【Java】贪吃蛇小游戏设计 |
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【Java】贪吃蛇小游戏设计
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一、相关背景介绍
1、贪吃蛇游戏介绍：
贪吃蛇小游戏是一个深受人们喜欢的游戏。一条蛇在密闭的围墙内，在围墙内随机出现一个食物，通过键盘上的四个光标键控制蛇向上下左右四个方向移动，蛇头撞到食物，则表示食物被吃掉，这时蛇的身体长一节，同时加1分;接着又出现食物，等待被蛇吃掉，如果蛇在移动过程中，撞到墙壁或身体交叉(蛇头撞到自己的身体)，则游戏结束。游戏结束时输出相应得分。 2、JavaFX相关知识JavaFX是开发JavaGUI程序的新框架。JavaFX API是演示如何应用面向对象原则的优秀范例。JavaFX平台取代了Swing和AWT，融入了现代GUI应用，为支持触摸设备提供多点触控支持，具有内建的2D、3D、动画支持，以及视频和音频的回放功能。使用第三方软件，可以开发JavaFX程序并部署在运行IOS或者安卓的设备上。
图 1 JavaFX面板组成 JavaFX提供了Canvas画布，即时模式样式的渲染API。 在包javafx.scene.canvas中，它包含一组用于canvas的类，可以使用它们直接在JavaFX场景的一个区域内绘制。JavaFX还在javafx.print包中提供用于打印目的的类。 Graphics Context是图形上下文,可以将其理解为一块画布,我们可以在上面进行绘画操作,绘制完成后,将画布放到我们的view中显示即可,view看作是一个画框。 JavaFX有三类动画实现方式：Transition，TimeLine和AnimationTimer。 AnimationTimer看起来像是一个计时器，其实他更适合叫做心跳循环。JavaFX绘图的每一帧都会自动条用AnimationTimer. AnimationTimer是一个抽象类。实现该类需要实现一个函数handle，其参数为调用时的nanoTime()。 Java中对事件处理的方式是：其控制事件源到事件监听器的传递过程，并将任何对象指派给事件监听器。 鼠标事件：在图形用户界面中，用户会经常使用鼠标来进行选择、切换界面等操作，这些操作被定义为鼠标事件，其中包括鼠标按下、鼠标松开、鼠标单击等。JDK中提供了一个MouseEvent类用于表示鼠标事件，几乎所有的组件都可以产生鼠标事件。 键盘事件：键盘操作也是最常用的用户交互方式，例如键盘按下、释放等，这些操作被定义为键盘事件。JDK中提供了一个KeyEvent类表示键盘事件，处理KeyEvent事件的监听器对象需要实现KeyListener接口或者继承KeyAdapter类。 二、算法分析和代码实现 算法流程图：
snakePane类实现功能
导入相应的包： import javafx.animation.AnimationTimer; import javafx.application.Application; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.canvas.Canvas; import javafx.scene.canvas.GraphicsContext; import javafx.scene.input.KeyCode; import javafx.scene.layout.Pane; import javafx.scene.paint.Color; import javafx.scene.text.Font; import javafx.stage.Stage; import javax.sound.sampled.AudioInputStream; import javax.sound.sampled.AudioSystem; import javax.sound.sampled.Clip; import java.io.File; import java.util.Arrays; import java.util.Random;播放音乐类 class musicStuff { void playMusic(String musicLocation) { try { File musicPath = new File(musicLocation); if(musicPath.exists()) { AudioInputStream audioInput = AudioSystem.getAudioInputStream(musicPath); Clip clip = AudioSystem.getClip(); clip.open(audioInput); clip.start(); clip.loop(Clip.LOOP_CONTINUOUSLY); } } catch(Exception ex) { ex.printStackTrace(); } } }点坐标 class Point{ //点坐标 int x; int y; public Point(int x,int y){ this.x=x; this.y=y; } }主界面 class snakePane extends Pane{ //定义变量 public static final int NUM = 45; //格子数量/坐标范围 public static final int GRID_SIZE = 14; //格子大小 public static final int WIDTH = NUM * GRID_SIZE; //画布长宽 public static final int HEIGHT = NUM * GRID_SIZE; public static int state=0; //状态 0:暂停 1：游戏中 public static int speed; //移动速度，每秒的帧数 同时记录得分 public static int score=0; //记录最高分 public static Point food = new Point(-1,-1); //食物 public static Point[] snake = new Point[1000]; //蛇,最多长1000节 public static int snakeLength = 0; //现在多少节 enum Direction {UP, LEFT, DOWN, RIGHT} //朝向 public static Direction direction; //方向 public static Random random = new Random(); //随机生成器 public static boolean gameOver; //游戏结束标志 public snakePane() { Canvas