《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：#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
*/
/* 左一 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;
}
}
}
}
}
}
/* 上衣 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: 2048 SCORE: d BEST: d\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("M│", board[i][j]);
}
else
{
int n = board[i][j];
for (int k = 1; k < 20; k )
{
n >>= 1;
if (n == 1)
{
printf("2^d│", 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("\r GAME OVER! TRY THE GAME AGAIN? [Y/N]");
}
}
}
效果示例：
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