【AI 加持下的 Python 编程实战 2_10】DIY 拓展：从扫雷小游戏开发再探问题分解与 AI 代码调试能力（中）

文章目录

DIY 实战：从扫雷小游戏开发再探问题分解能力
- 3 问题分解实战（自顶向下）
- - 3.2 页面渲染逻辑
  - 3.3 事件绑定逻辑
- 4 代码实现（自底向上）
- - 4.1 页面渲染部分
  - 4.2 事件绑定部分

写在前面
本篇将利用《Learn AI-assisted Python Programming》第七章介绍的问题分解方法，完成简版扫雷游戏的后续逻辑分解。由于篇幅过长，与 AI 相关的具体交互过程和小结复盘留到下篇介绍，敬请关注！

DIY 实战：从扫雷小游戏开发再探问题分解能力

3 问题分解实战（自顶向下）

3.2 页面渲染逻辑

（接上篇）…… init() 的拆分就暂告一个段落了，如下图所示：

图 4 初步确定的 init() 函数拆分方案

3.3 事件绑定逻辑

虽然页面上划分了三个区域：难度选择区、地雷统计区、扫雷面板区，但实际需要绑定事件的只有两个，统计区的数据更新是和游戏面板同步的，因此只拆成两个子函数即可：

先看难度选择区的事件绑定逻辑 bindLevelButtonActions()，这个比较容易，通过切换一个标识类 active 控制按钮本身的样式，然后再触发页面初始化函数 start(currentLv) 即可。

重点是每个单元格的事件绑定，这是整个扫雷游戏最核心的部分，需要仔细讨论每一种可能出现的状态。注册事件首选 mousedown，这样可以很方便地利用 event.which 属性知晓鼠标点击的具体按键：

event.which 为 1 表示按下了鼠标左键；
event.which 为 2 表示按下了鼠标滚轮（一般很少用到）；
event.which 为 3 表示按下了鼠标右键；

由于状态较多，这里建议使用排除法，先把旁枝末节的情况排除掉，剩下的就是核心逻辑了：

首先是禁用鼠标右键菜单；
接着禁用鼠标滚轮操作；
如果该单元格已经点开了（即不是地雷，且已经用左键点过的安全单元格），就直接中止后续操作；
对于未考察的单元格，分两种情况：
1. 如果按下的是鼠标右键，则通过标注地雷加上小旗图标，同时更新地雷统计数据；
2. 如果按下的是鼠标左键，则又分三种情况：
  1. 如果已经标记为地雷，则中止操作；
  2. 如果是地雷，则公布所有地雷，禁用所有单元格点击，并提示游戏失败；
  3. 如果不是地雷，再分两种情况：
    1. 周围八个单元格存在地雷，则根据具体数量添加不同的样式类，标记出具体数字；
    2. 周围不存在地雷，则依次遍历每一个周边单元格，再次按当前按下的是左键（即 3.2 步）进行递归检索；

绘制流程图如下：

因此，事件绑定函数可以拆分成这几个部分：

这样一来，事件绑定的问题分解就全部完成了。

4 代码实现（自底向上）

终于来到激动人心的代码实现环节了！根据刚才的分解情况，按照自底向上依次实现各个叶子级功能点：

4.1 页面渲染部分

先是页面渲染的三个子函数：

对应代码：

let mineFound = 0;
function init(lv) {// 1. create table elementsconst doms = renderGameBoard(lv);// 2. render stats info$('#mineCount').innerHTML = lv.mine;$('#mineFound').innerHTML = mineFound;// 3. create mine arrayconst mines = generateMineCells(lv, doms);return mines;
}

先实现页面单元格的动态渲染函数 renderGameBoard(lv)：

function renderGameBoard({ row, col }) {const table = $('.gameBoard');table.innerHTML = ''; // reset table contentconst fragment = document.createDocumentFragment();for (let i = 1; i <= row; i++) {const tr = document.createElement('tr');for (let j = 1; j <= col; j++) {const td = document.createElement('td');td.dataset.id = `${i},${j}`;td.classList.add('cell');tr.appendChild(td);}fragment.appendChild(tr);}table.appendChild(fragment);return $$('.cell');
}

注意：

td.dataset.id 设置的是单元格 ID 坐标，它和状态矩阵总编号之间转换关系可以写入 utils.js 工具模块：

/*** Converts a 2D array index to a 1D array index.* @param {string} ij  The string representation of the 2D index, e.g., "1,2".* @param {number} col The number of columns in the 2D array.* @returns {number} The 1D index corresponding to the 2D index.*/
export function getId(ij, col) {const [i, j] = ij.split(',').map(n => parseInt(n, 10));return (i - 1) * col + j;
}/*** Converts a 1D array index to a 2D array index.* @param {number} id The 1D index.* @param {number} col The number of columns in the 2D array.* @returns {Array<number>} An array containing the row and column indices.*/
export function getIJ(id, col) {const j = id % col === 0 ? col : id % col;const i = (id - j) / col + 1;return [i, j];
}

$$ 是一个简化后的工具函数，从 utils.js 模块导入：

/*** Selects all elements matching a CSS selector.* @param {string} selector The CSS selector to match elements.* @returns {NodeList} A NodeList of elements matching the selector.*/
export const $$ = document.querySelectorAll.bind(document);

