用 90 行 Haskell 代碼實現 2048 游戲
上個星期賴斯大學的MOOC 計算的規則 公開課在 Coursera 上開講啦. 從***周的材料來看，看起來它有了他們之前的課程 Python中的交互式編程介紹 所有優良的東西: 演示文稿做的很不錯，也有大量的支持可用, 而布置的作業也很有趣. ***個作業就是編寫 2048 游戲的邏輯.
鑒于其設計中的根本性缺陷，我并不認為2048特別的有趣. 首先，你并不能在某個地方取得游戲的勝利. 其次，最有希望的游戲策略使得其玩起來相當的繁瑣，而且***的樂趣并不是自己的游戲技能而是隨機數生成器制造的幸運連勝. 就我個人而言，更愿意選擇那種有時被稱為“理論***”的游戲, 比如，游戲的一個屬性使得玩它的人能夠取得一個確定的勝利. 而2048的游戲結果卻沒有吸引到我，不過我也明白為什么會有人喜歡讓瓷磚四處滑動起來.
為游戲的邏輯編寫代碼是相當直接的。歸因于使用Python作為教學語言的計算原則課程, 對于在我的最初版本中的一個錯誤是由于python發生了改變，我不會感到奇怪. 我想著用Haskell寫這個東西可能會更有趣, 隨后就著手開始用這個語言編寫了2048的一個完整實現, 包括 I/O 處理. 整個代碼可以在 我的git賬號 上找到. 最終結果證明，更加完整的Haskell方案所需要的代碼比使用Python的程序邏輯要少幾行.
作為說明，如果你到這個頁面來只是為了找尋計算規則這門課程的Python作業的解決方案，那你就是在浪費時間. Haskell的實現和Python的實現很不同，使用的編程語言構造也不能在Python上用. 換言之，如果你正糾結這個作業，Haskell的源代碼將不會對你有所幫助.
在這篇文章中，我僅想著重強調游戲邏輯的核心部分，因為它很好地顯示了函數式編程的力量。首先，我定義一個數據類型，用于展示網格中的數字移動的方向，還有一個用于存放整數列表的列表的類型同義詞，用來提高類型特征的可讀性。從函數‘move’的命名可以明顯看出函數的作用；再下一步，將輸入作為一個網格的數字和移動方向，并產生新的網格。
- data Move = Up | Down | Left | Right
- type Grid = [[Int]]
2048這個游戲是在一個4x4的棋盤上進行的。開始位置在我的實現中是固定的：
- start :: Grid
- start = [[0, 0, 0, 0],
- [0, 0, 0, 0],
- [0, 0, 0, 2],
- [0, 0, 0, 2]]
棋盤上可以在4個方向上對數字進行移動，意味著所有的數字的移動都會向著一個指定的方向，如果是2個數字，移動相同的方向，以彼此相臨而告終，則他們合并到一起。舉例來說，在如下所示的起始位置，移動方向為‘Up’，結果棋盤變成了下面所示：
- [[0, 0, 0, 4],
- [0, 0, 0, 0],
- [0, 0, 0, 0],
- [0, 0, 0, 0]]
如果網格中的起始位置移動方向為向右，則不會有任何變化。如果網格變化了，則一個新的數字會在任何空的格子中產生，這個數字可能是2或者4.
我們看這種方法，問題在于其如何更有效的建模。在網格中的任何行列，都可被理解為一個列表。行和列表之間的關系是簡單明了的。列將不得不提取、 修改，或雖然再，插入?；蛘咚麄儾恍枰?/p>
我寫了一個函數來合并一行或一列，表示為一個列表。首先，所有的0要被移動，然后該列表將被處理，合并相鄰元素，如果它們包含相同的數字，接著如果必要的話，為結果中填充0.
- merge :: [Int] -> [Int]
- merge xs = merged ++ padding
- where padding = replicate (length xs - length merged) 0
- merged = combine $ filter (/= 0) xs
- combine (x:y:xs) | x == y = x * 2 : combine xs
- | otherwise = x : combine (y:xs)
- combine x = x
當棋盤中的移動方心為左時，這個合并函數可以立刻被應用。其他方向的移動，然而，需要進行一些考慮，如果希望代碼保持簡潔。向右移動網格是通過采取反轉它之前將它提交給函數merge的每一行完成的，然后再次反轉結果：
- move :: Grid -> Move -> Grid
- move grid Left = map merge grid
- move grid Right = map (reverse . merge . reverse) grid
- move grid Up = transpose $ move (transpose grid) Left
- move grid Down = transpose $ move (transpose grid) Right
對于網格向上或者向下移動，如果你想提取出一列，對其應用合并函數，然后產生新的網格進行列的插入，這是極其痛苦的。相反，雖然一點點的線性代數知識，卻導致一個更優雅的解決方案。如果你不能立即明確如何移調導致所期望的結果，請看看下面的插圖。
- input transpose move transpose
- 0 0 0 2 2 0 2 2
- 2 2 0 2 2 0 0 0
- 2 2 2 0 0 2 0 0
- 0 0 2 0 0 2 2 2
我Haskell的實現使用終端作為輸出。它不像Gabriele Cirulli版本的JavaScript前端一樣令人印象深刻，但它是可維護的，如下兩個屏幕截圖展示：
總體來講，我對于這個原型還是很滿意的。當然有幾個可能的改進。一個分數跟蹤器的添加將是微不足道的，雖然一個 GUI 將是一個更加耗時的努力。如果有立即響應鍵盤輸入的程序，我會覺得這個很有趣。當前，每個通過 WASD的輸入 需要點擊回車鍵進行確認。如果只按一個鍵將觸發程序執行的下一步，那么游戲玩法會加快很多。在研究這一問題時，我沒有找到任何快速的解決辦法。盡管Haskell庫NCurses包含鍵盤事件。我可能會深入探究一下，如果我用ASCII 圖形進行編程使之成為一個“獨立”游戲。
如果你覺得這篇文章有趣，請隨意看看我的 2048的 Haskell 實現的源代碼。
英文原文：Implementing the game 2048 in less than 90 lines of Haskell
譯文出自：http://www.oschina.net/translate/2048-in-90-lines-haskell
