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[#]: subject: (Hone advanced Bash skills by building Minesweeper)
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通过编写扫雷游戏提高你的bash技巧
======
那些令人怀念的经典游戏可是提高编程能力的好素材。今天就让我们仔细探索一番，怎么用Bash编写一个扫雷程序。
![bash logo on green background][1]

我在编程教学方面不是专家，但当我想更好掌握某一样东西时，会试着找出让自己乐在其中的方法。比方说，当我想在shell编程方面更进一步时，我决定用Bash编写一个[扫雷][2]游戏来加以练习。

如果你是一个有经验的Bash程序员，并且在提高技巧的同时乐在其中，你可以在终端中编写个人版本的扫雷。完整代码可以在这个 [GitHub 库]中找到[3].

### 做好准备

在我编写任何代码之前，我列出了游戏所必须的几个部分：

  1. 显示雷区
  2. 创建玩家逻辑
  3. 创建判断单元格是否可选的逻辑
  4. 记录已选择和可用单元格的个数
  5. 创建游戏结束逻辑


### 显示雷区

在扫雷中，游戏界面是一个由2D数组（列和行）组成的不透明小方格。每一格下都有可能藏有地雷。玩家的任务就是找到那些不含雷的方格，并且在这一过程中，不能点到地雷。Bash版本的扫雷使用10x10的矩阵，实际逻辑则由一个简单的Bash数组来完成。

首先，我先生成了一些随机数字。这将是地雷在雷区里的位置。为了控制地雷的数量，在开始编写代码之前，这么做会容易一些。实现这一功能的逻辑可以更好，但我这么做，是为了让游戏实现保持简洁，并有改进空间。（我编写这个游戏纯属娱乐，但如果你能将它修改的更好，我也是很乐意的。）

下面这些变量是整个过程中是不变的，声明它们是为了随机生成数字。就像下面的变量a-g，它们会被用来计算可选择的地雷
的值：

```
# 变量
score=0 # 会用来存放游戏分数
#下面这些变量，用来随机生成可选择地雷的实际值
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"
#
# 声明
declare -a room  # 声明一个room 数组，它用来表示雷区的每一格。
```

接下来，我会用列（0-9）和行（a-j）显示出游戏界面,并且使用一个10x10矩阵作为雷区。（M[10][10] 是一个索引从0-99，有100个值的数组。） 如想了解更多关于Bash 数组的内容，请阅读这本书[_那些关于Bash你所不了解的事: Bash数组简介_][4]。


创建一个叫 **plough**的函数，我们先将标题显示出来：两个空行，列头，和一行 “-”，以示意往下是游戏界面: 


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

然后,我初始化一个计数器变量，叫 **r**，它会用来记录已显示多少横行。 注意，稍后在游戏代码中，我们会用同一个变量**r**，作为我们的数组索引。 在 [Bash **for** 循环][5]中，用 **seq**命令从0增加到9。我用 (**d%**)占位，来显示行号（$row,被**seq**定义的变量） 


```
r=0 # our counter
for row in $(seq 0 9); do
  printf '%d  ' "$row" # 显示 行数 0-9 
```

在我们接着往下做之前，让我们看看到现在都做了什么。我们先横着显示 **[a-j]** 然后再将 **[0-9]** 的行号显示出来，我们会用这两个范围，来确定用户选择的确切位置。 

接着，在每行中，插入列，所以是时候写一个新的 **for** 循环了。 这一循环管理着每一列，也就是说，实际上是生成游戏界面的每一格。我添加了一些说明函数，你能在源码中看到它的完整实现。 对每一格来说，我们需要一些让它看起来像地雷的东西，所以我们先用一个点（.）来初始化空格。实现这一想法，我们用的是一个叫[**is_null_field**][6] 的自定义函数。 同时，我们需要一个存储每一格具体值的数组，这儿会用到之前已定义的全局数组 **[room][7]** , 并用 [变量 **r**][8]作为索引。 随着  **r** 的增加，遍历所有单元格，并随机部署地雷。

```
  for col in $(seq 0 9); do
    ((r+=1))  # 循环完一列行数加一
    is_null_field $r  #  假设这里有个函数，它会检查单元格是否为空，为真，则此单元格初始值为点（.）
    printf '%s \e[33m%s\e[0m ' "|" "${room[$r]}" #  最后显示分隔符，注意，${room[$r]} 的第一个值为 '.',等于其初始值。
  #结束 col 循环
  done
```

