Pythonプログラミング　～マインスイーパーのユーザー補助アルゴリズム～

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　今回マインスイーパーというPCゲームを自動的に解くためのアルゴリズムをPythonによって実装しました。

開発・実行環境
1. pygameのインストール方法
プログラムの概要
アルゴリズムの説明
1. 爆弾確定条件
2. 安全確定条件
課題点
考察・感想
ソースコード
1. mine_sweeper.py
2. mine_sweeper_cheat.py
参考文献

開発・実行環境

マシン：PC

開発OS：Ubuntu18.04

実行環境：Ubuntu、Windows10 (Anacondaがインストールできれば何でも動くと思います）

言語：Python3.6.4

その他：AnacondaのインストールとAnacondaでpygameをインストール

Anacondaのインストールはここから

pygameのインストール方法

Anaconda上で次のコマンドを打つ

pip install pygame

環境設定について詳しくはほかのサイトを調べてみてください。

プログラムの概要

　マインスイーパーのルールはマインスイーパー　Wikiから調べてみてください。

プレイ画面

mine_sweeper.pyのゲーム画面　20×15マスバージョン　

×印はプレイヤーが予想して目印としてつけるもの。

mine_sweeper_cheat.pyバージョン

×と〇が自動でつく仕様。〇印をクリックしていればクリアできるが、難しい問題（爆弾の数が増えると）〇がなくなる可能性もある。そこが課題点。

mine_sweeper.py

　下に乗せたmine_sweeper.pyは実際にマインスイーパーで遊ぶことができるプログラムになっています（*1）。

操作

左クリック→タイルを開く

右クリック→マーキングをつける

中クリック（スクロールボタン長押し）→表示される数値の範囲９×９マスを可視化する。

mine_sweeper_cheat.py

もう一つのmine_sweeper_cheat.pyは自動で爆弾の位置や安全な位置を可視化してくれます。

操作

左クリック→タイルを開く

×印→爆弾があるところ

〇印→安全なところ

それぞれグローバル変数のWIDTH、HWIGHT、NUM_OF_BOMBSを変更することで、ステージの横幅、縦幅、爆弾の数（ランダム）を設定することができるので、好きな難易度でプレイすることができます。

アルゴリズムの説明

　下の図を使って爆弾の発見と安全地帯の発見のアルゴリズムを簡単に説明します。

爆弾確定条件

　プレイ画面にあるすべての数字が書いてあるマスについて（３×３マス　図では赤色の枠）、次の条件が成り立つとき、その数字のマスの周りにある何もマークがついていない未開封のマスは爆弾があることになります。

マークのついていない未開封マスの数　＝　マスに書いてある数字（黄色）X　ー　すでに爆弾だとわかっているマス（×印がついているマス）　ー　すでに安全だとわかっているマス（〇印がついているマス）

　Xとマークのわからない未開封のマスの数が同じ数になったとき、その未開封のマスは爆弾であるということになります。しかし、未開封のマスが多いと、爆弾を確定することができなくなります。

安全確定条件

　同じく、プレイ画面にあるすべての数字が書いてあるマスについて、次の条件が成り立つとき、その数字のマスの周りにある、何もマークがついていない未開封のマスの安全が確定します。

マスに書いてある数字（黄色）X　ー　爆弾だとわかっているマス　＜＝　０

　すでにX個の爆弾の位置が分かっているので、それ以外のマスには爆弾がないことが保証されているということを表しています。

課題点

　現段階では、すべての爆弾と安全地帯を見つけられるわけではありません。数字１つの情報からわかるものはすべて表示できていますが、マインスイーパーには、複数の数字の情報から推測を行うことができる場合があります。例えば次のような場合です。

　これはマインスイーパーの定石で1,2,1の並びがある場合は２の前が安全で、１の前が爆弾であるとわかります。このように、複数の数字情報を使った判定がないため、完全とは言えないプログラムになっています。ここが課題点です。

考察・感想

　このプログラムを研究室の中で発表したところ、課題点となっているところはSATに帰着することで解くことができると先生に教わりました。つまり複数の数値を扱うためには、論理式として判定する必要があり、それができるようになると、今回の数値に対してのアルゴリズムは必要なくなることになるようです。したがって、これから（時間があれば）SAT型のアルゴリズムを搭載したプログラムも考えてみようかなと考えています。

