利用Python还原方阵游戏详解

目录

• 一、前言
• 二、游戏规则
• 三、numpy模块
• 四、第一步：大循环and获取规格
• 五、第二步：初始化棋盘
• 六、第三步：标注矩阵功能（难）
• 七、第四步：查看标注矩阵功能
• 八、第五步：胜利侦测
• 九、第六步：查看行列信息（难）
• 十、第七步：重新开始功能
• 十一、得分与完善and完整代码

一、前言

写这篇文章的灵感来源于我玩游戏的时候（为了避免过不了审就不说是啥游戏了），看见一个大佬在游戏里面建造了“还原方阵游戏”，就感觉很牛掰，就想着python不是有矩阵吗，可不可以还原一下呢？

说干就干，我写的那个蜘蛛纸牌用了一星期，写这玩意儿只用了2小时，估计是有了经验吧。

这篇文章会手把手教你完成这个小游戏，算是新手的numpy练手程序了。写作不易，支持一波～

二、游戏规则

其实这个游戏我也不知道叫啥，就是自己瞎编的名字（bushi。

游戏规则：有一个方阵，里面有的点位有棋子，有的点位没有棋子，我会给出每行每列的棋子个数，请复原这个方阵。注：如果棋子之间有空位就用空格代替。例如这个方阵：

棋 空 空

棋 空 棋

空 空 棋

第一列里面有两个连续的棋子，那我就给出2。第二列里没有棋子，那我就啥也不给。第三列里有两个连续棋子，那我就给出2。

第一行里有一个棋子，那我就给出1。第二行里有一个棋子，空一格又有一个棋子，那我就给出1 1。第三行里有一个棋子，那我就给出1。

通过给出的信息，请还原方阵。

这个游戏是对逻辑思维的推理。为了方便用户操作，我们给出另一个矩阵，让用户在上面标注，当标注矩阵=正确矩阵就结束游戏。

三、numpy模块

写代码之前，我们先了解一下numpy模块。

numpy模块，就是矩阵模块，其中有很多很多的函数，让我们完成矩阵的相关操作。

安装numpy模块，首先你要有python，之后要有万能的pip包（没有自己网上查怎么下载）。之后，我们win+R，输入cmd打开熟悉的命令行，输入：

pip install numpy

等一会儿，如果没出现错误就是安装成功了。之后输入：

pip list

来查看pip包所有安装的模块，有numpy就是成功了。

numpy，其实和嵌套列表差不多，但是人家操作十分方便，有许多函数都是嵌套列表做不到的。

numpy可以在很多方面发光发热，因为它不像其他模块那样，专门做游戏，专门做网站，专门爬虫等等啥的，无论是什么方面，都常常遇到矩阵，可以说是个金牌辅助了。我之前那做的那个蜘蛛纸牌游戏也是用的他。

numpy的赋值有很多方法，如果你要给其中一个位置赋值，那就要用二级索引，在numpy里面第一个数字代表第几行，第二个代表第几列。注意要用下标数字哦！例如我们要把一个叫做a的矩阵的第一行第二列变成0，那我们就a[0][1]=0。

