Sifteo Cube 迷宫游戏怪兽寻迹算法
Sifteo_Cube 游戏开发
Sifteo Cubes 是 Sifteo 公司开发的一款益智类桌面游戏。其原型 Siftables 是由麻省理工实验室的 Merrill 和 Jeevan Kalanithi 等工程师开发的，该产品一经开发出来就被 TED 邀请演讲。在 2013 年被 3DR 公司收购后，
Sifteo Cubes 项目没有继续开发。
暑假时有幸参与到 Sifteo Cube 的游戏开发项目中，经过几天时间的摸索和了解，算是正式熟悉了开发环境和一些基本的开发流程（例如从来不被我重视的 Git 版本控制等技能）。期间浪费了不少时间和精力，好在目前越来越熟悉也逐渐步入正轨。接下来的一段时间我最定期更新跟进我的项目开发进度和学习总结。
迷宫游戏
我开发的第一款游戏是迷宫类的探险游戏，通过倾斜 Cube 来移动人物，除了要走出迷宫外，还可以吃金币来增加分数，还要躲避移动的怪兽。其中怪兽的移动部分，如果设计成横竖单方向移动，会显得整个游戏太过于死板，为了增加趣味性，怪兽必须要有多方位移动的路线。
整个迷宫的地图可以抽象成一个 16 * 16 的二维数组，每个位置的值代表不同的状态。
| 值 | 状态 |
|---|---|
| 0 | 道路 |
| 1 | 墙壁 |
| 2 | 金币 |
| 3 | 怪兽的移动路线 |
| 4 | 怪兽的起点 |
为了方便开发，使用 Visual Basic 制作了一个迷宫地图生成工具，用来绘制地图并自动生成二维数组。
工具下载和使用方法请查看 Sifteo_Maze_Tool 。
“怪兽”的思考与分析
为了实现怪兽的多方位移动，二维数组中要有记录怪兽路线的数据，每一关加载地图时，可以通过这些标记来计算移动的位置。
同时也要设置一个怪兽的起点，起点位置的数据要和路线的数据区分开，每一条线路要有唯一的起点坐标，现在要做的，就是从起点位置开始寻着路线的标记方向做移动。
将怪兽的线路标记设置为 3 ，怪兽的起点标记设置为 4 。
接下来通过绘制工具，绘制一张地图：
生成的代码如下：
int array_maze[16][16] = {
{1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,},
{1,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,1,},
{1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,},
{1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,},
{1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,},
{1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,1,},
{1,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,},
{1,0,1,0,1,3,3,3,0,0,1,0,1,1,0,1,},
{1,0,1,0,0,3,1,1,1,1,1,3,3,3,4,1,},
{1,0,1,1,1,3,1,0,0,0,0,3,1,1,0,1,},
{1,0,0,0,0,3,3,0,1,1,1,3,1,0,0,1,},
{1,0,1,1,1,1,3,1,3,3,3,3,1,0,0,1,},
{1,0,1,3,3,3,3,1,3,1,1,1,1,0,0,1,},
{1,0,1,3,1,1,1,3,3,1,0,0,0,0,0,1,},
{1,0,0,3,3,4,1,3,1,2,2,1,1,1,0,1,},
{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,},
};加载迷宫地图
现在以其中一条线路分析原理，其他部分暂时忽略掉：
粉色部分是怪兽的起点标记，红色部分是怪兽的行走路线。在加载地图时，标记怪兽路线的部分依旧填充道路的图片，线路不会在游戏的过程中显示。并统计当前地图共有多少条线路，以及每条线路的起点坐标。以下是加载地图的代码：
// 加载地图
void Load_maze_map() {
unsigned int index = 0;
for (unsigned i = 0; i <= 15; i++) {
for (unsigned j = 0; j <= 15; j++) {
if (array_maze[i][j] == 1)
vid.bg0.image(vec(j, i), Background_b);
if (array_maze[i][j] == 0) // 0 代表人物可移动的道路
vid.bg0.image(vec(j, i), Background_w); // 填充道路的图片
if (array_maze[i][j] == 3) // 3 代表怪兽的路线
vid.bg0.image(vec(j, i), Background_w); // 怪兽路线依旧填充道路的图片
if (array_maze[i][j] == 2 && maze_map_gold % 2 == 0)
vid.bg0.image(vec(j,i), Background_g_1);
if (array_maze[i][j] == 2 && maze_map_gold % 2 != 0)
vid.bg0.image(vec(j,i), Background_g_0);
if (array_maze[i][j] == 4) {
Load_mod(i, j, mon_number++); // 统计怪兽线路。判断每条线路的起点坐标。
}
}
}
for (int i = 0; i < mon_number; i++)
Load_move(i);
LOG("game_time = %d\n", game_time(2));
Tiles_move();