　Pygameを使ってゲームをプログラムすると、遊ぶだけでなく、ゲームの中身を知ることができるので、こういった自分の考えをコードとして実装することができるという体験を今回することができました。これからゲーム情報学を勉強するうえでは、重要な一歩になったと思います。

　私は下にある参考文献を読んでいて初めてマインスイーパーというゲームを知ったので、得意なわけではありませんが、こうしてプログラムの補助を使うことで自分よりも賢く問題を解いてもらうプログラムを作ったということが、賢いプログラムの第一歩になったような気がしています。

ソースコード

mine_sweeper.py

import sys
from math import floor
from random import randint
import pygame
from pygame.locals import QUIT, MOUSEBUTTONDOWN, K_SPACE, MOUSEBUTTONUP

WIDTH = 25
HEIGHT = 15
SIZE = 50
NUM_OF_BOMBS = 50
EMPTY = 0
BOMB = 1
OPENED = 2
OPEN_COUNT = 0
CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]
R_CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

pygame.init()
SURFACE = pygame.display.set_mode([WIDTH*SIZE, HEIGHT*SIZE])
FPSCLOCK = pygame.time.Clock()

#爆弾の個数を数える関数
def num_of_bomb(field, x_pos, y_pos):
    count = 0
    for yoffset in range(-1, 2):
        for xoffset in range(-1, 2):
            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \
                field[ypos][xpos] == BOMB:
                count += 1
    return count

#タイルを開くための再帰関数
def open_tile_start(field,x_pos,y_pos):
    if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) != 0 and \
    field[y_pos][x_pos] == OPENED:
        return
    open_tile(field,x_pos,y_pos)

def open_tile(field, x_pos, y_pos):
    global OPEN_COUNT
    if CHECKED[y_pos][x_pos]:
        return

    CHECKED[y_pos][x_pos] = True

    for yoffset in range(-1, 2):
        for xoffset in range(-1, 2):
            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \
                field[ypos][xpos] == EMPTY:
                field[ypos][xpos] = OPENED
                OPEN_COUNT += 1
                count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)
                if count == 0 and \
                    not (xpos == x_pos and ypos == y_pos):
                    open_tile(field, xpos, ypos)

#メインルーチン
def main():
    smallfont = pygame.font.SysFont(None, 36)
    largefont = pygame.font.SysFont(None, 72)
    message_clear = largefont.render("!!CLEARED!!",
                                     True, (0, 255, 225))
    message_over = largefont.render("GAME OVER!!",
                                    True, (0, 255, 225))
    message_rect = message_clear.get_rect()
    message_rect.center = (WIDTH*SIZE/2, HEIGHT*SIZE/2)
    game_over = False

    field = [[EMPTY for xpos in range(WIDTH)]
             for ypos in range(HEIGHT)]

    # 爆弾を設置
    count = 0
    while count < NUM_OF_BOMBS:
        xpos, ypos = randint(0, WIDTH-1), randint(0, HEIGHT-1)
        if field[ypos][xpos] == EMPTY:
            field[ypos][xpos] = BOMB
            count += 1

    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                pygame.quit()
                sys.exit()
            #左クリック
            if event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \
                event.button == 1:
                xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\
                             floor(event.pos[1] / SIZE)
                if field[ypos][xpos] == BOMB:
                    game_over = True
                else:
                    open_tile_start(field, xpos, ypos)
            #右クリック
            elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \
                event.button == 3:
                xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\
                             floor(event.pos[1] / SIZE)
                #マークなしならば
                if R_CHECKED[ypos][xpos] == 0:
                    R_CHECKED[ypos][xpos] = 1
                #マークありならば
                else:
                    R_CHECKED[ypos][xpos] = 0
            #中クリック
            elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \
                event.button == 2:
                xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\
                             floor(event.pos[1] / SIZE)
                R_CHECKED[ypos][xpos] = 2
            elif event.type == MOUSEBUTTONUP and \
                event.button == 2:
                xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\
                             floor(event.pos[1] / SIZE)
                R_CHECKED[ypos][xpos] = 0


