坦克大戰(zhàn)游戲軟件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和設(shè)計

◆摘? 要：本文從坦克大戰(zhàn)游戲的設(shè)計細節(jié)入手，深入探討了其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的設(shè)計，對于一般程序設(shè)計具有指導意義，使用的編程語言是html5 + JavaScript，軟件開發(fā)環(huán)境使用Visual Studio Code，運行環(huán)境為網(wǎng)頁。

◆關(guān)鍵詞：游戲軟件;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);算法設(shè)計

計算機程序設(shè)計教學中，有一個重點，那就是二維數(shù)組的構(gòu)建和使用。本文介紹了坦克大戰(zhàn)小游戲的軟件開發(fā)細節(jié)，這些討論可以幫助學生增加對這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解。很多小游戲的界面主要是一種平面關(guān)系的體現(xiàn)，其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和外面界面設(shè)計基本上都應(yīng)該是二維數(shù)組的應(yīng)用。在進行游戲程序設(shè)計中，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計占據(jù)了主要的地位，其次其游戲策略決定了其算法的設(shè)計。本文結(jié)合坦克大戰(zhàn)游戲開發(fā)細節(jié)討論對涉及到的部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和游戲策略進行討論。具體實現(xiàn)中html文件用來實現(xiàn)網(wǎng)頁上的文字、圖片或音頻文件的加載，具體顯示的實現(xiàn)以及其他功能的實現(xiàn)是啟用js文件，css文件是用來美化網(wǎng)頁，結(jié)構(gòu)與樣式的分離。

一、總體設(shè)計

本游戲的總體設(shè)計目標為網(wǎng)頁上運行的坦克打坦克。為了達成這款游戲的設(shè)計，我們必須考慮和設(shè)計以下一些因素：游戲開始界面的設(shè)計，不同關(guān)數(shù)的背景圖片顯示，己方坦克的射擊，己方坦克在發(fā)射子彈的時候的子彈飛行軌跡和是否擊中敵方坦克，自己的坦克被擊中的時候所產(chǎn)生的判定，游戲之中所獲得的分數(shù)的計算和顯示，還需要判斷坦克之間是否相撞等游戲結(jié)束的判定。

功能和界面設(shè)計方面主要是簡潔和自然，主界面上只有一個start（開始）按鈕可點。然后是選擇模式界面，當鼠標移到兩個坦克里，會出現(xiàn)“簡單模式”和“困難模式”字樣。點擊后可以進入相應(yīng)的界面。徹底搞清楚機制后可以相應(yīng)增加更多的關(guān)數(shù)。在簡單模式中，點擊左上角的橙色音量圖標開啟音樂（默認進入游戲是關(guān)閉的），上下左右方向鍵用來控制己方坦克的移動，空格鍵用來給坦克發(fā)射子彈，當分數(shù)達到一定條件時，子彈移動速度會變快和子彈一次出現(xiàn)兩顆等。在簡單模式中，只要己方坦克碰到敵方坦克或敵方子彈后游戲都會結(jié)束;在困難模式中啟用了一個默認的護甲值，兩方坦克都是中兩次子彈后才會消失，但是兩方坦克相撞的話就馬上結(jié)束游戲。另外在第二關(guān)中我方子彈是斜著飛的。如果我方坦克被子彈擊中一次后，子彈移動速度就不會提升了。

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和游戲策略探討

在坦克大戰(zhàn)游戲中，我們需要一個平面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來展示空中的俯視效果，這主要是通過二維數(shù)組來實現(xiàn)。我們需要不斷的刷新己方飛機的位置和隨機出現(xiàn)的敵機的位置，然后就是雙方的子彈飛行軌道設(shè)計等。

下面先討論己方坦克的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和敵方坦克的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，首先統(tǒng)一成下面的設(shè)計，然后在分別調(diào)用處理雙方不同的坦克。

用圖片直接表示坦克是比較簡潔的編程方式，參數(shù)image表示照片，x，y表示出現(xiàn)在屏幕上的位置，width和height表示圖片的寬度和高度，frm表示當前第幾幀，dis表示時間間隔，hp表示坦克的護甲。圖片不同和出現(xiàn)位置的不同就代表了雙方不同的坦克。

然后是關(guān)于子彈類的設(shè)計，和坦克實際上是差不多的參數(shù)設(shè)計，不過相比于坦克類，多了一個speed表示子彈的速度。剛開始是初始速度，當達到一定條件后可以通過修改設(shè)置使得子彈速度變快。另外在復(fù)雜模式的情況下，考慮把子彈變成斜著飛，這樣增添了設(shè)計的變化性。

