2048控制台程序：一份帝国理工C++作业

#include <fstream>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//打印输出数组内容到窗口
void print_square(const vector<int> &square);
//设置默认的初始状态数组，最后一个数是2，其他都是0
void set_default_square(vector<int> &square);
//计算(row,col)坐标处的元素在数组中的索引
int coordtoidx(int row, int col);
//提取一行4个元素
void extract_row(const vector<int>& square, int row, vector<int>& output);
//将移动后（左移或右移）的行数据更新到数组
void update_row(vector<int>& square, int row, const vector<int>& newrow);
//提取一列4个元素
void extract_col(const vector<int>& square, int col, vector<int>& output);
//将移动后（上移或下移）的列数据更新到数组
void update_col(vector<int>& square, int col, const vector<int>& newcol);
//检测某一行或列是否可以移动
bool check_moveable(const vector<int> &rowcol);
//检测游戏是否结束。检测方法：依次检测每一行每一列是否可移动
bool checkgameover(const vector<int> &square);
//向上或向左移动一列或一行数据，移动后的结果放到aftermove数组
void move_up_or_left(const vector<int> &colrow, vector<int> &aftermove);
//向下或向右移动一列或一行数据，移动后的结果放到aftermove数组
void move_down_or_right(const vector<int> &colrow, vector<int> &aftermove);
//向上移动，响应'w'键
void moveup(vector<int> &square);
//向下移动，响应's'键
void movedown(vector<int> &square);
//向左移动，响应'a'键
void moveleft(vector<int> &square);
//向右移动，响应'd'键
void moveright(vector<int> &square);
//检测响应一个按键之后，数组内容是否有变化
bool check_state_change(const vector<int>& oldsquare, const vector<int>& newsquare);
//移动完成之后，在空白处随机选择一处设置元素值2
void add2random(vector<int>& square);

int main()
{
    ifstream inputfile;
    cout<< "enter initial configuration file name:" <<endl;
    string infilename;
    cin>>infilename;
    inputfile.open(infilename);
    //inputfile.open("inputconf.txt");
    //存放数组数据，总共16个整数
    vector<int> squaredata;
    int number;
    //如果能够正确打开初始数据文件，那么从中读取数据
    if (inputfile.is_open())
    {
        while (inputfile>>number)
        {
            squaredata.push_back(number);
        }
        inputfile.close();
    }
    else
    {
        cout<<"file not found, using default start configuration:"<<endl;
        //使用默认的初始数据，最后一个数是2，其他都是0
        set_default_square(squaredata);
    }
    //输出状态到屏幕
    print_square(squaredata);

    //接收输入的键盘命令:a,s,d,w
    char cmd;
    //游戏结束标志
    bool gameover=false;
    //存储上一次的数组状态，用来判断状态是否有更改
    vector<int> oldsquaredata;
    //循环处理用户输入的命令
    while(!gameover)
    {
        //先记录旧的数组
        oldsquaredata=squaredata;
        cin>>cmd;
        if (cmd=='w')
        {
            //上移
            moveup(squaredata);
        }
        else if (cmd=='a')
        {
            //左移
            moveleft(squaredata);
        }
        else if (cmd=='s')
        {
            //下移
            movedown(squaredata);
        }
        else if (cmd=='d')
        {
            //右移
            moveright(squaredata);
        }
        else
        {
            //提示一下只能接收awsd命令
            cout<<"note: using 'a' for left, 's' for down, 'd' for right and 'w' for up"<<endl;
        }
        //检测数组是否有变化
        bool square_change=check_state_change(oldsquaredata,squaredata);
        if (square_change)
        {
            //随机选择一个空白处增加一个元素2
            add2random(squaredata);
            //输出状态到屏幕
            print_square(squaredata);
            //检测是否game over
            gameover=checkgameover(squaredata);
        }
    }
    cout<<"game over"<<endl;
    system("pause");
}