        # 描画
        SURFACE.fill((0, 0, 0))
        for ypos in range(HEIGHT):
            for xpos in range(WIDTH):
                tile = field[ypos][xpos]
                rect = (xpos*SIZE, ypos*SIZE, SIZE, SIZE)

                if tile == EMPTY or tile == BOMB:
                    pygame.draw.rect(SURFACE,
                                     (192, 192, 192), rect)
                    if game_over and tile == BOMB:
                        pygame.draw.ellipse(SURFACE,
                                            (225, 225, 0), rect)
                elif tile == OPENED:
                    count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)
                    if count > 0:
                        num_image = smallfont.render(
                            "{}".format(count), True, (255, 255, 0))
                        SURFACE.blit(num_image,
                                     (xpos*SIZE+10, ypos*SIZE+10))
                if R_CHECKED[ypos][xpos] == 1:
                    pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),
                    (xpos*SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)
                    pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),
                    (xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)

        # 線の描画
        for index in range(0, WIDTH*SIZE, SIZE):
            pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),
                             (index, 0), (index, HEIGHT*SIZE))
        for index in range(0, HEIGHT*SIZE, SIZE):
            pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),
                             (0, index), (WIDTH*SIZE, index))
        #中クリック範囲描画
        for ypos in range(HEIGHT):
            for xpos in range(WIDTH):
                rect2 = ((xpos-1)*SIZE,(ypos-1)*SIZE,3*SIZE,3*SIZE)
                if R_CHECKED[ypos][xpos] == 2:
                    pygame.draw.rect(SURFACE,
                                     (225, 0, 0), rect2,10)

        # メッセージの描画
        if OPEN_COUNT == WIDTH*HEIGHT - NUM_OF_BOMBS:
            SURFACE.blit(message_clear, message_rect.topleft)
        elif game_over:
            SURFACE.blit(message_over, message_rect.topleft)

        pygame.display.update()
        FPSCLOCK.tick(15)

if __name__ == '__main__':
    main()

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import sys

from math import floor

from random import randint

import pygame

from pygame.locals import QUIT, MOUSEBUTTONDOWN, K_SPACE, MOUSEBUTTONUP

WIDTH = 25

HEIGHT = 15

SIZE = 50

NUM_OF_BOMBS = 50

EMPTY = 0

BOMB = 1

OPENED = 2

OPEN_COUNT = 0

CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

R_CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

pygame.init()

SURFACE = pygame.display.set_mode([WIDTH*SIZE, HEIGHT*SIZE])

FPSCLOCK = pygame.time.Clock()

#爆弾の個数を数える関数

def num_of_bomb(field, x_pos, y_pos):

count = 0

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \

field[ypos][xpos] == BOMB:

count += 1

return count

#タイルを開くための再帰関数

def open_tile_start(field,x_pos,y_pos):

if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) != 0 and \

field[y_pos][x_pos] == OPENED:

return

open_tile(field,x_pos,y_pos)

def open_tile(field, x_pos, y_pos):

global OPEN_COUNT

if CHECKED[y_pos][x_pos]:

return

CHECKED[y_pos][x_pos] = True

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \

field[ypos][xpos] == EMPTY:

field[ypos][xpos] = OPENED

OPEN_COUNT += 1

count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)

if count == 0 and \

not (xpos == x_pos and ypos == y_pos):

open_tile(field, xpos, ypos)

#メインルーチン

def main():

smallfont = pygame.font.SysFont(None, 36)

largefont = pygame.font.SysFont(None, 72)

message_clear = largefont.render("!!CLEARED!!",

True, (0, 255, 225))

message_over = largefont.render("GAME OVER!!",

True, (0, 255, 225))

message_rect = message_clear.get_rect()

message_rect.center = (WIDTH*SIZE/2, HEIGHT*SIZE/2)

game_over = False

field = [[EMPTY for xpos in range(WIDTH)]

for ypos in range(HEIGHT)]

# 爆弾を設置

count = 0

while count < NUM_OF_BOMBS:

xpos, ypos = randint(0, WIDTH-1), randint(0, HEIGHT-1)

if field[ypos][xpos] == EMPTY:

field[ypos][xpos] = BOMB

count += 1

while True:

for event in pygame.event.get():

if event.type == QUIT:

pygame.quit()

sys.exit()

#左クリック

if event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \

event.button == 1:

xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\

floor(event.pos[1] / SIZE)

if field[ypos][xpos] == BOMB:

game_over = True

else:

open_tile_start(field, xpos, ypos)