最后，为了保持游戏界面整齐好看，我会在每行用一个竖线作为结尾，并在最后结束行循环：

```
printf '%s\n' "|"   #显示出行分隔符
printf '   %s\n' "-----------------------------------------"
# 结束行循环
done
printf '\n\n'
```

完整的 **plough** 代码如下：

```
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'
}
```

我花了点时间来思考，**is_null_field** 的具体功能是什么。让我们来看看，它到底能做些什么。在最开始，我们需要游戏有一个固定的状态。你可以随便选择所有格子的初始值，可以是一个数字或者任意字符。 我最后决定，所有单元格的初始值为一个点（.），因为我觉得，这样会让游戏界面更好看。下面就是这一函数的完整代码：

```
is_null_field()
{
  local e=$1 # 在数组room中，我们已经用过循环变量 'r'了，这次我们用'e'
    if [[ -z "${room[$e]}" ]];then
      room[$r]="."  #这里用点（.）来初始化每一个单元格
    fi
}
```

现在，我已经初始化了所有的格子，现在只要用一个很简单的函数，就能得出，当前游戏中还有多少单元格可以操作：

```
get_free_fields()
{
  free_fields=0    # 初始化变量 
  for n in $(seq 1 ${#room[@]}); do
    if [[ "${room[$n]}" = "." ]]; then  # 检查当前单元格是否等于初始值（.），结果为真，则记为空余格子。 
      ((free_fields+=1))
    fi
  done
}
```

这是显示出来的游戏界面，[**a-j]** 为列， [**0-9**] 为行。
![Minefield][9]

### 创建玩家逻辑

玩家操作背后的逻辑在于，先从[stdin][10] 中读取数据作为坐标，然后再找出对应位置实际包含的值。这里用到了Bash的[参数扩展][11]，来设法得到行列数。然后将代表列数的字母传给switch,从而得到其对应的列数。为了更好地理解这一过程，可以看看下面这段代码中，变量 '**o'** 所对应的值。 举个例子，玩家输入了 **c3** ，这时 Bash 将其分成两个字符： **c** and **3** 。 为了简单起见，我跳过了如何处理无效输入的部分。

```
  colm=${opt:0:1}  # 得到第一个字符，一个字母
  ro=${opt:1:1}    # 得到第二个字符，一个整数
  case $colm in
    a ) o=1;;      # 最后，通过字母得到对应列数。
    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
```

下面的代码会计算，用户所选单元格实际对应的数字，然后将结果储存在变量中。

这里也用到了很多的 **shuf** 命令，**shuf** 是一个专门用来生成随机序列的[Linux命令][12]。 **-i**  选项，后面需要提供需要打乱的数或者范围， **-n** 选择则规定，输出结果最多需要返回几个值。Bash中，可以在两个圆括号内进行[数学计算]，这里我们会多次用到。

还是沿用之前的例子，玩家输入了  **c3** 。 接着，它被转化成了**ro=3** 和 **o=3**。 之后，通过上面的switch 代码， 将**c** 转化为对应的整数，带进公式，以得到最终结果 '**i'.** 的值。   


```
  i=$(((ro*10)+o))   # 遵循运算规则，算出最终值
  is_free_field $i $(shuf -i 0-5 -n 1)   #  调用自定义函数，判断其指向空/可选择单元格。
```

仔细观察这个计算过程，看看最终结果 '**i**'  是如何计算出来的：

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

最后结果是33。在我们的游戏界面显示出来，玩家输入坐标指向了第33个单元格，也就是在第3行（从0开始，否则这里变成4），第3列。

### 创建判断单元格是否可选的逻辑

为了找到地雷，在将坐标转化，并找到实际位置之后，程序会检查这一单元格是否可选。如不可选，程序会显示一条警告信息，并要求玩家重新输入坐标。

在这段代码中，单元格是否可选，是由数组里对应的值是否为点(**.**)决定的。 如果可选，则重置单元格对应的值，并更新分数。反之，因为其对应值不为点，则设置 变量 **not_allowed**。 为简单起见，游戏中[警告消息][14]这部分源码，我会留给读者们自己去探索。

```
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][15]
 
如输入坐标有效，且对应位置为地雷，如下图所示。 玩家输入 **h6**，游戏界面会出现一些随机生成的值。在发现地雷后，这些值会被加入用户得分。


![Extracting mines][16]

还记得我们开头定义的变量，[a-g]吗，我会用它们来确定，随机生成地雷的具体值。 所以，根据玩家输入坐标，程序会根据 (**m**) 中随机生成的数，来生成周围其他单元格的值。（如上图所示） 。之后将所有值和初始输入坐标相加，最后结果放在**i (**计算结果如上**)**中.



请注意下面代码中的 **X**，它是我们唯一的游戏结束标志。我们将它添加到随机列表中。在 **shuf** 命令的魔力下，X可以在任意情况下出现，但如果你足够幸运的话，也可能一直不会出现。

