那些令人懷念的經(jīng)典游戲可是提高編程能力的好素材。今天就讓我們仔細(xì)探索一番，怎么用 Bash 編寫一個(gè)掃雷程序。
我在編程教學(xué)方面不是專家，但當(dāng)我想更好掌握某一樣?xùn)|西時(shí)，會(huì)試著找出讓自己樂在其中的方法。比方說，當(dāng)我想在 shell 編程方面更進(jìn)一步時(shí)，我決定用 Bash 編寫一個(gè)掃雷游戲來加以練習(xí)。
如果你是一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的 Bash 程序員，希望在提高技巧的同時(shí)樂在其中，那么請(qǐng)跟著我編寫一個(gè)你的運(yùn)行在終端中的掃雷游戲。完整代碼可以在這個(gè) GitHub 存儲(chǔ)庫中找到。
做好準(zhǔn)備
在我編寫任何代碼之前，我列出了該游戲所必須的幾個(gè)部分：
顯示雷區(qū)
在掃雷中，游戲界面是一個(gè)由 2D 數(shù)組（列和行）組成的不透明小方格。每一格下都有可能藏有地雷。玩家的任務(wù)就是找到那些不含雷的方格，并且在這一過程中，不能點(diǎn)到地雷。這個(gè) Bash 版本的掃雷使用 10x10 的矩陣，實(shí)際邏輯則由一個(gè)簡單的 Bash 數(shù)組來完成。
首先，我先生成了一些隨機(jī)數(shù)字。這將是地雷在雷區(qū)里的位置?？刂频乩椎臄?shù)量，在開始編寫代碼之前，這么做會(huì)容易一些。實(shí)現(xiàn)這一功能的邏輯可以更好，但我這么做，是為了讓游戲?qū)崿F(xiàn)保持簡潔，并有改進(jìn)空間。（我編寫這個(gè)游戲純屬娛樂，但如果你能將它修改的更好，我也是很樂意的。）
下面這些變量在整個(gè)過程中是不變的，聲明它們是為了隨機(jī)生成數(shù)字。就像下面的 a - g 的變量，它們會(huì)被用來計(jì)算可排除的地雷的值：
接下來，我會(huì)用列（0-9）和行（a-j）顯示出游戲界面，并且使用一個(gè) 10x10 矩陣作為雷區(qū)。（M[10][10] 是一個(gè)索引從 0-99，有 100 個(gè)值的數(shù)組。） 如想了解更多關(guān)于 Bash 數(shù)組的內(nèi)容，請(qǐng)閱讀這本書那些關(guān)于 Bash 你所不了解的事: Bash 數(shù)組簡介。
創(chuàng)建一個(gè)叫 plough 的函數(shù)，我們先將標(biāo)題顯示出來：兩個(gè)空行、列頭，和一行 -，以示意往下是游戲界面:
然后，我初始化一個(gè)計(jì)數(shù)器變量，叫 r，它會(huì)用來記錄已顯示多少橫行。注意，稍后在游戲代碼中，我們會(huì)用同一個(gè)變量 r，作為我們的數(shù)組索引。 在 Bash for 循環(huán)中，用 seq 命令從 0 增加到 9。我用數(shù)字（d%）占位，來顯示行號(hào)（$row，由 seq 定義）：
在我們接著往下做之前，讓我們看看到現(xiàn)在都做了什么。我們先橫著顯示 [a-j] 然后再將 [0-9] 的行號(hào)顯示出來，我們會(huì)用這兩個(gè)范圍，來確定用戶排雷的確切位置。
接著，在每行中，插入列，所以是時(shí)候?qū)懸粋€(gè)新的 for 循環(huán)了。這一循環(huán)管理著每一列，也就是說，實(shí)際上是生成游戲界面的每一格。我添加了一些輔助函數(shù)，你能在源碼中看到它的完整實(shí)現(xiàn)。 對(duì)每一格來說，我們需要一些讓它看起來像地雷的東西，所以我們先用一個(gè)點(diǎn)（.）來初始化空格。為了實(shí)現(xiàn)這一想法，我們用的是一個(gè)叫 is_null_field 的自定義函數(shù)。 同時(shí)，我們需要一個(gè)存儲(chǔ)每一格具體值的數(shù)組，這兒會(huì)用到之前已定義的全局?jǐn)?shù)組 room , 并用 變量 r作為索引。隨著 r 的增加，遍歷所有單元格，并隨機(jī)部署地雷。
最后，為了保持游戲界面整齊好看，我會(huì)在每行用一個(gè)豎線作為結(jié)尾，并在最后結(jié)束行循環(huán)：
完整的 plough 代碼如下：
我花了點(diǎn)時(shí)間來思考，is_null_field 的具體功能是什么。讓我們來看看，它到底能做些什么。在最開始，我們需要游戲有一個(gè)固定的狀態(tài)。你可以隨便選擇個(gè)初始值，可以是一個(gè)數(shù)字或者任意字符。我最后決定，所有單元格的初始值為一個(gè)點(diǎn)（.），因?yàn)槲矣X得，這樣會(huì)讓游戲界面更好看。下面就是這一函數(shù)的完整代碼：
現(xiàn)在，我已經(jīng)初始化了所有的格子，現(xiàn)在只要用一個(gè)很簡單的函數(shù)就能得出當(dāng)前游戲中還有多少單元格可以操作：
這是顯示出來的游戲界面，[a-j] 為列，[0-9] 為行。
Minefield
創(chuàng)建玩家邏輯