#右クリック

elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \

event.button == 3:

xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\

floor(event.pos[1] / SIZE)

#マークなしならば

if R_CHECKED[ypos][xpos] == 0:

R_CHECKED[ypos][xpos] = 1

#マークありならば

else:

R_CHECKED[ypos][xpos] = 0

#中クリック

elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \

event.button == 2:

xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\

floor(event.pos[1] / SIZE)

R_CHECKED[ypos][xpos] = 2

elif event.type == MOUSEBUTTONUP and \

event.button == 2:

xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\

floor(event.pos[1] / SIZE)

R_CHECKED[ypos][xpos] = 0

# 描画

SURFACE.fill((0, 0, 0))

for ypos in range(HEIGHT):

for xpos in range(WIDTH):

tile = field[ypos][xpos]

rect = (xpos*SIZE, ypos*SIZE, SIZE, SIZE)

if tile == EMPTY or tile == BOMB:

pygame.draw.rect(SURFACE,

(192, 192, 192), rect)

if game_over and tile == BOMB:

pygame.draw.ellipse(SURFACE,

(225, 225, 0), rect)

elif tile == OPENED:

count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)

if count > 0:

num_image = smallfont.render(

"{}".format(count), True, (255, 255, 0))

SURFACE.blit(num_image,

(xpos*SIZE+10, ypos*SIZE+10))

if R_CHECKED[ypos][xpos] == 1:

pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),

(xpos*SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)

pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),

(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)

# 線の描画

for index in range(0, WIDTH*SIZE, SIZE):

pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),

(index, 0), (index, HEIGHT*SIZE))

for index in range(0, HEIGHT*SIZE, SIZE):

pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),

(0, index), (WIDTH*SIZE, index))

#中クリック範囲描画

for ypos in range(HEIGHT):

for xpos in range(WIDTH):

rect2 = ((xpos-1)*SIZE,(ypos-1)*SIZE,3*SIZE,3*SIZE)

if R_CHECKED[ypos][xpos] == 2:

pygame.draw.rect(SURFACE,

(225, 0, 0), rect2,10)

# メッセージの描画

if OPEN_COUNT == WIDTH*HEIGHT - NUM_OF_BOMBS:

SURFACE.blit(message_clear, message_rect.topleft)

elif game_over:

SURFACE.blit(message_over, message_rect.topleft)

pygame.display.update()

FPSCLOCK.tick(15)

if __name__ == '__main__':

main()

mine_sweeper_cheat.py

import sys
from math import floor
from random import randint
import pygame
from pygame.locals import QUIT, MOUSEBUTTONDOWN, K_SPACE, MOUSEBUTTONUP

WIDTH = 25
HEIGHT = 15
SIZE = 50
NUM_OF_BOMBS = 80
EMPTY = 0 #何もない（まだ開いていない）
BOMB = 1 #爆弾あり（まだ開いていない）
OPENED = 2 #すでに開いた
OPEN_COUNT = 0
#再帰メソッドで使われる
CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]
#特殊な状態の座標の保持
S_CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

pygame.init()
SURFACE = pygame.display.set_mode([WIDTH*SIZE, HEIGHT*SIZE])
FPSCLOCK = pygame.time.Clock()

def num_of_bomb(field, x_pos, y_pos):
    count = 0
    for yoffset in range(-1, 2):
        for xoffset in range(-1, 2):
            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \
                field[ypos][xpos] == BOMB:
                count += 1
    return count

def open_tile_start(field,x_pos,y_pos):
    if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) != 0 and \
    field[y_pos][x_pos] == OPENED:
        return
    open_tile(field,x_pos,y_pos)

def open_tile(field, x_pos, y_pos):
    global OPEN_COUNT
    if CHECKED[y_pos][x_pos]:
        return

    CHECKED[y_pos][x_pos] = True

    for yoffset in range(-1, 2):
        for xoffset in range(-1, 2):
            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \
                field[ypos][xpos] == EMPTY:
                field[ypos][xpos] = OPENED
                OPEN_COUNT += 1
                count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)
                if count == 0 and \
                    not (xpos == x_pos and ypos == y_pos):
                    open_tile(field, xpos, ypos)