接下来，我们就开始写程序吧！

四、第一步：大循环and获取规格

首先，我们设置一个规则：还原矩阵5次时候就胜利了。用while把主体程序套进大框架里面。

为了能调整不同的大小，我们可以获取用户的输入来调整规格。

首先，我们要来帮用户正骨，就用while True和try-except。

为啥要用他俩兄弟呢？首先，try-except的作用是在用户输入不正确或不符合规定时作出处理，while True则是为了作出处理之后让用户重新来输入一遍。

我们现在就规定：规格有4种，让用户3x3输入3，4x4输入4，5x5输入5，6x6输入6。用户的数字就必须在3到6之间。

但是如果用户输入的是其他数字呢？

没事，我们可以用一个条件判断，如果数字不是3～6之间就直接掏出raise，抛出异常，程序转移到except那边。是不是很完美？

别看这样写字多了，这是排除所有其他输入还能正确运行的最佳方案。

那么该怎么退出循环呢？

nonono，不要想太复杂了，只要程序执行完了还没有报错就说明输入正确，直接加break就行了。

win=0#初始化变量

while win<=5:#主体程序大循环
    while True:#while True出山
        try:#try出山
            guige=int(input("输入规格，3x3输入3，4x4输入4，5x5输入5，6x6输入6"))#获取用户输入
            if guige<3 or guige>6:#输入必须在3到6的数字之间
                raise(VauleError())#否则直接报错
            break#如果程序到了最后还没有报错就退出循环，正常执行
        except:#如果报错
            print("请正确输入")#让用户重新输入

嗯，就是这样。第一步，我们就做好了。

五、第二步：初始化棋盘

上文说了，我们要用两个矩阵，第一个矩阵是正确的矩阵，我们取名yes_numpy。第二个矩阵是尝试的矩阵，我们取名try_numpy。这里，我们就用1代表棋子，0代表没有棋子。

但是try_numpy矩阵没有标记的位置该怎么弄呢？

这就要用上我们的None了。

None是一个奇怪的值，转化布尔类型为False，他不是0也不是空值，就是啥也没有。例如你硬要获取一个没有返回值的函数的返回值，那就是None。

矩阵的值虽然不能为字符串，但是可以为None啊！

我们要把矩阵的所有值变为None。用两个嵌套for循环赋值就行了。

yes_numpy矩阵，则是要0和1随机。还是用两个嵌套for循环，赋值0或1的随机数。

为了方便，我们把numpy取名为np，random取名为r。

正确程序如下：

import random as r#导入random模块
import numpy as np#导入numpy模块
print("正在生成题目…")#提示
yes_numpy=np.zeros((guige,guige))#yes_numpy为全0矩阵
try_numpy=np.zeros((guige,guige))#try_numpy为全0矩阵
for i in range(guige):#第一层循环为行
    for j in range(guige):#第二层循环为列
        try_numpy[i][j]=None#try_numpy全部赋值为None
print(try_numpy)#输出try_numpy

for i in range(guige):#第一层循环为行
    for j in range(guige):#第二层循环为列
        yes_numpy[i][j]=r.choice((1,0))#yes_numpy赋值为1 0随机数

六、第三步：标注矩阵功能（难）

接下来是主要的程序部分了。

首先，我们要获取用户进行的操作。目前更新5个操作：标注矩阵填1，查看标注矩阵填2，胜利侦测填3，查看行列信息填4，重新开始填5。

由于这些操作要重复执行，我们就要用一个while True扩起来。

获取用户操作，还是while True和try-except组合，还有raise和break的使用，和第一步思路一样。但是我们外层已经有一个循环了，所以可以省下来一个while，break可以换成continue。

我们先来完成标注矩阵功能，就是标注try_numpy。如果获取到的回答是1时就执行以下程序。

之后我们还要让用户输入自己要改变的位置的行、列和改变成0还是1还是None，还要再加一层while True和try-except！

知道为啥让你们有注释和减少层级了吧？写这样的程序的时候经常循环套循环，太乱了！写到这里已经是第五层程序了。

我这么做也是有原因的，因为上一个写的蜘蛛纸牌程序比较大型，用起来很卡，时间也长，容易输入错误，并且不知道为啥输入的时候总是自动弹出来一个cde fg，不知道你们有没有这种问题，导致报错。这个程序就长教训了。

输入超出矩阵范围或者修改的不是0或1，这两个异常都要考虑到，把异常扼杀在摇篮之中，给用户的反骨彻底正了。

修改矩阵，很简单，弄上对应的修改位置再修改就行。

以上思路可能理解不了，那就结合着代码理解吧：

while True:#游戏开始
    try:#还是熟悉的try
        caozuo=int(input("输入操作，标注矩阵填1，查看目前改变矩阵填2，胜利侦测填3，查看行列信息填4，重新开始填5。"))#询问操作
        if caozuo<1 or caozuo>4:#必须1到4之内
            raise(ValueError())#报错
    except:#如果错误
        print("请正确输入")#提示
        continue#从头开始

