][j] = (n-- == 0 ? 2 : 0);}}/* 前面已经生成了一个2，这里再生成一个随机的2或者4，且设定生成2的概率是4的两倍 */add_rand_num();/* 在这里刷新界面并显示的时候，界面上已经默认出现了两个数字，其他的都为空（值为0） */system("cls");refresh_show();}/* 生成随机数 函数定义 */void add_rand_num(){srand(time(0));int n = rand() % get_null_count();/* 确定在何处空位置生成随机数 */for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 0; j < 4; j++){if (board[i][j] == 0 && n-- == 0) /* 定位待生成的位置 */{board[i][j] = (rand() % 3 ? 2 : 4);/* 确定生成何值，设定生成2的概率是4的概率的两倍 */return;}}}}/* 获取空位置数量 函数定义 */int get_null_count(){int n = 0;for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 0; j < 4; j++){board[i][j] == 0 ? n++ : 1;}}return n;}/* 检查游戏是否结束 函数定义 */void check_game_over(){for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 0; j < 3; j++){/* 横向和纵向比较挨着的两个元素是否相等，若有相等则游戏不结束 */if (board[i][j] == board[i][j+1] || board[j][i] == board[j+1][i]){if_game_over = 0;return;}}}if_game_over = 1;}/** 如下四个函数，实现上下左右移动时数字面板的变化算法* 左和右移动的本质一样，区别仅仅是列项的遍历方向相反* 上和下移动的本质一样，区别仅仅是行项的遍历方向相反* 左和上移动的本质也一样，区别仅仅是遍历时行和列互换*//* 左移 函数定义 */void move_left(){/* 变量i用来遍历行项的下标，并且在移动时所有行相互独立，互不影响 */for (int i = 0; i < 4; i++){/* 变量j为列下标，变量k为待比较（合并）项的下标，循环进入时k<j */for (int j = 1, k = 0; j < 4; j++){if (board[i][j] > 0) /* 找出k后面第一个不为空的项，下标为j，之后分三种情况 */{if (board[i][k] == board[i][j]) /* 情况1：k项和j项相等，此时合并方块并计分 */{score += board[i][k++] <<= 1;board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1; /* 需要生成随机数和刷新界面 */}else if (board[i][k] == 0) /* 情况2：k项为空，则把j项赋值给k项，相当于j方块移动到k方块 */{board[i][k] = board[i][j];board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1;}else /* 情况3：k项不为空，且和j项不相等，此时把j项赋值给k+1项，相当于移动到k+1的位置 */{board[i][++k] = board[i][j];if (j != k) /* 判断j项和k项是否原先就挨在一起，若不是则把j项赋值为空（值为0） */{board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1;}}}}}}/* 右移 函数定义 */void move_right(){/* 仿照左移操作，区别仅仅是j和k都反向遍历 */for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 2, k = 3; j >= 0; j--){if (board[i][j] > 0){if (board[i][k] == board[i][j]){score += board[i][k--] <<= 1;board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1;}else if (board[i][k] == 0){board[i][k] = board[i][j];board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1;}else{board[i][--k] = board[i][j];if (j != k){board[i][j] = 0;if_need_add_num = 1;}}}}}}/* 上移 函数定义 */void move_up(){/* 仿照左移操作，区别仅仅是行列互换后遍历 */for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 1, k = 0; j < 4; j++){if (board[j][i] > 0){if (board[k][i] == board[j][i]){score += board[k++][i] <<= 1;board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}else if (board[k][i] == 0){board[k][i] = board[j][i];board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}else{board[++k][i] = board[j][i];if (j != k){board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}}}}}}/* 下移 函数定义 */void move_down(){/* 仿照左移操作，区别仅仅是行列互换后遍历，且j和k都反向遍历 */for (int i = 0; i < 4; i++){for (int j = 2, k = 3; j >= 0; j--){if (board[j][i] > 0){if (board[k][i] == board[j][i]){score += board[k--][i] <<= 1;board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}else if (board[k][i] == 0){board[k][i] = board[j][i];board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}else{board[--k][i] = board[j][i];if (j != k){board[j][i] = 0;if_need_add_num = 1;}}}}}}/* 刷新界面 函数定义 */void refresh_show(){/* 重设光标输出位置方式清屏可以减少闪烁，system("cls")为备用清屏命令，均为Windows平台相关*/COORD pos = {0, 0};SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), pos);printf("\n\n\n\n");printf("GAME: 2048SCORE: %06d BEST: %06d\n", score, best);printf(" --------------------------------------------------\n\n");/* 绘制表格和数字 */printf(" ┌──┬──┬──┬──┐\n");for (int i = 0; i < 4; i++){printf(" │");for (int j = 0; j < 4; j++){if (board[i][j] != 0){if (board[i][j] < 10){printf(" %d │", board[i][j]);}else if (board[i][j] < 100){printf(" %d │", board[i][j]);}else if (board[i][j] < 1000){printf(" %d│", board[i][j]);}else if (board[i][j] < 10000){printf("%4d│", board[i][j]);}else{int n = board[i][j];for (int k = 1; k < 20; k++){n >>= 1;if (n == 1){printf("2^%02d│", k); /* 超过四位的数字用2的幂形式表示，如2^13形式 */break;}}}}else printf(" │");}if (i < 3){printf("\n ├──┼──┼──┼──┤\n");}else{printf("\n └──┴──┴──┴──┘\n");}}printf("\n");printf(" --------------------------------------------------\n");printf(" W↑ A← →D ↓S");if (get_null_count() == 0){check_game_over();if (if_game_over) /* 判断是否输掉游戏 */{printf("\rGAME OVER! TRY THE GAME AGAIN? [Y/N]");}}}
效果示例：
希望大家能够很好地利用所学知识完成本项目！
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