System::paint();
}判断起点方向
加载地图时，每检测到一个起点坐标，就调用判断方向函数，统计每条线路的起点坐标位置，并将每条线路的起点坐标作为怪兽图片第一次加载时的位置坐标。
改变二维数组的下标，分别检测上下左右四个方向是否有怪兽路线的标记 3 ，统计出每条线路起点位置的可移动方向。
游戏动画可以理解成帧的概念，每一帧都会有物体发生移动，起点坐标就是为了让加载怪兽第一帧时找到位置，所以当第一帧画面渲染完成后需要将起点标记 4 更改为 3 ，第二帧以后都不需要起点的坐标，并将起点也作为路线的一部分。
判断方向代码：
//判断方向
void Load_mod(int i, int j, int mod_number) {
SpriteRef sbuf = vid.sprites[3];
sbuf.setImage(Background_mon);
// 统计每条线路的起点坐标
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_array_move_j[mod_number] = j;
// 将每条线路的起点坐标作为怪兽图片加载时的坐标
load_mod_x[mod_number] = j;
load_mod_y[mod_number] = i;
// 计算出每条线路起点位置的可移动方向
if (array_maze[i][j] == 4 ){
if (array_maze[i - 1][j] == 3) // 上 1
load_mod_sum[mod_number] = 1;
if (array_maze[i + 1][j] == 3) // 下 2
load_mod_sum[mod_number] = 2;
if (array_maze[i][j - 1] == 3) // 左 3
load_mod_sum[mod_number] = 3;
if (array_maze[i][j + 1] == 3) // 右 4
load_mod_sum[mod_number] = 4;
}
// 将起点标记的 4 改为 3。
array_maze[i][j] = 3;
}按起点方向移动
Cube 的屏幕是 128 128 像素，为了方便，将其抽象成一个 16 16 的二维数组，数组的每个位置是由 8 * 8像素构成。
当怪兽移动到数组位置的正中央时都要进行一次方向检测。
按起点方向移动的代码:
// 按起点方向移动
void Load_move(int mod_number) {
SpriteRef sbuf = vid.sprites[3 + mod_number];
sbuf.setImage(Background_mon);
// 判断每条线路移动的方向：上=1 下=2 左=3 右=4
if (load_mod_sum[mod_number] == 1) {
// 按方向做移动
load_mod_move_i[mod_number] ++;
// 每移动到一个格子正中央，做一次方向检测
if (load_mod_move_i[mod_number] % 8 == 0) {
Load_move_f(load_mod_move_i[mod_number] / 8, mod_number);
}
load_mon_win(mod_number);
sbuf.move(vec(load_array_move_j[mod_number] * 8,
load_array_move_i[mod_number] * 8 - load_mod_move_i[mod_number] ));
}
if (load_mod_sum[mod_number] == 2) {
load_mod_move_i[mod_number] ++;
if (load_mod_move_i[mod_number] % 8 == 0) {
Load_move_f(load_mod_move_i[mod_number] / 8, mod_number);
}
load_mon_win(mod_number);
sbuf.move(vec(load_array_move_j[mod_number] * 8,
load_array_move_i[mod_number] * 8 + load_mod_move_i[mod_number] ));
}
if (load_mod_sum[mod_number] == 3) {
load_mod_move_j[mod_number] ++;
if (load_mod_move_j[mod_number] % 8 == 0) {
Load_move_f(load_mod_move_j[mod_number] / 8, mod_number);
}
load_mon_win(mod_number);
sbuf.move(vec(load_array_move_j[mod_number] * 8 -
load_mod_move_j[mod_number] , load_array_move_i[mod_number] * 8));
}
if (load_mod_sum[mod_number] == 4) {
load_mod_move_j[mod_number] ++;
if (load_mod_move_j[mod_number] % 8 == 0) {
Load_move_f(load_mod_move_j[mod_number] / 8, mod_number);
}
load_mon_win(mod_number);
sbuf.move(vec(load_array_move_j[mod_number] * 8 +
load_mod_move_j[mod_number] , load_array_move_i[mod_number] * 8));
}
}方向检测
当移动到数组正中央位置时，调用方向检测函数，检测接下来的移动位置。
先判断当前移动方向是否有线路标记，如果有则继续移动。
如果没有，先判断移动方向的两侧是否有标记，有则移动。
