Kivy — 2048

Разработчику Начальный уровень

О практикуме

2048 — головоломка на поле 4×4: при сдвиге плитки с одинаковыми числами сливаются (2+2→4), на пустую клетку падает новая 2 или 4. Цель — плитка 2048. Управление — свайпы на телефоне или стрелки / WASD на ПК.

Почему 2048 первым в практикуме Kivy

ходы дискретные — не нужен постоянный Clock (в отличие от Pong);
хорошо тренирует свайп — базовый жест мобильных игр (Мобильные игры);
логику легко вынести в отдельный файл без Kivy — чистая модель.

Проект разделён на game_logic.py (правила) и main.py (интерфейс) — тот же приём MVC, что в SmallPong и разделении логики в обзоре Kivy.

Оценка времени — 2–3 часа.

Карта этапов

Этап	Фокус	Результат
0	Окружение	Пустое окно Kivy
1	`Game2048`	Сдвиг и слияние без GUI
2	`Tile`	Цветная плитка с числом
3	`BoardGrid`	Сетка 4×4
4	`GameScreen`	Заголовок, счёт, кнопка "Новая игра"
5	Свайп	Ходы по жесту
6	Клавиатура	Стрелки и `R` на десктопе
7	JsonStore	Сохранение рекорда
8	Ревизия	Итоговая самопроверка

Для кого материал

Нужны Python 3.10+, классы, списки и базовый Kivy (App, Widget, GridLayout). Теория фреймворка — обзор Kivy; Pygame-аналоги — практикум игр и мини-игры в Lab.

Как проходить практикум

Создайте папку kivy2048/, venv и установите Kivy — зависимости.
Идите этапы 0–8 по порядку — после каждого запускайте python main.py.
Копируйте код целиком из блока этапа, без пропусков # ....
Отмечайте Самопроверку; читайте Разбор — там связь строк с правилами 2048.
Финал — этап 8 и сверка с суммой всех листингов.

Маршрут чтения

Архитектура и глоссарий — до первой строки кода.
Зависимости — окружение и структура файлов.
Этапы 0–8.
Переход к Kivy — Pong или сборке APK.

Архитектура

Проект сознательно разделён на модель и интерфейс — тот же приём MVC, что в SmallPong и Match3:

main.py
  Game2048App.build()
    └── GameScreen          ← свайп, клавиатура, JsonStore
          ├── ScoreBox      ← счёт и рекорд
          └── BoardGrid     ← 16 × Tile
                └── game: Game2048   ← game_logic.py, без import kivy

Определение. Дискретный ход — состояние меняется только после события (свайп, клавиша), а не каждый кадр. Поэтому здесь не нужен Clock.schedule_interval — в отличие от Pong и Snake.

Слой	Файл / класс	Ответственность
Модель	`game_logic.py`, `Game2048`	Сетка 4×4, слияние, счёт, game over
Представление	`Tile`, `BoardGrid`	Цвета плиток, сетка на экране
Контроллер	`GameScreen`	Жесты, `refresh_ui()`, рекорд

Если смешать слои	Типичный баг
Kivy в `game_logic.py`	Модель нельзя тестировать из REPL / pytest
`move()` внутри `draw()`	Двойные ходы за один жест
Обновление счёта в `Tile`	Рассинхрон UI и `game.score`

Глоссарий

Термин	В этом практикуме
Слияние (merge)	Две соседние равные плитки в строке/столбце → одна с суммой; за ход каждая пара сливается один раз
Сжатие (compress)	Сдвиг всех ненулевых значений к краю без слияния
Свайп	Жест: `touch_down` → `touch_up`, порог `dp(30)` отсекает случайные тапы
`refresh_ui()`	Единая точка синхронизации модели и всех виджетов после `move()`
`JsonStore`	Простое key-value хранилище Kivy на JSON-файле для рекорда
`sp` / `dp`	Масштабируемые единицы Kivy — см. обзор

Зависимости

Требования

Python 3.10+;
pip;
Kivy 2.3+ (OpenGL; на Android — через Buildozer).