canvas = new Canvas(WIDTH, HEIGHT); //画布 this.getChildren().add(canvas); Scene scene = new Scene(this, WIDTH, HEIGHT, Color.BLACK); final GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D(); if (state == 0) { //开始界面 gc.setFill(Color.BLANCHEDALMOND); gc.setFont(new Font(40)); gc.fillText("贪吃蛇小游戏",WIDTH/2-100,HEIGHT/2); gc.setFont(new Font(20)); gc.setFill(Color.WHITESMOKE); gc.fillText("按空格开始游戏...", WIDTH-200, HEIGHT-30); for (int i = 0; i < 4; i++) { Point point = new Point(NUM / 2+10+i, NUM / 2+5); gc.setFill(Color.GREEN); gc.fillRect(point.x * GRID_SIZE , point.y * GRID_SIZE , GRID_SIZE -1, GRID_SIZE - 1); } gc.fillRect((NUM/2+13)* GRID_SIZE , (NUM/2+4)* GRID_SIZE , GRID_SIZE -1, GRID_SIZE - 1); gc.setFill(Color.YELLOW); gc.fillRect((NUM/2+13)* GRID_SIZE , (NUM/2+2)* GRID_SIZE , GRID_SIZE -1, GRID_SIZE - 1); } scene.setOnKeyPressed(e1 -> { if (e1.getCode() == KeyCode.SPACE) //空格响应事件 { state=1; //开始游戏 } }); newGame(); AnimationTimer timer = new AnimationTimer() { long lastTick; //前一个时刻 @Override public void handle(long now) { //更新画布 if (gameOver||state==0) { //游戏结束或暂停中 return; } if (lastTick == 0 || now - lastTick >1e9 / (speed/5+3)) { //随着速度变大，移动变快，画面切换变快 lastTick = now; move(); //移动 paint(gc); //绘图 } } }; timer.start(); scene.setOnKeyPressed(e -> { if(e.getCode()==KeyCode.SPACE) { //按空格暂停或继续 switch (state) { case 0://暂停中 state = 1; break; case 1://游戏中 state = 0; break; } } if (e.getCode() == KeyCode.W || e.getCode() == KeyCode.UP) //向上 { if (direction != Direction.DOWN) direction = Direction.UP; } else if (e.getCode() == KeyCode.A || e.getCode() == KeyCode.LEFT) //向左 { if (direction != Direction.RIGHT) direction = Direction.LEFT; } else if (e.getCode() == KeyCode.S || e.getCode() == KeyCode.DOWN) //向下 { if (direction != Direction.UP) direction = Direction.DOWN; } else if (e.getCode() == KeyCode.D || e.getCode() == KeyCode.RIGHT) //向右 { if (direction != Direction.LEFT) direction = Direction.RIGHT; } else if (e.getCode() == KeyCode.R) //重新开始 if (gameOver) newGame(); }); } //初始化游戏数据 public void newGame() { speed = 3; //蛇的初始有3节 Arrays.fill(snake, null); snakeLength = 0; snake[snakeLength++] = new Point(NUM / 2, NUM / 2); //初始化三个点都在中心 snake[snakeLength++] = new Point(NUM / 2, NUM / 2); snake[snakeLength++] = new Point(NUM / 2, NUM / 2); //生成食物 newFood(); direction = Direction.LEFT; //初始方向向左 //游戏未结束 gameOver = false; } //在地图上随机生成食物 public static void newFood() { //1，不能生成在外面 //2.不能和蛇的身体碰撞 int x, y; do { x = random.nextInt(NUM); //随机生成食物点 y = random.nextInt(NUM); } while (isCollision(x, y)); //当没有碰撞 food.x = x; food.y = y; } //判断坐标重合 public static boolean isCollision(int x, int y) { //遍历蛇 for (int i = 0; i < snakeLength; i++) { Point point = snake[i]; if (point.x == x && point.y == y) { //坐标与蛇坐标重合 return true; } } return false; } //每一帧的动作 public static void move() { //移动身体 for (int i = snakeLength - 1; i >= 1; i--) { //变成前一个坐标 snake[i].x = snake[i - 1].x; snake[i].y = snake[i - 1].y; } //移动头 Point