玩家操作背后的邏輯在于，先從 stdin 中讀取數(shù)據(jù)作為坐標(biāo)，然后再找出對(duì)應(yīng)位置實(shí)際包含的值。這里用到了 Bash 的參數(shù)擴(kuò)展，來設(shè)法得到行列數(shù)。然后將代表列數(shù)的字母?jìng)鹘o分支語句，從而得到其對(duì)應(yīng)的列數(shù)。為了更好地理解這一過程，可以看看下面這段代碼中，變量 o 所對(duì)應(yīng)的值。 舉個(gè)例子，玩家輸入了 c3，這時(shí) Bash 將其分成兩個(gè)字符：c 和 3。為了簡單起見，我跳過了如何處理無效輸入的部分。
下面的代碼會(huì)計(jì)算用戶所選單元格實(shí)際對(duì)應(yīng)的數(shù)字，然后將結(jié)果儲(chǔ)存在變量中。
這里也用到了很多的 shuf 命令，shuf 是一個(gè)專門用來生成隨機(jī)序列的 Linux 命令。-i 選項(xiàng)后面需要提供需要打亂的數(shù)或者范圍，-n 選項(xiàng)則規(guī)定輸出結(jié)果最多需要返回幾個(gè)值。Bash 中，可以在兩個(gè)圓括號(hào)內(nèi)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，這里我們會(huì)多次用到。
還是沿用之前的例子，玩家輸入了 c3。 接著，它被轉(zhuǎn)化成了 ro=3 和 o=3。 之后，通過上面的分支語句代碼， 將 c 轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的整數(shù)，帶進(jìn)公式，以得到最終結(jié)果 i 的值。
仔細(xì)觀察這個(gè)計(jì)算過程，看看最終結(jié)果 i 是如何計(jì)算出來的：
最后結(jié)果是 33。在我們的游戲界面顯示出來，玩家輸入坐標(biāo)指向了第 33 個(gè)單元格，也就是在第 3 行（從 0 開始，否則這里變成 4），第 3 列。
創(chuàng)建判斷單元格是否可選的邏輯
為了找到地雷，在將坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，并找到實(shí)際位置之后，程序會(huì)檢查這一單元格是否可選。如不可選，程序會(huì)顯示一條警告信息，并要求玩家重新輸入坐標(biāo)。
在這段代碼中，單元格是否可選，是由數(shù)組里對(duì)應(yīng)的值是否為點(diǎn)（.）決定的。如果可選，則重置單元格對(duì)應(yīng)的值，并更新分?jǐn)?shù)。反之，因?yàn)槠鋵?duì)應(yīng)值不為點(diǎn)，則設(shè)置變量 not_allowed。為簡單起見，游戲中警告消息這部分源碼，我會(huì)留給讀者們自己去探索。
Extracting mines
如輸入坐標(biāo)有效，且對(duì)應(yīng)位置為地雷，如下圖所示。玩家輸入 h6，游戲界面會(huì)出現(xiàn)一些隨機(jī)生成的值。在發(fā)現(xiàn)地雷后，這些值會(huì)被加入用戶得分。
Extracting mines
還記得我們開頭定義的變量，a - g 嗎，我會(huì)用它們來確定隨機(jī)生成地雷的具體值。所以，根據(jù)玩家輸入坐標(biāo)，程序會(huì)根據(jù)（m）中隨機(jī)生成的數(shù)，來生成周圍其他單元格的值（如上圖所示）。之后將所有值和初始輸入坐標(biāo)相加，最后結(jié)果放在 i（計(jì)算結(jié)果如上）中。
請(qǐng)注意下面代碼中的 X，它是我們唯一的游戲結(jié)束標(biāo)志。我們將它添加到隨機(jī)列表中。在 shuf 命令的魔力下，X 可以在任意情況下出現(xiàn)，但如果你足夠幸運(yùn)的話，也可能一直不會(huì)出現(xiàn)。
我想要游戲界面中，所有隨機(jī)顯示出來的單元格，都靠近玩家選擇的單元格。
Extracting mines
記錄已選擇和可用單元格的個(gè)數(shù)
這個(gè)程序需要記錄游戲界面中哪些單元格是可選擇的。否則，程序會(huì)一直讓用戶輸入數(shù)據(jù)，即使所有單元格都被選中過。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，我創(chuàng)建了一個(gè)叫 free_fields 的變量，初始值為 0。用一個(gè) for 循環(huán)，記錄下游戲界面中可選擇單元格的數(shù)量。 如果單元格所對(duì)應(yīng)的值為點(diǎn)（.），則 free_fields 加一。
等下，如果 free_fields=0 呢？ 這意味著，玩家已選擇過所有單元格。如果想更好理解這一部分，可以看看這里的源代碼。
創(chuàng)建游戲結(jié)束邏輯
對(duì)于游戲結(jié)束這種情況，我們這里使用了一些很巧妙的技巧，將結(jié)果在屏幕中央顯示出來。我把這部分留給讀者朋友們自己去探索。
最后，我們顯示出玩家最關(guān)心的兩行。
Minecraft Gameover
文章到這里就結(jié)束了，朋友們！如果你想了解更多，具體可以查看我的 GitHub 存儲(chǔ)庫，那兒有這個(gè)掃雷游戲的源代碼，并且你還能找到更多用 Bash 編寫的游戲。 我希望，這篇文章能激起你學(xué)習(xí) Bash 的興趣，并樂在其中。
【責(zé)任編輯：龐桂玉 TEL：（010）68476606】