#爆弾、安全地帯を見つけるプログラム
def serch_bomb(field):
    for y_pos in range(HEIGHT):
        for x_pos in range(WIDTH):
            #数字が見えている場合
            if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) > 0 and \
                field[y_pos][x_pos] == OPENED:
                #aは爆弾があると予測されない未開封
                #bは爆弾があると予測される未開封
                #cは爆弾がないことが確定した未開封 →開封とみなしたい
                a = 0
                b = 0
                c = 0
                d = num_of_bomb(field,x_pos,y_pos)
                #9*9マス　a,bを数える
                for yoffset in range(-1, 2):
                    for xoffset in range(-1, 2):
                        xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
                        if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:
                            if field[ypos][xpos] != OPENED:
                                if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1 :
                                    b += 1
                                elif S_CHECKED[ypos][xpos] == 2:
                                    c += 1
                                else:
                                    a += 1
                #爆弾が確定する条件
                if a == d-b-c:
                    for yoffset in range(-1, 2):
                        for xoffset in range(-1, 2):
                            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
                            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:
                                if field[ypos][xpos] != OPENED and \
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] != 1 and \
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] != 2 :
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] = 1

    #全体に対して絶対安全予測を立てる
    for y_pos in range(HEIGHT):
        for x_pos in range(WIDTH):
            #数字が見えている場合
            if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) > 0 and \
                field[y_pos][x_pos] == OPENED:
                #aは爆弾があると予測されない未開封
                #bは爆弾があると予測される未開封
                #cは爆弾がないことが確定した未開封 →開封とみなしたい
                a = 0
                b = 0
                c = 0
                d = num_of_bomb(field,x_pos,y_pos)
                #9*9マス　a,bを数える
                for yoffset in range(-1, 2):
                    for xoffset in range(-1, 2):
                        xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
                        if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:
                            if field[ypos][xpos] != OPENED:
                                if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1 :
                                    b += 1
                                elif S_CHECKED[ypos][xpos] == 2:
                                    c += 1
                                else:
                                    a += 1
                #安全が確定する条件
                if d-b <= 0:
                    for yoffset in range(-1, 2):
                        for xoffset in range(-1, 2):
                            xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)
                            if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:
                                if field[ypos][xpos] != OPENED and \
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] != 1 and \
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] != 2 :
                                    S_CHECKED[ypos][xpos] = 2

def main():
    smallfont = pygame.font.SysFont(None, 36)
    largefont = pygame.font.SysFont(None, 72)
    message_clear = largefont.render("!!CLEARED!!",
                                     True, (0, 255, 225))
    message_over = largefont.render("GAME OVER!!",
                                    True, (0, 255, 225))
    message_rect = message_clear.get_rect()
    message_rect.center = (WIDTH*SIZE/2, HEIGHT*SIZE/2)
    game_over = False

    field = [[EMPTY for xpos in range(WIDTH)]
             for ypos in range(HEIGHT)]

    # 爆弾を設置
    count = 0
    while count < NUM_OF_BOMBS:
        xpos, ypos = randint(0, WIDTH-1), randint(0, HEIGHT-1)
        if field[ypos][xpos] == EMPTY:
            field[ypos][xpos] = BOMB
            count += 1

    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                pygame.quit()
                sys.exit()
            #左クリック
            if event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \
                event.button == 1:
                xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\
                             floor(event.pos[1] / SIZE)
                if field[ypos][xpos] == BOMB:
                    game_over = True
                else:
                    open_tile_start(field, xpos, ypos)
                    serch_bomb(field)

        # 描画
        SURFACE.fill((0, 0, 0))
        for ypos in range(HEIGHT):
            for xpos in range(WIDTH):
                tile = field[ypos][xpos]
                rect = (xpos*SIZE, ypos*SIZE, SIZE, SIZE)
                rect2 = ((xpos-1)*SIZE,(ypos-1)*SIZE,3*SIZE,3*SIZE)

                if tile == EMPTY or tile == BOMB:
                    pygame.draw.rect(SURFACE,
                                     (192, 192, 192), rect)
                    if game_over and tile == BOMB:
                        pygame.draw.ellipse(SURFACE,
                                            (225, 225, 0), rect)
                elif tile == OPENED:
                    count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)
                    if count > 0:
                        num_image = smallfont.render(
                            "{}".format(count), True, (255, 255, 0))
                        SURFACE.blit(num_image,
                                     (xpos*SIZE+10, ypos*SIZE+10))
                if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1:
                    pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),
                    (xpos*SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)
                    pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),
                    (xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)
                if S_CHECKED[ypos][xpos] == 2 and tile != OPENED:
                    pygame.draw.ellipse(SURFACE,
                                        (225, 0, 0), rect,10)