void print_square(const vector<int> &square)
{
    cout<<endl;
    for (unsigned int i=0; i<square.size(); i++)
    {
        cout<<square.at(i)<<"\t";
        if ((i+1)%4==0)
        {
            cout<<endl;
        }
    }
    cout<<endl;
}
void set_default_square(vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<16; i++)
    {
        square.push_back(0);
    }
    square.back()=2;
}
int coordtoidx(int row, int col)
{
    return row*4+col;
}
void extract_row(const vector<int>& square, int row, vector<int>& output)
{
    for (int c=0; c<4;c++)
    {
        int idx=coordtoidx(row,c);
        output.push_back(square.at(idx));
    }
}
void update_row(vector<int>& square, int row, const vector<int>& newrow)
{
    for (int c=0; c<4; c++)
    {
        int idx=coordtoidx(row,c);
        square[idx]=newrow[c];
    }
}
void extract_col(const vector<int>& square, int col, vector<int>& output)
{
    for (int r=0; r<4;r++)
    {
        int idx=coordtoidx(r,col);
        output.push_back(square.at(idx));
    }
}
void update_col(vector<int>& square, int col, const vector<int>& newcol)
{
    for (int r=0; r<4;r++)
    {
        int idx=coordtoidx(r,col);
        square[idx]=newcol[r];
    }
}
bool check_moveable(const vector<int> &rowcol)
{
    int a=rowcol[0];
    int b=rowcol[1];
    int c=rowcol[2];
    int d=rowcol[3];
    //首先检测是否含有0元素
    if(a*b*c*d==0)
        return true;
    if (a==b||b==c||c==d)
    {
        return true;
    }
    return false;
}
bool checkgameover(const vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<4; i++)
    {
        vector<int> row,col;
        extract_row(square, i, row);
        extract_col(square, i, col);
        bool checkrow=check_moveable(row);
        bool checkcol=check_moveable(col);
        //如果有一行或者一列可以移动，说明游戏尚未结束
        if (checkrow||checkcol)
        {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
void move_up_or_left(const vector<int> &colrow, vector<int> &aftermove)
{
    vector<int> tmp;
    //将colrow中非0元素按照从上到下或者从左到右的顺序放到tmp中
    for(int i=0; i<4; i++)
    {
        if(colrow[i]!=0)
            tmp.push_back(colrow[i]);
    }
    //安顺序将相邻的同值元素相加，计算结果放在tmp2
    vector<int> tmp2;
    for (unsigned int i=0; i<tmp.size(); i++)
    {
        if (i!=tmp.size()-1&&tmp[i]==tmp[i+1])
        {
            tmp2.push_back(tmp[i]*2);
            i++;
        }
        else
        {
            tmp2.push_back(tmp[i]);
        }
    }
    //将计算结果写入aftermove
    for (int i=0; i<(int)tmp2.size(); i++)
    {
        aftermove[i]=tmp2[i];
    }
}
void move_down_or_right(const vector<int> &colrow, vector<int> &aftermove)
{
    vector<int> tmp;
    //将colrow中非0元素按照从下到上或者从右到左的顺序放到tmp中
    for(int i=3; i>=0; i--)
    {
        if(colrow[i]!=0)
            tmp.push_back(colrow[i]);
    }
    //计算结果
    vector<int> tmp2;
    for (int i=0; i<(int)tmp.size(); i++)
    {
        if (i!=tmp.size()-1&&tmp[i]==tmp[i+1])
        {
            tmp2.push_back(tmp[i]*2);
            i++;
        }
        else
        {
            tmp2.push_back(tmp[i]);
        }
    }
    //将计算结果写入aftermove，注意afermove数组的索引要从后往前变化
    for (int i=0; i<(int)tmp2.size(); i++)
    {
        aftermove[3-i]=tmp2[i];
    }
}
void moveup(vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<4; i++)
    {
        //提取一列元素到col
        vector<int> col;
        extract_col(square, i, col);
        //按照规则移动col中的元素，结果放在colaftermove
        vector<int> colaftermove(4);
        move_up_or_left(col, colaftermove);
        //将移动后的列元素更新到数组square
        update_col(square,i,colaftermove);
    }
}
void movedown(vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<4; i++)
    {
        //提取一列元素到col
        vector<int> col;
        extract_col(square, i, col);
        //按照规则移动col中的元素，结果放在colaftermove
        vector<int> colaftermove(4);
        move_down_or_right(col, colaftermove);
        //将移动后的列元素更新到数组square
        update_col(square,i,colaftermove);
    }
}
void moveleft(vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<4; i++)
    {
        //提取一行元素到row
        vector<int> row;
        extract_row(square, i, row);
        //按照规则移动row中的元素，结果放在rowaftermove
        vector<int> rowaftermove(4);
        move_up_or_left(row, rowaftermove);
        //将移动后的行元素更新到数组square
        update_row(square,i,rowaftermove);
    }
}
void moveright(vector<int> &square)
{
    for (int i=0; i<4; i++)
    {
        //提取一行元素到row
        vector<int> row;
        extract_row(square, i, row);
        //按照规则移动row中的元素，结果放在rowaftermove
        vector<int> rowaftermove(4);
        move_down_or_right(row, rowaftermove);
        //将移动后的行元素更新到数组square
        update_row(square,i,rowaftermove);
    }
}
bool check_state_change(const vector<int>& oldsquare, const vector<int>& newsquare)
{
    return oldsquare!=newsquare;
}
void add2random(vector<int>& square)
{
    //统计0元素在数组中的索引
    vector<int> zeroidx;
    for (int i=0; i<16; i++)
    {
        if (square[i]==0)
        {
            zeroidx.push_back(i);
        }
    }
    //0元素的个数
    int zerocount=zeroidx.size();
    //如果没有0元素
    if (zerocount==0)
    {
        return;
    }
    //随机选一个数，当然这个数不能超过0元素的个数
    int random_number=rand()%zerocount;
    //找到这个0元素在square中的索引
    int choose_one_idx=zeroidx[random_number];
    square[choose_one_idx]=2;
}