Python实现经典海战棋游戏 Battleships 的策略与代码解析

Python实现经典海战棋游戏Battleships的策略与代码解析

在科技的海洋中，编程语言如同航行的船只，带领我们探索未知的领域。Python，以其简洁明了的语法和强大的功能，成为了众多编程爱好者手中的利器。今天，我们将用Python来复刻一款经典的游戏——海战棋（Battleships），并深入探讨其背后的策略与代码实现。

一、游戏简介

海战棋，又名“战舰游戏”，是一款两人对战的策略游戏。游戏的目标是通过猜测对方战舰的位置，将其全部击沉。每艘战舰占据若干个连续的格子，玩家轮流进行攻击，直至一方所有战舰被击沉。

二、游戏设计思路

棋盘初始化：创建一个二维数组来表示棋盘，其中“0”代表空白，“1”代表战舰，“X”代表被击中的战舰，“O”代表 miss。

战舰布置：随机或手动在棋盘上布置战舰，确保战舰不重叠且完全在棋盘内。

玩家轮流攻击：玩家输入攻击坐标，系统判断是否击中战舰，并更新棋盘状态。

游戏结束判定：当一方所有战舰被击沉时，游戏结束。

三、策略分析

随机攻击：最简单的策略，每次随机选择一个未攻击过的坐标进行攻击。

概率分布攻击：根据剩余战舰的可能位置，计算每个坐标被击中的概率，优先攻击概率高的坐标。

搜索与毁灭：一旦击中战舰，围绕该坐标进行系统性搜索，直至将该战舰完全击沉。

四、代码实现

import random

# 棋盘大小
BOARD_SIZE = 10
# 战舰信息：战舰名称及长度
SHIPS = {"Carrier": 5, "Battleship": 4, "Cruiser": 3, "Submarine": 3, "Destroyer": 2}

def create_board():
    return [["0" for _ in range(BOARD_SIZE)] for _ in range(BOARD_SIZE)]

def place_ships(board, ships):
    for ship_name, ship_length in ships.items():
        placed = False
        while not placed:
            orientation = random.choice(["horizontal", "vertical"])
            if orientation == "horizontal":
                row = random.randint(0, BOARD_SIZE - 1)
                col = random.randint(0, BOARD_SIZE - ship_length)
                if all(board[row][col + i] == "0" for i in range(ship_length)):
                    for i in range(ship_length):
                        board[row][col + i] = "1"
                    placed = True
            else:
                row = random.randint(0, BOARD_SIZE - ship_length)
                col = random.randint(0, BOARD_SIZE - 1)
                if all(board[row + i][col] == "0" for i in range(ship_length)):
                    for i in range(ship_length):
                        board[row + i][col] = "1"
                    placed = True

def print_board(board):
    for row in board:
        print(" ".join(row))
    print()

def is_hit(board, row, col):
    return board[row][col] == "1"

def attack(board, row, col):
    if is_hit(board, row, col):
        board[row][col] = "X"
        return True
    else:
        board[row][col] = "O"
        return False

def all_ships_sunk(board):
    return all(board[row][col] != "1" for row in range(BOARD_SIZE) for col in range(BOARD_SIZE))

def main():
    player_board = create_board()
    place_ships(player_board, SHIPS)
    
    enemy_board = create_board()  # 假设敌方棋盘，用于展示攻击效果
    turns = 0
    
    while not all_ships_sunk(player_board):
        print("Enemy Board:")
        print_board(enemy_board)
        
        row = random.randint(0, BOARD_SIZE - 1)
        col = random.randint(0, BOARD_SIZE - 1)
        
        if attack(player_board, row, col):
            enemy_board[row][col] = "X"
            print(f"Hit at ({row}, {col})!")
        else:
            enemy_board[row][col] = "O"
            print(f"Miss at ({row}, {col})!")
        
        turns += 1
    
    print(f"All ships sunk in {turns} turns!")

if __name__ == "__main__":
    main()

五、代码解析

棋盘创建：create_board函数使用列表推导式创建一个二维数组，初始化为全“0”。

战舰布置：place_ships函数随机选择战舰的放置方向和起始坐标，确保战舰不重叠。

攻击逻辑：attack函数根据输入的坐标判断是否击中战舰，并更新棋盘状态。

游戏循环：main函数控制游戏流程，随机生成攻击坐标，直至所有战舰被击沉。

六、策略优化

为了提高游戏的趣味性和挑战性，可以引入更高级的攻击策略，如基于概率分布的攻击算法，或是实现简单的AI对手。

七、总结

通过Python实现海战棋游戏，我们不仅重温了这款经典游戏的乐趣，还深入了解了编程中的逻辑思维和算法设计。每一次代码的优化，都是对策略的深度思考。希望这篇文章能激发你对编程的兴趣，开启属于你的编程冒险之旅！