    if caozuo==1:#如果操作是1
        while True:
            try:#老两样
                gai_hang,gai_lie,gai_neirong=map(int,input("输入标注位置的行、列（下标），以及改变成0还是1(用空格隔开三个值）\n").split())#询问三个标注信息
                if gai_neirong<0 or gai_neirong>1:#内容非0即1
                    print("只能改变成0和1，",end="")#提示
                    raise(ValueError())#报错
                if gai_hang>=guige or gai_lie>=guige:#行列不能超出矩阵规格
                    print("输入超出规格，",end="")#提示
                    raise(ValueError())#报错
                break#如果没有异常就退出循环
            except:#如果异常
                print("请正确输入")#提示

        try_numpy[gai_hang][gai_lie]=gai_neirong#赋值
        print("标注成功")#提示
        continue#从头开始，节约时间

这部分比较难，建议好好理解理解，消化消化。

七、第四步：查看标注矩阵功能

接下来是查看标注矩阵的功能。

我们把问题转换一下，不就是输出try_numpy嘛？

if caozuo==2:#如果要查看标注矩阵
    print(try_numpy)#直接输出
    continue#从头开始，节约时间

是不是简简单单？

八、第五步：胜利侦测

为了节省运行时间，我们换成当输入3之后才进行胜利侦测。

我们不能直接比较两个矩阵是否相等，这时候就要用上numpy里面的函数——all()了。放上两个矩阵，两个等号连接就可以比较两个矩阵是否相等。返回True或者False。

if caozuo==3:#如果要检测是否胜利
    if np.all(yes_numpy==try_numpy):#如果两个矩阵全部相等
        print("你胜利了！")#提示
        zhuangtai="win"#改变变量
        break#退出循环
    else:#否则
        print("还不对哦！")#提示
        continue#从头开始

这些程序都是在那个while True的循环里，所以我们可以用break退出，再回到while win<5那个循环里。这里建议结合下面的完整代码理解。

这里新建变量zhuangtai是因为后面还有重新开始功能，我们要知道是因为获胜还是重新开始退出的大循环。

九、第六步：查看行列信息（难）

接下来，完成查看行列信息的程序。

由于矩阵全随机，我们也只能自己去侦测行列信息。

我们设置一个计数变量：shu。

思路如下：如果侦测到1，则shu自增。

如果侦测到0且前一项为1，则输出shu+空格，之后shu清零。

如果侦测到0且前一项为0，则不输出，可以不侦测。

如果结束之后shu不是0，输出shu且换行。

一行一行，一类一列挨个侦测输出。

具体程序如下，好好消化消化：

shu=0

if caozuo==4:#如果要查看行列信息
    for i in range(guige):#每一行
        print("第",i,"行:")#提示到底是第几行
        for j in range(guige):#每一列
            if yes_numpy[i][j]==1:#如果矩阵的这一格为1
                shu+=1#shu自增
            if yes_numpy[i][j]==0:#如果矩阵的这一格为0
                if shu!=0:#且前一格不是0（直接侦测shu的状态效果一样）
                    print(shu,end="")#输出shu
                shu=0#shu清零
        if shu!=0:#如果结束之后shu不为0
            print(shu)#输出shu要换行
        shu=0#shu清零
        print()#输出空行之后显示列
    shu=0#初始化变量
    #以下程序是把遍历行列进行交换，来达到不用改变主体侦测矩阵列的效果
    for j in range(guige):
        print("第",j,"列:")
        for i in range(guige):
            if yes_numpy[i][j]==1:
                shu+=1
            if yes_numpy[i][j]==0:
                if shu!=0:
                    print(shu,end="")
                shu=0
        if shu!=0:
            print(shu)
        shu=0
        print()

十、第七步：重新开始功能

矩阵重新开始，直接break就行，但要改一下zhuangtai。

#内层循环的程序
if caozuo==5:#如果操作是5
        zhuangtai="0"#状态区分
        break#直接退出循环
#这里是最外层循环的程序
if zhuangtai=="win":#如果是因为获胜退出的循环
    win+=1#win自增