        # 線の描画
        for index in range(0, WIDTH*SIZE, SIZE):
            pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),
                             (index, 0), (index, HEIGHT*SIZE))
        for index in range(0, HEIGHT*SIZE, SIZE):
            pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),
                             (0, index), (WIDTH*SIZE, index))

        # メッセージの描画
        if OPEN_COUNT == WIDTH*HEIGHT - NUM_OF_BOMBS:
            SURFACE.blit(message_clear, message_rect.topleft)
        elif game_over:
            SURFACE.blit(message_over, message_rect.topleft)

        pygame.display.update()
        FPSCLOCK.tick(15)

if __name__ == '__main__':
    main()

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import sys

from math import floor

from random import randint

import pygame

from pygame.locals import QUIT, MOUSEBUTTONDOWN, K_SPACE, MOUSEBUTTONUP

WIDTH = 25

HEIGHT = 15

SIZE = 50

NUM_OF_BOMBS = 80

EMPTY = 0 #何もない（まだ開いていない）

BOMB = 1 #爆弾あり（まだ開いていない）

OPENED = 2 #すでに開いた

OPEN_COUNT = 0

#再帰メソッドで使われる

CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

#特殊な状態の座標の保持

S_CHECKED = [[0 for _ in range(WIDTH)] for _ in range(HEIGHT)]

pygame.init()

SURFACE = pygame.display.set_mode([WIDTH*SIZE, HEIGHT*SIZE])

FPSCLOCK = pygame.time.Clock()

def num_of_bomb(field, x_pos, y_pos):

count = 0

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \

field[ypos][xpos] == BOMB:

count += 1

return count

def open_tile_start(field,x_pos,y_pos):

if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) != 0 and \

field[y_pos][x_pos] == OPENED:

return

open_tile(field,x_pos,y_pos)

def open_tile(field, x_pos, y_pos):

global OPEN_COUNT

if CHECKED[y_pos][x_pos]:

return

CHECKED[y_pos][x_pos] = True

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT and \

field[ypos][xpos] == EMPTY:

field[ypos][xpos] = OPENED

OPEN_COUNT += 1

count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)

if count == 0 and \

not (xpos == x_pos and ypos == y_pos):

open_tile(field, xpos, ypos)

#爆弾、安全地帯を見つけるプログラム

def serch_bomb(field):

for y_pos in range(HEIGHT):

for x_pos in range(WIDTH):

#数字が見えている場合

if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) > 0 and \

field[y_pos][x_pos] == OPENED:

#aは爆弾があると予測されない未開封

#bは爆弾があると予測される未開封

#cは爆弾がないことが確定した未開封 →開封とみなしたい

a = 0

b = 0

c = 0

d = num_of_bomb(field,x_pos,y_pos)

#9*9マス　a,bを数える

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:

if field[ypos][xpos] != OPENED:

if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1 :

b += 1

elif S_CHECKED[ypos][xpos] == 2:

c += 1

else:

a += 1

#爆弾が確定する条件

if a == d-b-c:

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:

if field[ypos][xpos] != OPENED and \

S_CHECKED[ypos][xpos] != 1 and \

S_CHECKED[ypos][xpos] != 2 :

S_CHECKED[ypos][xpos] = 1

#全体に対して絶対安全予測を立てる

for y_pos in range(HEIGHT):

for x_pos in range(WIDTH):

#数字が見えている場合

if num_of_bomb(field,x_pos,y_pos) > 0 and \

field[y_pos][x_pos] == OPENED:

#aは爆弾があると予測されない未開封

#bは爆弾があると予測される未開封

#cは爆弾がないことが確定した未開封 →開封とみなしたい

a = 0

b = 0

c = 0

d = num_of_bomb(field,x_pos,y_pos)