在屏幕上畫出坦克時，主要考慮敵方坦克要會自己移動，所以在畫己方坦克的時候this.x和this.y這兩行不要，使之受人工鍵盤控制移動即可。

Tank.prototype.draw = function（ctx）{

ctx.save（）;

ctx.translate（this.x， this.y）;

ctx.drawImage（this.image， this.frm*this.width， 0， this.width， this.height，

0， 0， this.width， this.height）;

ctx.restore（）;

this.y++;

this.x = this.originX + 20*Math.sin（Math.PI / 100*this.y）;

this.dis++;

if （this.dis >= 3）{

this.dis = 0;

this.frm++;

if （this.frm >= this.n） this.frm = 0;

}

};

在坦克移動的設(shè)計方面，通過dx和dy兩個偏移量的設(shè)計，可以達成移動，但是要注意不能移動到游戲邊界外面去了，所以要設(shè)計一下意外處理，當坦克要移動出游戲邊界時，使之原地不動。

Tank.prototype.move = function （dx， dy）{

this.x += dx;

this.y += dy;

//下面處理脫離游戲界面的坦克

if （this.x < 0 || this.x > 645）

this.x -= dx;

if （this.y < 0 || this.y > 500）

this.y -= dy;

};

在屏幕刷新時需要不斷地畫下移的坦克，源碼如下：

Tank.prototype.draw = function（ctx）{

ctx.save（）;

ctx.translate（this.x， this.y）;

ctx.drawImage（this.image， this.frm*this.width， 0， this.width， this.height，

0， 0， this.width， this.height）;

ctx.restore（）;

this.y++;

this.x = this.originX + 20*Math.sin（Math.PI / 100*this.y）;

this.dis++;

if （this.dis >= 3）{

this.dis = 0;

this.frm++;

if （this.frm >= this.n） this.frm = 0;

}

};

如果坦克沒有動，那么重畫的過程只需要把this.y++;和this.x變化的兩個語句刪除即可。

在檢測有沒有兩個坦克相互碰撞的設(shè)計上，主要考察兩個坦克圖片邊界位置是否有相互重疊的部分，分為四個方向的相互重疊先行做一個通用的函數(shù)設(shè)計，然后調(diào)用它來判斷兩個坦克之間的邊界是否重疊。

function isColliding（ax， ay， aw， ah， bx， by， bw， bh）

{

if（ay > by + bh || by > ay + ah || ax > bx + bw || bx > ax + aw）

return false;

else

return true;

}

Tank.prototype.hitTestObject = function（tankobj）{

if（isColliding（this.x， this.y， this.width， this.height，

tankobj.x， tankobj.y， tankobj.width， tankobj.height））

return true;

else

return false;

};

在第二模式中，需要考慮子彈的左偏，下面是相關(guān)源碼，而子彈右偏時只需要把this.x-=0.5;中的減法改為加法即可。

Bullet.prototype.draw3 = function （ctx）{

ctx.save（）;? //保存當前環(huán)境的狀態(tài)

ctx.translate（this.x， this.y）;? //重新映射畫布上的位置

ctx.drawImage（this.image， this.frm*this.width， 0， this.width， this.height，

0， 0， this.width， this.height）;

ctx.restore（）;? //返回之前保存過的路徑狀態(tài)和屬性

this.x-=0.5;

this.y-=this.speed;

this.dis++;

if （this.dis >= 10）{

this.dis = 0;

this.frm++;

if （this.frm >= 2） this.frm = 0;

}

};

在游戲過程中，用戶的按鍵決定了坦克的移動和射擊等功能，主要是通過每個鍵碼來進行判斷的。鍵碼為32時，說明是空格，于是需要處理子彈的射擊，而鍵碼為37、38、39和40時分別對應(yīng)左右上下的處理。

function onkeydown（e） {

if （e.keyCode==32）{

if （score < 100）

bullets.push（new Bullet（image4， mytank.x+37， mytank.y-10））;

else{

bullets.push（new Bullet（image4， mytank.x+25， mytank.y-10））;

bullets.push（new Bullet（image4， mytank.x+49， mytank.y-10））;

}

}

else if （e.keyCode==37）

{

if （score < 100）

mytank.move（-10， 0）;

else

mytank.move（-20， 0）;

}

}

其他幾個方向的處理源碼非常類似，就不在這里列出了。限于篇幅，諸如主界面設(shè)計、背景音樂設(shè)計等其他設(shè)計細節(jié)也不深入探討了。

三、總結(jié)

要想設(shè)計好一款速度快、效果好、界面優(yōu)的游戲，必須對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有著充分的了解和實際應(yīng)用的能力。二維數(shù)組是游戲開發(fā)中特別有用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過坦克大戰(zhàn)這個游戲軟件的討論可以增加對二維數(shù)組更深的理解。

作者簡介

馬春江（1963.01-），男，籍貫河南，研究生班，講師，湖北汽車工業(yè)學院計算機系，研究方向為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計、圖形處理、動畫設(shè)計等。