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一个由汇编写成的24点游戏

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微机原理课程设计

程序设计要求

汇编实现24点游戏。

提示用户输入计算的秒数playtime,系统生成4个随机数,显示: “Here are four numbers:1 2 3 4”。游戏开始倒计时: 评估用户输入的一个表达式,比如:(3+5)*(2+1)

并解析表达式,计算数值,如果等于24 并且游戏时间 < playtime

显示:“Great! You win the game!”

否则: 如果表达式不正确,显示:“Wrong Solution”!, 如果游戏时间< playtime, 则提示用户继续输入表达式

如果游戏时间> playtime, 程序结束,显示:“Sorry, you lost the game!”

设计思路

出题方式

如果采用随机生成四个数字,可能会得到无解的题目,而如果要判断是否无解,需要跑遍所有的可能计算组合情况,算法本身并不是很复杂,但用汇编写起来比较头疼,而且每次都要跑一遍,效率也不是很好。所以我计算了一下所有的组合,发现一共有495种情况:

  1. 四个数字都不相同(比如1234):C9(4) = 126
  2. 四个数字都相同(比如1111):C9(1) = 9
  3. 四个数字中,只有两个不同数字(比如1222,1122): C9(2)*C2(1) + C9(2) = 108
  4. 四个数字中,只有三个不同的数字(比如1233):C9(3) * C3(1) = 252

于是打算采用牺牲空间换取时间的策略,使用查表的方式出题,这样即可避免过于复杂的判断逻辑。

从网上找到了一个1~10四个数字计算的所有组合以及答案,即origin_answers.txt,但其中包含10这个数字的题目不是我需要的,所以要排除所有含10的题目。而且为了更方便汇编解析以及节省内存,就用Ruby语言写了一个小脚本处理文件,即transfer.rb。运行后得到answers.txt文件,其中包含了495个题目和参考答案,每个题目占16个字节,分别由题目4个字节和答案11个字节,以及一个“$”结尾组成。这样设计格式的原因有:

  1. 刚好每个题目有16个字节,设计程序和debug的时候更方便。
  2. 固定格式,保证前4个字节是题目,方便提取。
  3. 第5个字节到第11个字节是答案,刚好两对括号,四个数字和三个运算符。
  4. 如果无解,答案部分全部存为0,程序判断的时候只需要判断答案部分第一个字符是否为“0”即可。
  5. 最后以“$”结尾,可以在给玩家输出参考答案的时候直接输出。

出题的方式就是产生一个0~494的随机数,乘以16字节,加上存放该部分的偏移地址,即可找到目标题目的首地址。

随机数生成原理

从时钟滴答中获取一个16位数,直接除以495,将余数放到BX后返回到主函数。

实际上直接除以495是产生了不完全公平的随机数,因为一共有65536个数字,并不是495的整倍数。根据计算得知,产生的随机数,在0194范围内的概率要略大于在195494中的概率。不过再进一步计算,可以得知它们的概率极差仅有1/65536,用1/65536除以概率132/65536得到相对误差为1/132,不到1%,几乎是可以忽略的,所以这里就没有再精确地纠正它。

计时原理

  1. 游戏开始的时候获取当时的系统时间,格式为时分秒,三个字节的BCD码,通过转码将其转为二进制存入内存。
  2. 玩家每次输入他的解法后,再次获取当时系统时间,存入另一个变量。
  3. 将两个时间相减,得到已经用的时间,和游戏开始前玩家设定的PLAYTIME进行比较,如果大于则超时,显示玩家失败以及题目参考答案,否则继续判断表达式等正常流程。

时间并不能直接相减,具体算法思路如下:

  1. 将HOUR相减,得到的数如果大于24则表示溢出,可能跨过了午夜,手动加上24,得到真实的HOUR差值。
  2. 如果HOUR差值为0,则DX为0,继续判断分钟;如果HOUR差值为1,则DX为3600,继续判断分钟;否则直接判定超时(因为游戏时间规定了不能超过3600秒)。
  3. 计算MINUTE差值,结果乘以60,加上DX,结果存入DX。
  4. 计算SECOND差值,结果加上DX,存入DX。
  5. 最后得到的DX即为玩家已游戏的时间,单位是秒。

游戏逻辑

  1. 载入题目到内存
  2. 询问玩家设定游戏时间,如果为0则退出,如果含有非数字字符则要求重新输入,其他则继续
  3. 玩家设定游戏时间后,产生一个随机数,抽取一道题目
  4. 将题目显示出来,并记录当前系统时间
  5. 提示玩家输入计算方案,如果为0表示无解,否则进一步判断
  6. 将其转换为后缀表达式,如果格式错误,则提示重新输入,否则进一步判断
  7. 将其中的数字抽取出来和题目所给数字匹配,如果不是完全匹配,则提示重新输入,否则进一步判断
  8. 将后缀表达式进行计算,得到结果如果不是24,则提示答案错误,要求重新输入,否则游戏胜利
  9. 游戏时间结束导致失败或者回答正确游戏胜利后跳转到第2步

其中答题期间每次输出提示信息前都会判断是否超时,超时则直接给出提示并跳转到第2步。

核心代码

参考Get24.asm

体会与收获

真的学会了中缀表达式和后缀表达式的转换逻辑。

About

一个由汇编写成的24点游戏


Languages

Language:Assembly 96.0%Language:Ruby 4.0%