接着实现地雷统计指标的初始化 renderStatsInfo。由于只有两句话，因此不单独创建新的子函数：

// 2. render stats info
$('#mineCount').innerHTML = lv.mine;
$('#mineFound').innerHTML = mineFound;

然后是渲染部分的最后一项 generateMineCells(lv, doms)：

function generateMineCells(lv, doms) {// 1. create mine cellsconst mines = initMineCells(lv);// 2. populate neighboring idspopulateNeighboringIds(mines, lv, doms);return mines;
}

这里之所以又分出两个子函数，是因为实现过程中发现可以将部分点击事件的逻辑（例如计算周边区域的地雷数）分摊到状态矩阵的初始化来处理，没必要在每次按下鼠标时再算。因此，对于每个状态矩阵的元素而言，还应该有个新增属性 neighbors，用于存放周边元素 ID 的子数组。于是 initMineCells 负责生成状态矩阵，populateNeighboringIds 负责填充每个状态元素的初始状态值（当前位置的周边地雷数、紧邻单元格的 ID 数组）：

function initMineCells({row, col, mine}) {const size = row * col; // total number of cellsconst mines = range(size).sort(() => Math.random() - 0.5).slice(-mine);// console.log(mines);const mineCells = range(size).map(id => {const isMine = mines.includes(id),mineCount = isMine ? 9 : 0,neighbors = isMine ? null : []; // neighbors of the cellreturn {id,isMine,mineCount,neighbors, // neighbors of the cellchecked: false, // whether the cell is checked or notflagged: false // whether the cell is flagged or not};});return mineCells;
}

上述代码有两个地方需要注意：

地雷的乱序算法：使用随机值实现：() => Math.random() - 0.5；

快速生成 [1, n] 的正整数数组：

/*** Generates an array of numbers from 1 to size (inclusive).* @param {number} size The size of the range.* @returns  {Array<number>} An array of numbers from 0 to size.*/
export function range(size) {return [...Array(size).keys()].map(n => n + 1);
}

紧接着填充状态值 mineCount 和 neighbors：

function populateNeighboringIds(mineCells, {col, row}, doms) {const safeCells = mineCells.filter(({ isMine }) => !isMine);// 1. Get neighbor ids for each cellsafeCells.forEach(cell => {const [i, j] = getIJ(cell.id, col);for (let r = Math.max(1, i - 1), rows = Math.min(row, i + 1); r <= rows; r++) {for (let c = Math.max(1, j - 1), cols = Math.min(col, j + 1); c <= cols; c++) {if (r === i && c === j) continue;const neighborId = getId(`${r},${c}`, col);cell.neighbors.push(neighborId);}}});// 2. Calculate total number of neighboring minessafeCells.forEach(cell => {// get neighbor ids for each cellconst mineCount = cell.neighbors.reduce((acc, neighborId) => {const {isMine} = mineCells[neighborId - 1];return acc + (isMine ? 1 : 0);}, 0);cell.mineCount = mineCount;});
}

注意，这里出现了第一个比较繁琐的逻辑（L6–L7）：判定周边单元格的上、下、左、右边界。如果当前单元格坐标为 (i, j)，不考虑雷区边框的情况下，其周边单元格的行号范围是 [i-1, i+1]、列数范围是 [j-1, j+1]。现在考虑边框，则需要用 Math.max 和 Math.min 限制一下。这个写法其实是 Copilot 根据我的注释自动生成的。可见 Copilot 在小范围内对这样非常确定的需求理解得很到位，我们只需要略微检查一下边界条件的取值就行了。

4.2 事件绑定部分

再来回顾一下事件绑定逻辑的总结构：

由于层次过深，盲目按照自底向上的思路实现子函数可行性不大，因为还没有对每个函数的参数及返回值做进一步确认。因此这里还是自顶向下实现。

先来看最外层：

function bindEvents(lv, mines) {// when selecting a levelbindLevelButtonActions();// when clicking on the game board$('.gameBoard').onmousedown = (ev) => {ev.preventDefault();if(ev.target.classList.contains('gameBoard')) {// 禁用 table 元素上的右键菜单ev.target.oncontextmenu = (e) => {e.preventDefault();};}};// when clicking on cellsbindCellMousedownActions(lv, mines);
}

