[[278449]]

那些令人懷念的經(jīng)典游戲可是提高編程能力的好素材。今天就讓我們仔細探索一番，怎么用 Bash 編寫一個掃雷程序。

我在編程教學方面不是專家，但當我想更好掌握某一樣東西時，會試著找出讓自己樂在其中的方法。比方說，當我想在 shell 編程方面更進一步時，我決定用 Bash 編寫一個掃雷游戲來加以練習。

如果你是一個有經(jīng)驗的 Bash 程序員，希望在提高技巧的同時樂在其中，那么請跟著我編寫一個你的運行在終端中的掃雷游戲。完整代碼可以在這個 GitHub 存儲庫中找到。

做好準備

在我編寫任何代碼之前，我列出了該游戲所必須的幾個部分：

1. 顯示雷區(qū)
2. 創(chuàng)建游戲邏輯
3. 創(chuàng)建判斷單元格是否可選的邏輯
4. 記錄可用和已查明（已排雷）單元格的個數(shù)
5. 創(chuàng)建游戲結束邏輯

顯示雷區(qū)

在掃雷中，游戲界面是一個由 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。玩家的任務就是找到那些不含雷的方格，并且在這一過程中，不能點到地雷。這個 Bash 版本的掃雷使用 10x10 的矩陣，實際邏輯則由一個簡單的 Bash 數(shù)組來完成。

首先，我先生成了一些隨機數(shù)字。這將是地雷在雷區(qū)里的位置。控制地雷的數(shù)量，在開始編寫代碼之前，這么做會容易一些。實現(xiàn)這一功能的邏輯可以更好，但我這么做，是為了讓游戲實現(xiàn)保持簡潔，并有改進空間。（我編寫這個游戲純屬娛樂，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過程中是不變的，聲明它們是為了隨機生成數(shù)字。就像下面的 a - g 的變量，它們會被用來計算可排除的地雷的值：

# 變量
score=0 # 會用來存放游戲分數(shù)
# 下面這些變量，用來隨機生成可排除地雷的實際值
a="1 10 -10 -1"
b="-1 0 1"
c="0 1"
d="-1 0 1 -2 -3"
e="1 2 20 21 10 0 -10 -20 -23 -2 -1"
f="1 2 3 35 30 20 22 10 0 -10 -20 -25 -30 -35 -3 -2 -1"
g="1 4 6 9 10 15 20 25 30 -30 -24 -11 -10 -9 -8 -7"
#
# 聲明
declare -a room  # 聲明一個 room 數(shù)組，它用來表示雷區(qū)的每一格。

接下來，我會用列（0-9）和行（a-j）顯示出游戲界面，并且使用一個 10x10 矩陣作為雷區(qū)。（M[10][10] 是一個索引從 0-99，有 100 個值的數(shù)組。） 如想了解更多關于 Bash 數(shù)組的內容，請閱讀這本書那些關于 Bash 你所不了解的事: Bash 數(shù)組簡介。

創(chuàng)建一個叫 plough 的函數(shù)，我們先將標題顯示出來：兩個空行、列頭，和一行 -，以示意往下是游戲界面:

printf '\n\n'
printf '%s' "     a   b   c   d   e   f   g   h   i   j"
printf '\n   %s\n' "-----------------------------------------"

然后，我初始化一個計數(shù)器變量，叫 r，它會用來記錄已顯示多少橫行。注意，稍后在游戲代碼中，我們會用同一個變量 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（$row，由 seq 定義）：

r=0 # 計數(shù)器
for row in $(seq 0 9); do
  printf '%d  ' "$row" # 顯示 行數(shù) 0-9 

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] 的行號顯示出來，我們會用這兩個范圍，來確定用戶排雷的確切位置。

接著，在每行中，插入列，所以是時候寫一個新的 for 循環(huán)了。這一循環(huán)管理著每一列，也就是說，實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現(xiàn)。 對每一格來說，我們需要一些讓它看起來像地雷的東西，所以我們先用一個點（.）來初始化空格。為了實現(xiàn)這一想法，我們用的是一個叫 is_null_field 的自定義函數(shù)。 同時，我們需要一個存儲每一格具體值的數(shù)組，這兒會用到之前已定義的全局數(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，并隨機部署地雷。

  for col in $(seq 0 9); do
    ((r+=1))  # 循環(huán)完一列行數(shù)加一
    is_null_field $r  #  假設這里有個函數(shù)，它會檢查單元格是否為空，為真，則此單元格初始值為點（.）
    printf '%s \e[33m%s\e[0m ' "|" "${room[$r]}" #  最后顯示分隔符，注意，${room[$r]} 的第一個值為 '.'，等于其初始值。
  #結束 col 循環(huán)
  done