如果移动方向和两侧都没有线路标记，则掉头向后移动。
按照此方法，循环做检测。直到下一关重新加载地图。
方向检测代码：
// 方向检测
int Load_move_f(int xy, int mod_number) {
// 判断每条线路移动的方向：上=1 下=2 左=3 右=4
if (load_mod_sum[mod_number] == 1) {
unsigned int i = load_array_move_i[mod_number] - xy;
// 检测当前移动方向上是否有标记，如果有则直接移动。如果没有检测移动方向的两侧是否有标记
if (array_maze[i - 1][load_array_move_j[mod_number]] != 3) {
// 检测移动方向的上面
if (array_maze[i][load_array_move_j[mod_number] + 1] == 3) {
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 4;
return 0;
}
// 检测移动方向的下面
if (array_maze[i][load_array_move_j[mod_number] - 1] == 3) {
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 3;
return 0;
}
// 如果上下都没有，且移动方向上也没有标记，则掉头往回做移动。
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 2;
}
}
else if (load_mod_sum[mod_number] == 2) {
unsigned int i = load_array_move_i[mod_number] + xy;
if (array_maze[i + 1][load_array_move_j[mod_number] ] != 3) {
if (array_maze[i][load_array_move_j[mod_number] + 1] == 3) {
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 4;
return 0;
}
if (array_maze[i][load_array_move_j[mod_number] - 1] == 3) {
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 3;
return 0;
}
load_mod_move_i[mod_number] = 0;
load_array_move_i[mod_number] = i;
load_mod_sum[mod_number] = 1;
}
}
if (load_mod_sum[mod_number] == 3) {
unsigned int j = load_array_move_j[mod_number] - xy;
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] ][j - 1] != 3) {
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] + 1][j] == 3) {
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 2;
return 0;
}
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] - 1][j] == 3) {
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 1;
return 0;
}
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 4;
}
}
else if (load_mod_sum[mod_number] == 4) {
unsigned int j = load_array_move_j[mod_number] + xy;
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] ][j + 1] != 3) {
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] + 1][j] == 3) {
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 2;
return 0;
}
if (array_maze[load_array_move_i[mod_number] - 1][j] == 3) {
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 1;
return 0;
}
load_mod_move_j[mod_number] = 0;
load_array_move_j[mod_number] = j;
load_mod_sum[mod_number] = 3;
}
}
return 0;
}效果
来看看最后实现的效果：
总结
通过地图绘制工具可以很方便的制作地图，最多可以绘制多达五条怪兽的移动路线，大大提高游戏的趣味性和难度的选择。
后续我还会更新其他游戏的实现算法和思考分析的过程，记录我在这个项目中学习到的内容，以及其他相关的知识。
由于我的能力有限，代码可能有些疏漏或不易理解，望各位海涵。
这个游戏虽然实现了基本的功能，仅仅是demo版本，但是代码过长，没有任何性能上的优化，其实也不是很了解代码优化，后续还有很大的改进空间。如果你对这个项目感兴趣，可以随时联系我，一起探讨和研究。也欢迎有兴趣的朋友去我们的官方论坛获取更多详细内容。
由于项目需要保密，完整代码暂时不会公布。
以上。