十一、得分与完善and完整代码

我们还可以加上得分功能，再完善一下程序，用变量defen记录得分，增加一下玩家的优越感。

连接以上程序，完善各种bug，最终程序如下：

import numpy as np
import random as r

win=0
defen=500
shu=0

print("游戏开始。游戏规则：我会给出一个矩阵，并且给出每行每列有几个1的个数信息，如果有两个数字代表有两个空，举个例子：\n[[ 1,1,1]\n[0,0,1]\n[1,0,0]]\n在这个列表中，例如第0列为1，0，1，有两个间断的1那我就给出1 1，第1列有1 0 0，那我就给出1，第2列为1，1，0，有两个不间断的1那我就给出2。\p，请复原这个矩阵。\n另外还有分数系统，标注错一次-10分，标注对一次+10分，初始500分，获胜了+规格x50分。\n胜5局即可胜利。\n")

while win<=5:
    while True:
        try:
            guige=int(input("输入规格，3x3输入3，4x4输入4，5x5输入5，6x6输入6"))
            if guige<3 or guige>6:
                raise(VauleError())
            break
        except:
            print("请正确输入")

    print("正在生成题目…")
    yes_numpy=np.zeros((guige,guige))
    try_numpy=np.zeros((guige,guige))
    for i in range(guige):
        for j in range(guige):
            try_numpy[i][j]=None
    print(try_numpy)

    for i in range(guige):
        for j in range(guige):
            yes_numpy[i][j]=r.choice((1,0))
    print(yes_numpy)
    while True:#游戏开始

        try:
            caozuo=int(input("输入操作，标注矩阵填1，查看目前改变矩阵填2，胜利侦测填3，查看行列信息填4，重新开始填5。"))
            if caozuo<1 or caozuo>4:
                raise(ValueError())
        except:
            print("请正确输入")
            continue

        if caozuo==1:

            while True:
                try:
                    gai_hang,gai_lie,gai_neirong=map(int,input("输入标注位置的行、列（下标），以及改变成0还是1(用空格隔开三个值）\n").split())
                    if gai_neirong<0 or gai_neirong>1:
                        print("只能改变成0和1，",end="")
                        raise(ValueError())
                    if gai_hang>=guige or gai_lie>=guige:
                        print("输入超出规格，",end="")
                        raise(ValueError())
                    break
                except:
                    print("请正确输入")

            try_numpy[gai_hang][gai_lie]=gai_neirong
            if try_numpy[gai_hang][gai_lie]==yes_numpy[gai_hang][gai_lie]:
                defen+=10
            else:
                defen-=10
            print("标注成功")
            continue

        if caozuo==2:
            print(try_numpy)
            continue
        if caozuo==3:
            if np.all(yes_numpy==try_numpy):
                print("你胜利了！")
                zhuangtai="win"
                defen+=200
                break
            else:
                print("还不对哦！")
                continue
        if caozuo==4:
            for i in range(guige):
                print("第",i,"行:")
                for j in range(guige):
                    if yes_numpy[i][j]==1:
                        shu+=1
                    if yes_numpy[i][j]==0:
                        if shu!=0:
                            print(shu,end="")
                        shu=0
                if shu!=0:
                    print(shu)
                shu=0
                print()
            shu=0
            for j in range(guige):
                print("第",j,"列:")
                for i in range(guige):
                    if yes_numpy[i][j]==1:
                        shu+=1
                    if yes_numpy[i][j]==0:
                        if shu!=0:
                            print(shu,end="")
                        shu=0
                if shu!=0:
                    print(shu)
                shu=0
                print()
        if caozuo==5:
            zhuangtai= "0 "
            break
    if zhuangtai=="win":
        win+=1
print("获胜达到5局！你真厉害！目前的分：",defen)

注：代码的第26和31行为了方便测试直接输出了两个矩阵，玩的之后删了这两行代码就行。

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