最后，為了保持游戲界面整齊好看，我會在每行用一個豎線作為結尾，并在最后結束行循環(huán)：

printf '%s\n' "|"   # 顯示出行分隔符
printf '   %s\n' "-----------------------------------------"
# 結束行循環(huán)
done
printf '\n\n'

完整的 plough 代碼如下：

plough()
{
  r=0
  printf '\n\n'
  printf '%s' "     a   b   c   d   e   f   g   h   i   j"
  printf '\n   %s\n' "-----------------------------------------"
  for row in $(seq 0 9); do
    printf '%d  ' "$row"
    for col in $(seq 0 9); do
       ((r+=1))
       is_null_field $r
       printf '%s \e[33m%s\e[0m ' "|" "${room[$r]}"
    done
    printf '%s\n' "|"
    printf '   %s\n' "-----------------------------------------"
  done
  printf '\n\n'
}

我花了點時間來思考，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固定的狀態(tài)。你可以隨便選擇個初始值，可以是一個數(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點（.），因為我覺得，這樣會讓游戲界面更好看。下面就是這一函數(shù)的完整代碼：

is_null_field()
{
  local e=$1 # 在數(shù)組 room 中，我們已經(jīng)用過循環(huán)變量 'r' 了，這次我們用 'e'
    if [[ -z "${room[$e]}" ]];then
      room[$r]="."  #這里用點（.）來初始化每一個單元格
    fi
}

現(xiàn)在，我已經(jīng)初始化了所有的格子，現(xiàn)在只要用一個很簡單的函數(shù)就能得出當前游戲中還有多少單元格可以操作：

get_free_fields()
{
  free_fields=0    # 初始化變量 
  for n in $(seq 1 ${#room[@]}); do
    if [[ "${room[$n]}" = "." ]]; then  # 檢查當前單元格是否等于初始值（.），結果為真，則記為空余格子。 
      ((free_fields+=1))
    fi
  done
}

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，然后再找出對應位置實際包含的值。這里用到了 Bash 的參數(shù)擴展，來設法得到行列數(shù)。然后將代表列數(shù)的字母傳給分支語句，從而得到其對應的列數(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 所對應的值。 舉個例子，玩家輸入了 c3，這時 Bash 將其分成兩個字符：c 和 3。為了簡單起見，我跳過了如何處理無效輸入的部分。

  colm=${opt:0:1}  # 得到第一個字符，一個字母
  ro=${opt:1:1}    # 得到第二個字符，一個整數(shù)
  case $colm in
    a ) o=1;;      # 最后，通過字母得到對應列數(shù)。
    b ) o=2;;
    c ) o=3;;
    d ) o=4;;
    e ) o=5;;
    f ) o=6;;
    g ) o=7;;
    h ) o=8;;
    i ) o=9;;
    j ) o=10;;
  esac

下面的代碼會計算用戶所選單元格實際對應的數(shù)字，然后將結果儲存在變量中。

這里也用到了很多的 shuf 命令，shuf 是一個專門用來生成隨機序列的 Linux 命令。-i 選項后面需要提供需要打亂的數(shù)或者范圍，-n 選項則規(guī)定輸出結果最多需要返回幾個值。Bash 中，可以在兩個圓括號內進行數(shù)學計算，這里我們會多次用到。

還是沿用之前的例子，玩家輸入了 c3。 接著，它被轉化成了 ro=3 和 o=3。 之后，通過上面的分支語句代碼， 將 c 轉化為對應的整數(shù)，帶進公式，以得到最終結果 i 的值。

  i=$(((ro*10)+o))   # 遵循運算規(guī)則，算出最終值
  is_free_field $i $(shuf -i 0-5 -n 1)   #  調用自定義函數(shù)，判斷其指向空/可選擇單元格。

