150行Python代码实现带界面的数独游戏

1. 引言

数独游戏是一种经典的逻辑填数游戏，在全球范围内受到了广泛的欢迎。它不仅可以帮助人们锻炼逻辑思维能力，还能让人们在游戏中得到放松和快乐。Python是一种非常好的编程语言，它简单易学，功能强大。今天我们将用Python编写一个带界面的数独游戏，让大家体验Python的魅力。

2. 游戏规则

数独游戏是一个9x9的数字矩阵。玩家需要用数字1-9填满这个矩阵，让每一行、每一列和每一个3x3的小矩阵中的数字都不重复。在游戏开始时，有一部分数字已经填在了矩阵中，这些数字称为已知数。

3. 开始编写游戏

3.1 游戏界面

在开始编写游戏之前，我们需要先设计游戏的界面。本游戏使用tkinter库来实现界面。我们需要先创建一个9x9的二维数组，用于记录数独矩阵中每个格子的值。然后，在界面上创建一个9x9的网格，将数组中的值显示在网格上，已知数格子的背景色设置为灰色，其它格子的背景色设置为白色。玩家可以通过点击空白格子来输入数字。

import tkinter as tk
# 创建主窗口
root = tk.Tk()
# 设置窗口标题
root.title('数独游戏')
# 创建表格
table = []
for i in range(9):
    row = []
    for j in range(9):
        # 创建格子
        cell = tk.Entry(root, width=2, font=('Arial', 20))
        cell.grid(row=i, column=j)
        # 将格子加入到行中
        row.append(cell)
    # 将行加入到表格中
    table.append(row)

我们可以在游戏界面上添加一些按钮来实现游戏的其他功能，比如重置游戏、显示答案等。

3.2 数独算法

编写游戏界面之后，我们需要实现数独算法。在数独游戏中，玩家需要在每一个空白格子填入数字，这个过程需要满足一些限制，比如每一行、每一列和每一个3x3的小矩阵中的数字都不能重复。我们可以通过回溯算法来解决这个问题。

回溯算法是一种深度优先搜索算法，在搜索过程中，每次选择一个可行的路径，并记录当前状态。如果当前状态不可行，就返回上一个状态，选择另外的路径。这个过程会一直重复，直到找到一个解或者所有的路径都被搜索完了。

我们可以使用一个递归函数来实现回溯算法。在递归函数中，我们先找到一个空白格子，然后枚举这个格子中可以填的数字，判断是否满足数独的限制。如果满足，就填入这个数字，并递归地调用自己来填下一个空白格子。如果下一个格子都填完了，就说明找到了一个解。如果下一个格子不能填，就返回上一个状态，重新选择数字。

# 数独算法
def solve_sudoku(board, i=0, j=0):
    if i == 9:  # 所有格子都填完了
        return True
    if j == 9:  # 当前行填完了，跳到下一行
        return solve_sudoku(board, i+1, 0)
    if board[i][j] != 0:  # 当前格子已经填了数字，跳到下一个格子
        return solve_sudoku(board, i, j+1)
    # 枚举当前格子可以填的数字
    for num in range(1, 10):
        if is_valid(board, i, j, num):  # 判断数字是否合法
            board[i][j] = num  # 填入数字
            if solve_sudoku(board, i, j+1):  # 递归调用自己
                return True
            board[i][j] = 0  # 返回上一个状态
    return False
# 判断数字是否合法
def is_valid(board, row, col, num):
    # 判断行是否合法
    for j in range(9):
        if board[row][j] == num:
            return False
    # 判断列是否合法
    for i in range(9):
        if board[i][col] == num:
            return False
    # 判断小矩阵是否合法
    i = row // 3 * 3
    j = col // 3 * 3
    for r in range(i, i+3):
        for c in range(j, j+3):
            if board[r][c] == num:
                return False
    return True

3.3 按钮事件

在游戏界面中添加按钮，并为按钮绑定事件。重置游戏的按钮可以清除所有数字，显示答案的按钮可以显示数独的解。

# 重置游戏
def reset_game():
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            table[i][j].delete(0, tk.END)
# 显示答案
def show_answer():
    board = [[0]*9 for _ in range(9)]  # 创建一个9x9的二维数组
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            value = table[i][j].get()
            if value.isdigit():  # 如果是数字
                board[i][j] = int(value)
    if solve_sudoku(board):  # 解数独
        for i in range(9):
            for j in range(9):
                table[i][j].delete(0, tk.END)
                table[i][j].insert(0, board[i][j])

3.4 完整代码

下面是完整的带界面的数独游戏的Python代码：

import tkinter as tk
# 创建主窗口
root = tk.Tk()
# 设置窗口标题
root.title('数独游戏')
# 创建表格
table = []
for i in range(9):
    row = []
    for j in range(9):
        # 创建格子
        cell = tk.Entry(root, width=2, font=('Arial', 20))
        cell.grid(row=i, column=j)
        # 将格子加入到行中
        row.append(cell)
    # 将行加入到表格中
    table.append(row)
# 创建重置游戏按钮
reset_button = tk.Button(root, text='重置游戏', command=reset_game)
reset_button.grid(row=9, column=0, pady=10)
# 创建显示答案按钮
answer_button = tk.Button(root, text='显示答案', command=show_answer)
answer_button.grid(row=9, column=1, pady=10)
# 重置游戏
def reset_game():
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            table[i][j].delete(0, tk.END)
# 显示答案
def show_answer():
    board = [[0]*9 for _ in range(9)]  # 创建一个9x9的二维数组
    for i in range(9):
        for j in range(9):
            value = table[i][j].get()
            if value.isdigit():  # 如果是数字
                board[i][j] = int(value)
    if solve_sudoku(board):  # 解数独
        for i in range(9):
            for j in range(9):
                table[i][j].delete(0, tk.END)
                table[i][j].insert(0, board[i][j])
# 数独算法
def solve_sudoku(board, i=0, j=0):
    if i == 9:  # 所有格子都填完了
        return True
    if board[i][j] != 0:  # 当前格子已经填了数字，跳到下一个格子
        if j == 8:
            if solve_sudoku(board, i+1, 0):
                return True
        else:
            if solve_sudoku(board, i, j+1):
                return True
        return False
    nums = list(range(1, 10))
    random.shuffle(nums)  # 随机打乱数字的顺序
    for num in nums:  # 枚举当前格子可以填的数字
        if is_valid(board, i, j, num):  # 判断数字是否合法
            board[i][j] = num  # 填入数字
            if j == 8:
                if solve_sudoku(board, i+1, 0):
                    return True
            else:
                if solve_sudoku(board, i, j+1):
                    return True
            board[i][j] = 0  # 返回上一个状态
    return False
# 判断数字是否合法
def is_valid(board, row, col, num):
    # 判断行是否合法
    for j in range(9):
        if board[row][j] == num:
            return False
    # 判断列是否合法
    for i in range(9):
        if board[i][col] == num:
            return False
    # 判断小矩阵是否合法
    i = row // 3 * 3
    j = col // 3 * 3
    for r in range(i, i+3):
        for c in range(j, j+3):
            if board[r][c] == num:
                return False
    return True
# 运行主程序
root.mainloop()

4. 结论

本文介绍了如何使用Python编写带界面的数独游戏，并展示了数独算法的实现。数独游戏是一种非常好的逻辑填数游戏，可以帮助我们锻炼逻辑思维能力。通过学习本文，您可以熟悉Python语言的语法和tkinter库的使用，对于想深入学习Python编程的人来说，本文是一个不错的入门教程。