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使用JavaScript构建控制台版扫雷游戏教程

本教程旨在指导开发者使用纯JavaScript在VS Code控制台中构建一个基础的扫雷游戏。文章将详细阐述游戏的数据结构设计、状态初始化、游戏板渲染、用户交互处理、胜负判断逻辑以及主游戏循环的构建。通过分步指导和代码示例，帮助读者理解如何将复杂的游戏逻辑分解为可管理的模块，并提供错误处理与性能优化的建议，从而系统地开发一个功能完备的控制台扫雷游戏。

1. 游戏数据结构设计

构建扫雷游戏的第一步是定义其核心数据结构。一个扫雷棋盘本质上是一个二维网格，每个单元格（cell）都拥有特定的状态和属性。为了清晰地表示这些信息，我们应将每个单元格设计为一个对象，包含以下关键属性：

isMine: 布尔值，表示该单元格是否藏有地雷。
state: 字符串，表示单元格的当前可见状态，可选值包括 "unopened"（未打开）、"opened"（已打开）或 "flagged"（已标记）。
adjacentMines: 数字，表示该单元格周围八个方向上地雷的数量（仅当单元格非地雷且已打开时显示）。

因此，游戏状态可以由一个包含这些单元格对象的二维数组来表示。

/**
 * @typedef {Object} Cell
 * @property {boolean} isMine - 单元格是否为地雷
 * @property {"unopened" | "opened" | "flagged"} state - 单元格的当前状态
 * @property {number} [adjacentMines] - 周围地雷数量 (可选, 仅在非地雷且打开时有意义)
 */

/**
 * 游戏网格，由Cell对象组成的二维数组
 * @type {Cell[][]}
 */
let gameGrid;

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2. 游戏状态初始化

在设计好数据结构后，我们需要初始化游戏网格。这包括创建指定大小的二维数组，并为每个单元格赋予初始属性。

2.1 生成网格骨架

首先，实现一个函数来生成一个指定大小的空二维数组，作为网格的容器。

/**
 * 生成一个指定大小的空二维数组作为网格骨架。
 * @param {number} gridSize - 网格的边长（例如，9表示9x9的网格）。
 * @returns {Array<Array<any>>} - 初始化的二维数组。
 */
const generateEmptyGrid = (gridSize) => {
    let grid = [];
    for (let i = 0; i < gridSize; i++) {
        grid.push([]);
        for (let j = 0; j < gridSize; j++) {
            grid[i][j] = null; // 暂时用null占位
        }
    }
    return grid;
};

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2.2 随机布雷函数

接下来，我们需要一个函数来随机决定一个单元格是否为地雷。使用 Math.random() 可以生成一个介于0（包含）和1（不包含）之间的浮点数。通过将其与一个阈值（例如0.2，表示20%的概率是地雷）进行比较，我们可以得到一个布尔值。

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/**
 * 随机决定一个单元格是否为地雷。
 * @param {number} mineProbability - 单元格是地雷的概率 (0到1之间)。
 * @returns {boolean} - 如果为true则为地雷，否则不是。
 */
const isMine = (mineProbability = 0.2) => Math.random() < mineProbability;

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2.3 初始化单元格属性

现在，结合上述函数，我们可以初始化整个游戏网格。在遍历网格时，为每个单元格创建一个 Cell 对象，并设置其初始状态。

/**
 * 初始化游戏网格，包括布雷和设置初始状态。
 * @param {number} gridSize - 网格的边长。
 * @param {number} mineProbability - 单元格是地雷的概率。
 * @returns {Cell[][]} - 初始化的游戏网格。
 */
const initializeGrid = (gridSize, mineProbability = 0.2) => {
    let grid = generateEmptyGrid(gridSize);
    for (let r = 0; r < gridSize; r++) {
        for (let c = 0; c < gridSize; c++) {
            grid[r][c] = {
                isMine: isMine(mineProbability),
                state: "unopened",
                adjacentMines: 0 // 初始设置为0，后续计算
            };
        }
    }
    // 在所有地雷位置确定后，计算每个非地雷单元格的相邻地雷数
    calculateAdjacentMines(grid);
    return grid;
};

/**
 * 计算并设置每个非地雷单元格的相邻地雷数量。
 * @param {Cell[][]} grid - 游戏网格。
 */
const calculateAdjacentMines = (grid) => {
    const gridSize = grid.length;
    for (let r = 0; r < gridSize; r++) {
        for (let c = 0; c < gridSize; c++) {
            if (!grid[r][c].isMine) {
                let count = 0;
                // 检查周围8个方向
                for (let dr = -1; dr <= 1; dr++) {
                    for (let dc = -1; dc <= 1; dc++) {
                        if (dr === 0 && dc === 0) continue; // 跳过自身
                        const nr = r + dr;
                        const nc = c + dc;
                        // 检查边界
                        if (nr >= 0 && nr < gridSize && nc >= 0 && nc < gridSize) {
                            if (grid[nr][nc].isMine) {
                                count++;
                            }
                        }
                    }
                }
                grid[r][c].adjacentMines = count;
            }
        }
    }
};