```
m=$(shuf -e a b c d e f g X -n 1)   # 将 X 添加到随机列表中，当 m=X,游戏结束
  if [[ "$m" != "X" ]]; then        # X将会是我们爆炸地雷（游戏结束）的触发标志
    for limit in ${!m}; do          # !m 代表m变量的值
      field=$(shuf -i 0-5 -n 1)     # 然后再次获得一个随机数字
      index=$((i+limit))            # 将m中的每一个值和index加起来，直到列表结尾
      is_free_field $index $field
    done
```

我想要游戏界面中，所有随机显示出来的单元格，都靠近玩家选择的单元格。

![Extracting mines][17]

### 记录已选择和可用单元格的个数

这个程序需要记录，游戏界面中哪些单元格是可选择的。否则，程序会一直让用户输入数据，即使所有单元格都被选中过。为了实现这一功能，我创建了一个叫 **free_fields** 的变量，初始值为0。 用一个 **for**  循环，记录下游戏界面中可选择单元格的数量。 ****如果单元格所对应的值为点 (**.**), 则 **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？ 这意味着，玩家已选择过所有单元格。如果想更好理解这一部分，可以看看这里的[源代码][18] 。


```
if [[ $free_fields -eq 0 ]]; then   # 这意味着你已选择过所有格子
      printf '\n\n\t%s: %s %d\n\n' "You Win" "you scored" "$score"
      exit 0
fi
```

### 创建游戏结束逻辑

对于游戏结束这种情况，我们这里使用了一些很巧妙的技巧，将结果在屏幕中央显示出来。我把这部分留给读者朋友们自己去探索。



```
if [[ "$m" = "X" ]]; then
    g=0                      #  为了在参数扩展中使用它
    room[$i]=X               # 覆盖此位置原有的值，并将其赋值为X
    for j in {42..49}; do    # 在游戏界面中央，
      out="gameover"
      k=${out:$g:1}          # 在每一格中显示一个字母
      room[$j]=${k^^}
      ((g+=1))
    done
fi
```

 最后，我们显示出玩家最关心的两行。

```
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][20]

文章到这里就结束了，朋友们！ 如果你想了解更多，具体可以查看我的[GitHub 库][3]，那儿有这个扫雷游戏的源代码，并且你还能找到更多用Bash 编写的游戏。 我希望，这篇文章能激起你学习Bash的兴趣，并乐在其中。

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via: https://opensource.com/article/19/9/advanced-bash-building-minesweeper

作者：[Abhishek Tamrakar][a]
选题：[lujun9972][b]
译者：[译者ID](https://github.com/译者ID)
校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)

本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出

[a]: https://opensource.com/users/tamrakarhttps://opensource.com/users/dnearyhttps://opensource.com/users/sethhttps://opensource.com/users/sethhttps://opensource.com/users/marcobravo
[b]: https://github.com/lujun9972
[1]: https://opensource.com/sites/default/files/styles/image-full-size/public/lead-images/bash_command_line.png?itok=k4z94W2U (bash logo on green background)
[2]: https://en.wikipedia.org/wiki/Minesweeper_(video_game)
[3]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/tree/master/bash_games
[4]: https://opensource.com/article/18/5/you-dont-know-bash-intro-bash-arrays
[5]: https://opensource.com/article/19/6/how-write-loop-bash
[6]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L114-L120
[7]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L41
[8]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L74
[9]: https://opensource.com/sites/default/files/uploads/minefield.png (Minefield)
[10]: https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_streams#Standard_input_(stdin)
[11]: https://www.gnu.org/software/bash/manual/html_node/Shell-Parameter-Expansion.html
[12]: https://linux.die.net/man/1/shuf
[13]: https://www.tldp.org/LDP/abs/html/dblparens.html
[14]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L143-L177
[15]: https://opensource.com/sites/default/files/uploads/extractmines.png (Extracting mines)
[16]: https://opensource.com/sites/default/files/uploads/extractmines2.png (Extracting mines)
[17]: https://opensource.com/sites/default/files/uploads/extractmines3.png (Extracting mines)
[18]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L91
[19]: https://github.com/abhiTamrakar/playground/blob/28143053ced699c80569666f25268e8b96c38c46/bash_games/minesweeper.sh#L131-L141
[20]: https://opensource.com/sites/default/files/uploads/gameover.png (Minecraft Gameover)