《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，其他位置表示对应数字方块。把每一行同等对待，只研究一行的移动合并算法，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，如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字加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区域，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：

includeinclude /* 包含设定随机数种子所需要的time()函数 */include /* 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 /* 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 */voidstart_game();/* 开始游戏 */voidreset_game();/* 重置游戏 *//* 往左右上下四个方向移动 */voidmove_left();voidmove_right();voidmove_up();voidmove_down();voidrefresh_show();/* 刷新界面显示 */voidadd_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 */voidcheck_game_over();/* 检测是否输掉游戏，设定游戏结束标志 */intget_null_count();/* 获取游戏面板上空位置数量 */intboard[4][4];/* 游戏数字面板，抽象为二维数组 */intscore;/* 游戏的分 */intbest;/* 游戏最高分 */intif_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 */intif_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 */intmain(){

start_game();

}/* 开始游戏 函数定义 */voidstart_game(){

reset_game();charcmd;while(1)

{

cmd = getch();/* 接收标准输入流字符命令 */if(if_game_over)/* 判断是否已经输掉游戏 */{if(cmd ==y|| cmd ==Y)/* 重玩游戏 */{

reset_game();continue;

}elseif(cmd ==n|| cmd ==N)/* 退出 */{return;

}else{continue;

}

}

if_need_add_num =0;/* 先设定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 */{casea:caseA:case75:

move_left();break;cases:caseS:case80:

move_down();break;casew:caseW:case72:

move_up();break;cased:caseD:case77:

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 */voidreset_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 */intn = rand() %16;for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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 */voidadd_rand_num(){

srand(time(0));intn = rand() % get_null_count();/* 确定在何处空位置生成随机数 */for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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 */intget_null_count(){intn =0;for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =0; j <4; j++)

{

board[i][j] ==0? n++ :1;

}

}returnn;

}/* 检查游戏是否结束 函数定义 */voidcheck_game_over(){for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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

*//* 左一 函数定义 */voidmove_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(inti =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kfor(intj =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 */}elseif(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 */voidmove_right(){/* 仿照左移操作，区别仅仅是j和k都反向遍历 */for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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;

}elseif(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;

}

}

}

}

}

}/* 上衣 函数定义 */voidmove_up(){/* 仿照左移操作，区别仅仅是行列互换后遍历 */for(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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;

}elseif(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 */voidmove_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(inti =0; i <4; i++)

{for(intj =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;

}elseif(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 */voidrefresh_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: 2048 SCORE: %06d BEST: %06d\n", score, best);printf(" --------------------------------------------------\n\n");/* 绘制表格和数字 */printf(" ┌──┬──┬──┬──┐\n");for(inti =0; i <4; i++)

{printf(" │");for(intj =0; j <4; j++)

{if(board[i][j] !=0)

{if(board[i][j] <10)

{printf(" %d │", board[i][j]);

}elseif(board[i][j] <100)

{printf(" %d │", board[i][j]);

}elseif(board[i][j] <1000)

{printf(" %d│", board[i][j]);

}elseif(board[i][j] <10000)

{printf("%4d│", board[i][j]);

}else{intn = board[i][j];for(intk =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;

}

}

}

}elseprintf(" │");

}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("\r GAME 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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