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3. 渲染游戏板

为了在控制台显示游戏状态，我们需要一个 render 函数，它将游戏网格转换为可读的字符串。不同的单元格状态应该用不同的字符表示。

"unopened"：未打开的单元格，例如用 . 或 # 表示。
"flagged"：已标记的单元格，例如用 F 表示。
"opened"：
- 如果 isMine 为 true，表示踩到地雷，例如用 X 表示。
- 如果 adjacentMines 为 0，表示空单元格，例如用空格 ` ` 表示。
- 如果 adjacentMines > 0，则显示 adjacentMines 的数字。

/**
 * 将游戏网格渲染为控制台可打印的字符串。
 * @param {Cell[][]} grid - 游戏网格。
 * @param {boolean} [revealMines=false] - 是否显示所有地雷（例如游戏结束时）。
 * @returns {string} - 渲染后的游戏板字符串。
 */
const renderGrid = (grid, revealMines = false) => {
    let output = "";
    const gridSize = grid.length;

    // 打印列索引
    output += "  ";
    for (let c = 0; c < gridSize; c++) {
        output += ` ${c}`;
    }
    output += "\n";
    output += "  " + "-".repeat(gridSize * 2) + "\n";

    for (let r = 0; r < gridSize; r++) {
        output += `${r}|`; // 打印行索引
        for (let c = 0; c < gridSize; c++) {
            const cell = grid[r][c];
            let char = " "; // 默认字符

            if (revealMines && cell.isMine) {
                char = "X"; // 游戏结束时显示所有地雷
            } else if (cell.state === "unopened") {
                char = "#"; // 未打开
            } else if (cell.state === "flagged") {
                char = "F"; // 已标记
            } else if (cell.state === "opened") {
                if (cell.isMine) {
                    char = "X"; // 踩到地雷
                } else if (cell.adjacentMines === 0) {
                    char = " "; // 空白区域
                } else {
                    char = cell.adjacentMines.toString(); // 显示数字
                }
            }
            output += ` ${char}`;
        }
        output += "\n";
    }
    return output;
};

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4. 用户交互与游戏动作

扫雷游戏主要有两种用户操作：打开单元格和标记/取消标记单元格。我们需要实现对应的函数来处理这些操作，并更新游戏状态。

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4.1 打开单元格 (openCell)

打开单元格的逻辑相对复杂，特别是当打开一个周围地雷数为0的单元格时，需要递归地打开其周围的空单元格，直到遇到有数字的单元格。

/**
 * 打开指定坐标的单元格。
 * @param {Cell[][]} grid - 游戏网格。
 * @param {number} r - 行索引。
 * @param {number} c - 列索引。
 * @returns {boolean} - 如果打开的是地雷，返回true（游戏失败），否则返回false。
 */
const openCell = (grid, r, c) => {
    const gridSize = grid.length;

    // 边界检查和状态检查
    if (r < 0 || r >= gridSize || c < 0 || c >= gridSize) return false;
    const cell = grid[r][c];
    if (cell.state === "opened" || cell.state === "flagged") return false;

    cell.state = "opened";

    if (cell.isMine) {
        return true; // 踩到地雷，游戏失败
    }

    // 如果打开的是空单元格（adjacentMines为0），则递归打开周围的单元格
    if (cell.adjacentMines === 0) {
        for (let dr = -1; dr <= 1; dr++) {
            for (let dc = -1; dc <= 1; dc++) {
                if (dr === 0 && dc === 0) continue;
                openCell(grid, r + dr, c + dc); // 递归调用
            }
        }
    }
    return false; // 未踩到地雷
};

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4.2 标记/取消标记单元格 (flagCell)

标记单元格用于玩家怀疑某个位置有地雷，防止误触。再次标记则取消标记。

/**
 * 标记或取消标记指定坐标的单元格。
 * @param {Cell[][]} grid - 游戏网格。
 * @param {number} r - 行索引。
 * @param {number} c - 列索引。
 */
const flagCell = (grid, r, c) => {
    const gridSize = grid.length;
    if (r < 0 || r >= gridSize || c < 0 || c >= gridSize) return; // 边界检查

    const cell = grid[r][c];
    if (cell.state === "opened") return; // 已打开的单元格不能标记

    if (cell.state === "unopened") {
        cell.state = "flagged";
    } else if (cell.state === "flagged") {
        cell.state = "unopened";
    }
};

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5. 游戏结束条件判断

游戏需要判断何时结束，以及是胜利还是失败。

失败条件：玩家打开了一个地雷单元格。
胜利条件：所有非地雷单元格都被打开，且所有地雷单元格要么被标记，要么保持未打开（但未被触碰）。更简单的判断是所有非地雷单元格都被打开。