Окружение

mkdir kivy2048 && cd kivy2048
python -m venv .venv

Windows (PowerShell):

.\.venv\Scripts\Activate.ps1
pip install "kivy>=2.3.0"

Linux / macOS:

source .venv/bin/activate
pip install "kivy>=2.3.0"

Структура проекта

kivy2048/
  game_logic.py   # с этапа 1 — правила без Kivy
  main.py         # App, экран, виджеты
  scores.json     # с этапа 7 — рекорд JsonStore
  requirements.txt   # опционально: kivy>=2.3.0

Подробнее про venv — Зависимости Python.

Этап 0 — окружение

Цель. Рабочее venv, установленный Kivy, пустое окно.

Теория

App.build() — единственная точка, где Kivy ожидает корневой виджет. Пока это Label; на этапе 4 замените на GameScreen. Подробнее про жизненный цикл — обзор Kivy.

mkdir kivy2048 && cd kivy2048
python -m venv .venv && .venv\Scripts\activate
pip install "kivy>=2.3.0"

main.py:

from kivy.app import App
from kivy.uix.label import Label


class Game2048App(App):
    def build(self):
        return Label(text="2048 — старт", font_size="32sp")


if __name__ == "__main__":
    Game2048App().run()

Разбор.

font_size="32sp" — масштабируемый шрифт (аналог sp в Android, см. обзор Kivy).
Game2048App — имя класса по игре; позже build() вернёт полноценный экран.

Самопроверка

python main.py открывает окно с текстом.
Повторный запуск не выдаёт ошибок импорта.

Этап 1 — класс `Game2048`

Цель. Правила 2048 в чистом Python, без Kivy.

Теория

Алгоритм одного хода (например, влево) — три фазы для каждой строки:

Сжатие — убрать нули, сдвинуть числа к краю.
Слияние — пройти слева направо; если line[i] == line[i+1], сложить, записать сумму в i, обнулить i+1 (каждая пара — один раз за ход).
Повторное сжатие — закрыть дыры после merge.

Для _move_right строку разворачивают, применяют left-merge, разворачивают обратно. Для up/down — обход по столбцам (транспонирование логики).

Определение. move(direction) возвращает True, только если сетка изменилась — тогда добавляется новая плитка 2/4 и проверяется can_move(). Иначе ход "пустой" и счёт не меняется.

Создайте game_logic.py — в нём нет import kivy. Такой модуль можно тестировать из REPL и pytest.

Состояние игры

class Game2048:
    SIZE = 4

    def reset(self):
        self.grid = [[0] * self.SIZE for _ in range(self.SIZE)]
        self.score = 0
        self.won = False
        self.game_over = False
        self._add_random_tile()
        self._add_random_tile()

Разбор.

grid — двумерный список 4×4; 0 — пустая клетка.
won — флаг "достигли 2048"; game_over — нет ходов.
После сброса сразу две случайные плитки — как в оригинальной игре.

Слияние строки

Метод _compress_and_merge(line):

убирает нули;
объединяет соседние равные числа (один раз за ход на пару);
дополняет нулями до длины 4;
начисляет очки в self.score.

Направления:

_move_left — построчно;
_move_right — строка в обратном порядке, merge, снова reverse;
_move_up / _move_down — обход по столбцам.

move(direction) возвращает True, если поле изменилось. Только тогда добавляется новая плитка и проверяется can_move().

Проверка без GUI

from game_logic import Game2048
g = Game2048()
print(g.grid)
g.move("left")
print(g.score, g.grid)

Самопроверка

После reset на поле ровно две ненулевые клетки.
Повторный move в ту же сторону без эффекта возвращает False.
При слиянии 2+2 счёт увеличивается на 4.
can_move() возвращает True, пока есть пустые клетки или соседние равные.

Этап 2 — виджет `Tile`

Цель. одна ячейка поля — число на цветном фоне с закруглёнными углами.