仔細觀察這個計算過程，看看最終結果 i 是如何計算出來的：

i=$(((ro*10)+o))
i=$(((3*10)+3))=$((30+3))=33

最后結果是 33。在我們的游戲界面顯示出來，玩家輸入坐標指向了第 33 個單元格，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，在將坐標轉化，并找到實際位置之后，程序會檢查這一單元格是否可選。如不可選，程序會顯示一條警告信息，并要求玩家重新輸入坐標。

在這段代碼中，單元格是否可選，是由數(shù)組里對應的值是否為點（.）決定的。如果可選，則重置單元格對應的值，并更新分數(shù)。反之，因為其對應值不為點，則設置變量 not_allowed。為簡單起見，游戲中警告消息這部分源碼，我會留給讀者們自己去探索。

is_free_field()
{
  local f=$1
  local val=$2
  not_allowed=0
  if [[ "${room[$f]}" = "." ]]; then
    room[$f]=$val
    score=$((score+val))
  else
    not_allowed=1
  fi
}

Extracting mines

如輸入坐標有效，且對應位置為地雷，如下圖所示。玩家輸入 h6，游戲界面會出現(xiàn)一些隨機生成的值。在發(fā)現(xiàn)地雷后，這些值會被加入用戶得分。

Extracting mines

還記得我們開頭定義的變量，a - g 嗎，我會用它們來確定隨機生成地雷的具體值。所以，根據(jù)玩家輸入坐標，程序會根據(jù)（m）中隨機生成的數(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相加，最后結果放在 i（計算結果如上）中。

請注意下面代碼中的 X，它是我們唯一的游戲結束標志。我們將它添加到隨機列表中。在 shuf 命令的魔力下，X 可以在任意情況下出現(xiàn)，但如果你足夠幸運的話，也可能一直不會出現(xiàn)。

m=$(shuf -e a b c d e f g X -n 1)   # 將 X 添加到隨機列表中，當 m=X，游戲結束
  if [[ "$m" != "X" ]]; then        # X 將會是我們爆炸地雷（游戲結束）的觸發(fā)標志
    for limit in ${!m}; do          # !m 代表 m 變量的值
      field=$(shuf -i 0-5 -n 1)     # 然后再次獲得一個隨機數(shù)字
      index=$((i+limit))            # 將 m 中的每一個值和 index 加起來，直到列表結尾
      is_free_field $index $field
    done

我想要游戲界面中，所有隨機顯示出來的單元格，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數(shù)

這個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。為了實現(xiàn)這一功能，我創(chuàng)建了一個叫 free_fields 的變量，初始值為 0。用一個 for 循環(huán)，記錄下游戲界面中可選擇單元格的數(shù)量。 如果單元格所對應的值為點（.），則 free_fields 加一。

get_free_fields()
{
  free_fields=0
  for n in $(seq 1 ${#room[@]}); do
    if [[ "${room[$n]}" = "." ]]; then
      ((free_fields+=1))
    fi
  done
}

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。

if [[ $free_fields -eq 0 ]]; then   # 這意味著你已選擇過所有格子
      printf '\n\n\t%s: %s %d\n\n' "You Win" "you scored" "$score"
      exit 0
fi

創(chuàng)建游戲結束邏輯

對于游戲結束這種情況，我們這里使用了一些很巧妙的技巧，將結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。

if [[ "$m" = "X" ]]; then
    g=0                      # 為了在參數(shù)擴展中使用它
    room[$i]=X               # 覆蓋此位置原有的值，并將其賦值為X
    for j in {42..49}; do    # 在游戲界面中央，
      out="gameover"
      k=${out:$g:1}          # 在每一格中顯示一個字母
      room[$j]=${k^^}
      ((g+=1))
    done
fi

最后，我們顯示出玩家最關心的兩行。

if [[ "$m" = "X" ]]; then
      printf '\n\n\t%s: %s %d\n' "GAMEOVER" "you scored" "$score"
      printf '\n\n\t%s\n\n' "You were just $free_fields mines away."
      exit 0
fi

Minecraft Gameover

文章到這里就結束了，朋友們！如果你想了解更多，具體可以查看我的 GitHub 存儲庫，那兒有這個掃雷游戲的源代碼，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習 Bash 的興趣，并樂在其中。