/**
 * 检查游戏是否结束，并返回游戏状态。
 * @param {Cell[][]} grid - 游戏网格。
 * @returns {"win" | "lose" | false} - 游戏状态，如果未结束则返回false。
 */
const checkEndCondition = (grid) => {
    const gridSize = grid.length;
    let unopenedNonMines = 0;
    let totalMines = 0;

    for (let r = 0; r < gridSize; r++) {
        for (let c = 0; c < gridSize; c++) {
            const cell = grid[r][c];
            if (cell.isMine) {
                totalMines++;
                // 如果踩到地雷，直接判定为失败
                if (cell.state === "opened") {
                    return "lose";
                }
            } else {
                if (cell.state === "unopened" || cell.state === "flagged") {
                    unopenedNonMines++;
                }
            }
        }
    }

    // 如果所有非地雷单元格都被打开，则游戏胜利
    if (unopenedNonMines === 0) {
        return "win";
    }

    return false; // 游戏尚未结束
};

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6. 构建主游戏循环

主游戏循环是连接所有组件的核心。它负责初始化游戏、渲染棋盘、接收用户输入、处理动作、检查游戏状态并循环直到游戏结束。我们将使用Node.js的 readline 模块来获取控制台输入。

const readline = require('readline');

const rl = readline.createInterface({
    input: process.stdin,
    output: process.stdout
});

/**
 * 异步提问函数，封装rl.question。
 * @param {string} query - 提示用户的问题。
 * @returns {Promise<string>} - 用户输入的答案。
 */
const askQuestion = (query) => new Promise(resolve => rl.question(query, resolve));

/**
 * 游戏主函数。
 */
const main = async () => {
    console.log("欢迎来到控制台扫雷游戏！");

    let gridSize = 0;
    while (gridSize < 3 || gridSize > 20 || isNaN(gridSize)) {
        const sizeInput = await askQuestion("请输入网格大小 (例如: 9 表示 9x9): ");
        gridSize = parseInt(sizeInput);
        if (gridSize < 3 || gridSize > 20 || isNaN(gridSize)) {
            console.log("无效的网格大小，请输入一个3到20之间的数字。");
        }
    }

    let gameGrid = initializeGrid(gridSize, 0.15); // 15% 的地雷概率
    let endState = false;

    while (!endState) {
        console.clear(); // 清空控制台
        console.log(renderGrid(gameGrid));

        let actionInput = await askQuestion("请输入操作 (例如: 'o 1 2' 打开(1,2) 或 'f 0 0' 标记(0,0)): ");
        const parts = actionInput.trim().split(' ');
        const action = parts[0].toLowerCase();
        const row = parseInt(parts[1]);
        const col = parseInt(parts[2]);

        // 输入验证
        if (isNaN(row) || isNaN(col) || row < 0 || row >= gridSize || col < 0 || col >= gridSize) {
            console.log("无效的坐标或输入格式，请重试。");
            await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1500)); // 暂停1.5秒
            continue;
        }

        if (action === "o") {
            const isMineHit = openCell(gameGrid, row, col);
            if (isMineHit) {
                endState = "lose";
            }
        } else if (action === "f") {
            flagCell(gameGrid, row, col);
        } else {
            console.log("无效的操作，请使用 'o' (打开) 或 'f' (标记)。");
            await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1500));
        }

        if (!endState) { // 如果还没有因为踩雷而结束，则检查其他结束条件
            endState = checkEndCondition(gameGrid);
        }
    }

    console.clear();
    console.log(renderGrid(gameGrid, true)); // 游戏结束时显示所有地雷

    if (endState === "win") {
        console.log("\n恭喜你，你赢了！?");
    } else if (endState === "lose") {
        console.log("\n很遗憾，你踩到地雷了！游戏结束。?");
    }

    rl.close();
};

main();

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7. 错误处理与健壮性

在实际开发中，考虑用户可能进行的各种无效操作至关重要。上述代码已包含一些基本的输入验证，但仍可进一步增强：

重复操作：用户尝试打开已打开或已标记的单元格，或标记已打开的单元格。这些情况在 openCell 和 flagCell 函数中已经处理。
坐标越界：用户输入超出网格范围的坐标。这在输入解析和 openCell/flagCell 函数中都有边界检查。
非法输入：用户输入非数字或非预期格式的指令。主循环中的 isNaN 检查和 parseInt 失败处理可以捕获这些。
清晰的提示：当用户输入无效时，提供明确的错误消息和操作指导。

8. 优化与进阶思考

当前实现是一个功能完备的基础扫雷游戏，但仍有许多优化空间：

性能优化：checkEndCondition 函数每次都会遍历整个网格。对于大型网格，这可能效率不高。可以通过维护额外的变量来优化：
- openedCellsCount: 记录已打开的非地雷单元格数量。
- totalNonMineCells: 游戏初始化时计算非地雷单元格总数。
- 当 openedCellsCount === totalNonMineCells 时，游戏胜利。
- 这样，每次 openCell 后只需更新 openedCellsCount 即可快速判断胜利。
游戏体验：
- 增加计时器功能。
- 允许玩家选择难度（地雷密度）。
- 更友好的控制台界面，例如使用颜色。
代码结构：可以将游戏逻辑封装在一个类中，使其更具模块化和可维护性。
作弊模式：添加一个调试选项，在游戏开始时显示所有地雷位置。