Плитка — наследник Widget с дочерним Label и фоном RoundedRectangle в canvas.before:

from kivy.graphics import Color, RoundedRectangle
from kivy.metrics import dp
from kivy.uix.label import Label
from kivy.uix.widget import Widget

TILE_COLORS = {
    0: ("#cdc1b4", "#cdc1b4"),
    2: ("#eee4da", "#776e65"),
    4: ("#ede0c8", "#776e65"),
    # ... 8, 16, 32, ... 2048
}

class Tile(Widget):
    def set_value(self, value):
        self.value = value
        self._label.text = "" if value == 0 else str(value)
        bg, fg = TILE_COLORS.get(value, ("#3c3a32", "#f9f6f2"))
        # перерисовать RoundedRectangle и цвет текста

Разбор.

canvas.before — фон под текстом Label.
Пустая клетка (value == 0) — без цифры, нейтральный фон.
tile_font_size(value) — для 1024+ уменьшайте шрифт (dp(42) → dp(22)), иначе число не влезет.
bind(size=..., pos=...) → _redraw — при ресайзе окна плитка остаётся на месте (частая ошибка).

Палитра повторяет классическую схему веб-версии 2048.

Самопроверка

Плитки с 2 и 128 визуально различаются цветом и размером цифры.
При изменении размера окна плитка масштабируется.

Этап 3 — `BoardGrid`

Цель. 16 плиток в GridLayout, синхронизация с game.grid.

class BoardGrid(GridLayout):
    def refresh(self):
        flat = [cell for row in self.game.grid for cell in row]
        for tile, value in zip(self.tiles, flat):
            tile.set_value(value)

Разбор.

cols=4 — фиксированная сетка; spacing и padding в dp — отступы между плитками.
refresh() вызывается после каждого успешного game.move() — UI всегда отражает модель.
Порядок flat — построчно слева направо, сверху вниз; должен совпадать с индексацией grid[row][col].

Самопроверка

Сетка 4×4 заполняет центральную область с отступами dp(8).
После тестового move в REPL и refresh() цифры на экране меняются.

Этап 4 — экран `GameScreen`

Цель. полный экран — заголовок, счёт, поле, кнопка, статус.

Соберите вертикальный BoxLayout (или FloatLayout с вложенным столбцом):

заголовок "2048";
блоки СЧЁТ и РЕКОРД (ScoreBox — BoxLayout с RoundedRectangle фоном);
подсказка про свайпы;
контейнер поля с фоном BOARD_COLOR;
кнопка "Новая игра" → game.reset() + refresh_ui();
status_label — текст "Игра окончена!" / "Вы достигли 2048!".

def refresh_ui(self):
    self.board.refresh()
    self.score_box.set_score(self.game.score)
    if self.game.game_over:
        self.status_label.text = "Игра окончена!"
    elif self.game.won:
        self.status_label.text = "Вы достигли 2048!"
    else:
        self.status_label.text = ""

Разбор.

refresh_ui() — единая точка обновления UI после логики; не размазывайте обновление счёта по разным методам.
Кнопка через bind(on_press=self.new_game) — стандартный паттерн Kivy (обзор).

Самопроверка

Кнопка "Новая игра" сбрасывает поле и счёт текущей партии.
Счёт обновляется после ходов (временно — вызов do_move из кода или клавиатуры).

Этап 5 — свайп

Цель. ход по жесту — основной способ игры на телефоне.

В GameScreen сохраняйте _touch_start в on_touch_down, в on_touch_up вычисляйте смещение:

SWIPE_THRESHOLD = dp(30)

if abs(dx) < self.SWIPE_THRESHOLD and abs(dy) < self.SWIPE_THRESHOLD:
    return  # короткий тап — не ход

if abs(dx) > abs(dy):
    direction = "right" if dx > 0 else "left"
else:
    direction = "up" if dy > 0 else "down"
self.do_move(direction)

do_move вызывает game.move(direction) и при True — refresh_ui().