head = snake[0]; switch (direction) { case UP: //向上 head.y--; break; case DOWN: //向下 head.y++; break; case LEFT: //向左 head.x--; break; case RIGHT: //向右 head.x++; break; } //判断头是否出边界 if (head.x < 0 || head.x >= NUM || head.y < 0 || head.y >= NUM) { gameOver = true; return; } //判断是否碰到身体 for (int i = 1; i < snakeLength; i++) { Point point = snake[i]; if (head.x == point.x && head.y == point.y) { gameOver = true; return; } } //判断是否吃到食物 if (head.x == food.x && head.y == food.y) { // 如果吃到食物 snake[snakeLength++] = new Point(-1,-1); // 1.身体增加1节 newFood(); //2.重新生成食物 speed++; //3. 得分增加 } } //绘制画布 public void paint(GraphicsContext gc){ //1.重新绘制背景 gc.setFill(Color.BLACK); gc.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT); //2.蛇的绘制 for (int i = 0; i < snakeLength; i++) { Point point = snake[i]; gc.setFill(Color.GREEN); gc.fillRect(point.x * GRID_SIZE , point.y * GRID_SIZE , GRID_SIZE -1, GRID_SIZE - 1); } //按像素点绘制，需要乘以格子大小，-1让其有一定空隙 //3.食物的绘制 gc.setFill(Color.YELLOW); gc.fillOval(food.x * GRID_SIZE , food.y * GRID_SIZE , GRID_SIZE, GRID_SIZE); //填充范围 //3.进行游戏结束绘制 if (gameOver) { gc.setFill(Color.RED); gc.setFont(new Font(20)); gc.fillText("游戏结束,按R继续", WIDTH/2-70, HEIGHT/2); } //得分 gc.setFill(Color.WHITE); gc.setFont(new Font(15)); gc.fillText("当前得分" + (speed - 3) + "分", 40, 40); if(speed>score) score=speed; gc.fillText("最高分：" + (score - 3) + "分", 40, 60); } }主程序 public class GameSnake extends Application { public static void main(String[] args) { launch(args); } @Override public void start(Stage primaryStage) throws Exception { String filepath = "./data/贪吃蛇.wav"; musicStuff musicObject = new musicStuff(); musicObject.playMusic(filepath); //游戏初始化 snakePane p=new snakePane(); primaryStage.setScene(p.getScene()); primaryStage.setTitle("贪吃蛇"); primaryStage.show(); } } 三、运行结果游戏开始界面
游戏中：显示当前分数与最高分
游戏结束界面：
游戏中始终有音乐播放。 四、总结基于原始贪吃蛇小游戏的原理，设置方格为蛇的身体，一节一节的身体连起来就有了像素风格，随机出现的食物设置为黄色的圆形，整个游戏界面设置为黑色。贪吃蛇小游戏的核心在于蛇的每一步移动，即如何让方块动起来，理解了运动的原理和实质也就简单了。实现移动的动画效果其实就是在极短时间间隔内画布的重绘，肉眼看上去就是动画了。画布重绘的依据是蛇的每节身体的变化，即每节身体变换到前一节的位置，而蛇头需要单独变化，根据用户输入的方向键判断上下左右的移动。 由大的框架分工到每个小的模块上来做就容易实现得多，程序中为了让主程序尽可能简单，首先需要定义一个Point类用来记录点坐标，其次我还定义了一个snakePane窗体继承于Pane，里面定义了不同的方法用于实现不同的功能。snakePane类中首先定义了所有变量使之成为属性，为了让所有方法体均能访问到。其中，snakePane方法用于控制画面的主要变换，包含键盘的事件驱动，实现初始时提示用户按空格进入游戏，游戏中通过方向键控制蛇的方向改变，同时按空格键可以暂停游戏。newGame方法用于初始化蛇，将蛇用Point类型的数组存储，每一节身体占用一个数组单位，初始时有3节身体，且均置于画面中心。newFood方法用于在地图上随机生成食物，食物也是Point类型，使用random函数随机生成坐标点，需要注意点不能生成在外面，而且不能和蛇的而身体重合。isCollision函数用于判断蛇头是否与身体的其他点重合。move函数实现蛇的移动，实质是点坐标的改变，其中需要判断头出界或碰到身体则游戏结束，吃到食物则生成新的一节身体。paint函数用于将蛇和食物的坐标形式转变到画布中，实现可视化。主函数中调用音乐类，播放音乐，再实例化一个snakePane在舞台中就完成了这个贪吃蛇小游戏。 在完成大致框架的情况下，还需要进行一些细节的描绘，美化界面。在进入游戏前显示了一些提示词，在游戏中除了记录每次的得分，还记录了一个最高分，该次游戏超过最高分时会进行更新；当游戏结束时提示用户游戏结束，按R键重新开始。 本实验的难点在于对帧动画的理解，我没有用小球实验中TimeLine的方法，而是AnimationTimer，二者的原理类似，但后者还可以控制不同的画面更新时间，实现随分数增大蛇移动变快的效果。调用handle（）方法重写需要更新的内容，通过start（）和stop（）来激活和停用它。本实验的重点在于键盘按键的驱动事件，通过键盘的按键操作，让游戏充满了灵魂，实现了游戏多样化。 |
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