#9*9マス　a,bを数える

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:

if field[ypos][xpos] != OPENED:

if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1 :

b += 1

elif S_CHECKED[ypos][xpos] == 2:

c += 1

else:

a += 1

#安全が確定する条件

if d-b <= 0:

for yoffset in range(-1, 2):

for xoffset in range(-1, 2):

xpos, ypos = (x_pos + xoffset, y_pos + yoffset)

if 0 <= xpos < WIDTH and 0 <= ypos < HEIGHT:

if field[ypos][xpos] != OPENED and \

S_CHECKED[ypos][xpos] != 1 and \

S_CHECKED[ypos][xpos] != 2 :

S_CHECKED[ypos][xpos] = 2

def main():

smallfont = pygame.font.SysFont(None, 36)

largefont = pygame.font.SysFont(None, 72)

message_clear = largefont.render("!!CLEARED!!",

True, (0, 255, 225))

message_over = largefont.render("GAME OVER!!",

True, (0, 255, 225))

message_rect = message_clear.get_rect()

message_rect.center = (WIDTH*SIZE/2, HEIGHT*SIZE/2)

game_over = False

field = [[EMPTY for xpos in range(WIDTH)]

for ypos in range(HEIGHT)]

# 爆弾を設置

count = 0

while count < NUM_OF_BOMBS:

xpos, ypos = randint(0, WIDTH-1), randint(0, HEIGHT-1)

if field[ypos][xpos] == EMPTY:

field[ypos][xpos] = BOMB

count += 1

while True:

for event in pygame.event.get():

if event.type == QUIT:

pygame.quit()

sys.exit()

#左クリック

if event.type == MOUSEBUTTONDOWN and \

event.button == 1:

xpos, ypos = floor(event.pos[0] / SIZE),\

floor(event.pos[1] / SIZE)

if field[ypos][xpos] == BOMB:

game_over = True

else:

open_tile_start(field, xpos, ypos)

serch_bomb(field)

# 描画

SURFACE.fill((0, 0, 0))

for ypos in range(HEIGHT):

for xpos in range(WIDTH):

tile = field[ypos][xpos]

rect = (xpos*SIZE, ypos*SIZE, SIZE, SIZE)

rect2 = ((xpos-1)*SIZE,(ypos-1)*SIZE,3*SIZE,3*SIZE)

if tile == EMPTY or tile == BOMB:

pygame.draw.rect(SURFACE,

(192, 192, 192), rect)

if game_over and tile == BOMB:

pygame.draw.ellipse(SURFACE,

(225, 225, 0), rect)

elif tile == OPENED:

count = num_of_bomb(field, xpos, ypos)

if count > 0:

num_image = smallfont.render(

"{}".format(count), True, (255, 255, 0))

SURFACE.blit(num_image,

(xpos*SIZE+10, ypos*SIZE+10))

if S_CHECKED[ypos][xpos] == 1:

pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),

(xpos*SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)

pygame.draw.line(SURFACE,(0,0,225),

(xpos*SIZE+SIZE,ypos*SIZE),(xpos*SIZE,ypos*SIZE+SIZE),10)

if S_CHECKED[ypos][xpos] == 2 and tile != OPENED:

pygame.draw.ellipse(SURFACE,

(225, 0, 0), rect,10)

# 線の描画

for index in range(0, WIDTH*SIZE, SIZE):

pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),

(index, 0), (index, HEIGHT*SIZE))

for index in range(0, HEIGHT*SIZE, SIZE):

pygame.draw.line(SURFACE, (96, 96, 96),

(0, index), (WIDTH*SIZE, index))

# メッセージの描画

if OPEN_COUNT == WIDTH*HEIGHT - NUM_OF_BOMBS:

SURFACE.blit(message_clear, message_rect.topleft)

elif game_over:

SURFACE.blit(message_over, message_rect.topleft)

pygame.display.update()

FPSCLOCK.tick(15)

if __name__ == '__main__':

main()

参考文献

*1）田中賢一郎「ゲームを作りながら楽しく学べるPythonプログラミング」よりmine_sweeper.py

開発・実行環境

pygameのインストール方法

プログラムの概要

プレイ画面

mine_sweeper.py

操作

mine_sweeper_cheat.py

操作

アルゴリズムの説明

爆弾確定条件

安全確定条件

課題点

考察・感想

ソースコード

mine_sweeper.py

mine_sweeper_cheat.py

参考文献

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