Разбор.

Порог отсекает случайные тапы по кнопке "Новая игра".
Сравнение |dx| и |dy| выбирает доминирующее направление — диагональный свайп станет горизонтальным или вертикальным.
collide_point в on_touch_down — touch только внутри игрового экрана.

Тот же приём — в Kivy — Snake, этап 6, и в теории сенсорного ввода.

Самопроверка

Свайп влево сдвигает плитки влево (мышью на ПК и пальцем на телефоне).
Короткий тап не считается ходом.

Этап 6 — клавиатура

Цель. удобная отладка на десктопе без тачскрина.

from kivy.core.window import Window

# в Game2048App.build():
screen = GameScreen()
Window.bind(on_key_down=screen.on_key_down)
return screen

Коды стрелок Kivy: 273–276. WASD: w=119, a=97, s=115, d=100. R — новая игра.

Разбор.

Обработчик должен вернуть True, если клавиша обработана — иначе Kivy может передать её другим виджетам.
На Android клавиатура в игре обычно не нужна; блок можно оставить только для десктопа.

Самопроверка

Стрелки и WASD двигают плитки.
R запускает новую партию.

Этап 7 — рекорд в JsonStore

Цель. сохранить лучший счёт между запусками приложения.

from kivy.storage.jsonstore import JsonStore

self.store = JsonStore("scores.json")
self.best_score = (
    self.store.get("best")["score"] if self.store.exists("best") else 0
)
# в refresh_ui, при обновлении счёта:
if self.game.score > self.best_score:
    self.best_score = self.game.score
    self.store.put("best", score=self.best_score)

Разбор.

JsonStore — простой key-value на JSON-файле; для одного рекорда достаточно.
Для сложных сохранений смотрите SQLite (работа с БД в Python) — здесь избыточно.

Самопроверка

После перезапуска приложения рекорд отображается в блоке "РЕКОРД".
Файл scores.json появляется в рабочей папке.

Этап 8 — полная ревизия

Цель. убедиться, что игра цельная и готова к следующему практикуму или сборке APK.

Сверьте проект с суммой листингов этапов 0–7 — вместе они дают полную реализацию.

Управление в финальной версии

Ввод	Действие
Свайп	Сдвиг плиток
Стрелки / WASD	То же на ПК
`R`	Новая игра
Кнопка "Новая игра"	Сброс партии

Итоговая самопроверка

Можно набрать 2048 (или проиграть при заполнении поля).
Рекорд пишется в scores.json.
game_logic.py не импортирует Kivy — модель тестируется отдельно.
UI обновляется только через refresh_ui() / board.refresh().

Дальше — Kivy — Pong (непрерывная физика и Clock) или сборка APK.

О практикуме​

Карта этапов​

Как проходить практикум​

Архитектура​

Глоссарий​

Зависимости​

Требования​

Окружение​

Структура проекта​

Этап 0 — окружение​

Теория​

Этап 1 — класс Game2048​

Теория​

Состояние игры​

Слияние строки​

Проверка без GUI​

Этап 2 — виджет Tile​

Этап 3 — BoardGrid​

Этап 4 — экран GameScreen​

Этап 5 — свайп​

Этап 6 — клавиатура​

Этап 7 — рекорд в JsonStore​

Этап 8 — полная ревизия​

Связанные темы

См. также

Kivy — Pong

Kivy — Snake

О практикуме

Карта этапов

Как проходить практикум

Архитектура

Глоссарий

Зависимости

Требования

Окружение

Структура проекта

Этап 0 — окружение

Теория

Этап 1 — класс `Game2048`

Теория

Состояние игры

Слияние строки

Проверка без GUI

Этап 2 — виджет `Tile`

Этап 3 — `BoardGrid`

Этап 4 — экран `GameScreen`

Этап 5 — свайп

Этап 6 — клавиатура

Этап 7 — рекорд в JsonStore

Этап 8 — полная ревизия