之所以中间多了一部分，是因为实测时发现单元格之间还存在少量间隔，如果不小心在这些地方点击右键，仍然会出现上下文菜单，因此特地做了补救。

接着先来实现难度选择区的事件绑定：

function bindLevelButtonActions() {const btns = Array.from($$('.level [data-level]'));btns.forEach((btn, _, arr) => {btn.onclick = ({ target }) => {// toggle active classarr.forEach(bt => (target !== bt) ?bt.classList.remove('active') :bt.classList.add('active'));// reset mines foundmineFound = 0;currentLv = getCurrentLevel(target.dataset.level);// reload gamestart(currentLv);};});// when clicking on the restart button$('.restart').onclick = (ev) => {ev.preventDefault();mineFound = 0; // reset mine found countstart(currentLv);ev.target.classList.add('hidden');};
}

这里又增补了一个按钮：.restart。这是每局结束时才会出现的按钮，专门用于重新开始游戏。同理，也是实测时发现的细节。

最后是扫雷区的鼠标事件 bindCellMousedownActions：

function bindCellMousedownActions(lv, mines) {// when clicking on cells$$('.cell').forEach(cell => {cell.onmousedown = ({ target, which }) => {// 禁用右键菜单target.oncontextmenu = e => e.preventDefault();// 禁用鼠标滚轮if(which === 2) return;const cellObj = findMineCellById(target.dataset.id, lv, mines);if(cellObj.checked) {// already checked or flaggedconsole.log('Already checked, abort');return; }if (which === 3) {// 右击：添加/删除地雷标记handleRightClick(target, lv, mines);return;}if (which === 1) {// 左击// 1. 如果已插旗，则不处理if (cellObj.flagged) {console.log('Already flagged, abort');return;}// 2. 踩雷，游戏结束：if (cellObj.isMine) {showMinesAndCleanup(target, mines, lv);// 提示重启游戏setTimeout(() => {$('.restart').classList.remove('hidden');alert('游戏结束！你踩到地雷了！');}, 0);return;}// 3. 若为安全区域，标记为已检查searchAround(cellObj, target, lv.col, mines);// 4. 查看是否胜利const allChecked = mines.filter(e => !e.isMine && !e.checked).length === 0;if (allChecked) {congratulateVictory(mines, lv);}}};});
}

根据问题拆分情况，这里又分出了 5 个具体的子函数，除了 findMineCellById 是临时新增外，其余都是游戏运行必不可少的核心逻辑：

// 1. 根据单元格坐标 id 获取对应的状态矩阵元素
function findMineCellById(id, {col}, mines) {const index = getId(id, col) - 1;return mines[index];
}// 2. 右键标记为地雷以及取消地雷标记的处理逻辑
function handleRightClick(target, lv, mines) {target.classList.toggle('mine');target.classList.toggle('ms-flag');const cellObj = findMineCellById(target.dataset.id, lv, mines);cellObj.flagged = !cellObj.flagged; // toggle flagged status// 更新地雷标记数if (cellObj.flagged) {$('#mineFound').innerHTML = (++mineFound);} else {$('#mineFound').innerHTML = (--mineFound);}
}// 3. 踩到地雷时的处理逻辑
function showMinesAndCleanup(target, mines, lv) {// 1. 标记当前踩雷的单元格target.classList.add('fail');// 2. 公布所有地雷showFinalResult(mines, lv);
}// 4. 游戏胜利的处理逻辑
function congratulateVictory(mines, lv) {showFinalResult(mines, lv);setTimeout(() => {alert('恭喜你，成功扫除所有地雷！');$('.restart').classList.remove('hidden');}, 0);
}
function showFinalResult(mines, lv) {// 1. 渲染出所有地雷renderAllMines(mines, lv.col);// 2. 标记所有单元格为已检查（防止误操作）mines.forEach(mine => mine.checked = true);// 3. 所有标记正确的单元格背景色变为绿色renderAllCorrectFlagged(mines, lv);
}// 5. 当前单元格及周边都没有地雷时的处理逻辑
function searchAround(curCell, curDom, colSize, mines) {curCell.checked = true;// Render the current cellcurDom.classList.add('number', `mc-${curCell.mineCount}`);curDom.innerHTML = curCell.mineCount;// 如果是空白单元格，则递归显示周围的格子，直到遇到非空白单元格if (curCell.mineCount === 0) {curDom.innerHTML = '';curCell.neighbors.forEach(nbId => {const nbCell = mines[nbId - 1];const nbDom = $(`[data-id="${getIJ(nbId, colSize)}"]`);if(!nbCell.checked && !nbCell.flagged && !nbCell.isMine) {searchAround(nbCell, nbDom, colSize, mines);}});}
}