"خمسة عشر" في جافا - كيفية تطوير لعبة كاملة

Fifteen ، أو Fifteen ، مثال رائع على لعبة منطقية بسيطة شائعة في جميع أنحاء العالم. من أجل حل اللغز ، تحتاج إلى ترتيب المربعات بالأرقام بالترتيب ، من الأصغر إلى الأكبر. إنه ليس بالأمر السهل ، لكنه مثير للاهتمام.

في البرنامج التعليمي اليوم ، نعرض كيفية تطوير Fifteen في Java 8 باستخدام Eclipse. لتطوير واجهة المستخدم ، سنستخدم واجهة برمجة تطبيقات Swing.

نذكرك: لجميع قراء "Habr" - خصم بقيمة 10،000 روبل عند التسجيل في أي دورة تدريبية في Skillbox باستخدام الرمز الترويجي "Habr".

توصي Skillbox بما يلي: الدورة التعليمية عبر الإنترنت "Profession Java-developer" .

تصميم اللعبة

في هذه المرحلة ، تحتاج إلى تحديد الخصائص:

• الحجم - حجم الملعب.
• nbTiles - عدد النقاط في الحقل. nbTiles = الحجم * الحجم - 1 ؛
• Tiles عبارة عن علامة ، وهي عبارة عن صفيف أحادي البعد من الأعداد الصحيحة. ستتلقى كل علامة قيمة فريدة في النطاق [0 ، nbTiles]. الصفر يدل على مربع فارغ.
• blankPos - موقف مربع فارغ.

منطق اللعبة

تحتاج إلى تحديد طريقة إعادة التعيين المستخدمة لتهيئة موضع لعبة جديد. لذلك قمنا بتعيين القيمة لكل عنصر من عناصر مجموعة العلامات. حسنا ، ثم نضع blankPos في الموضع الأخير من مجموعة.

تحتاج أيضًا إلى طريقة خلط ورق اللعب لتعديل مجموعة من العلامات. لا نقوم بتضمين علامة فارغة في عملية خلط الأوراق لتركها في موضعها السابق.

نظرًا لأن نصف مواضع البداية المحتملة للغز لديها حل ، فأنت بحاجة إلى التحقق من نتيجة الخلط الناتجة للتأكد من حل التصميم الحالي بشكل عام. للقيام بذلك ، نقوم بتعريف الطريقة القابلة للحل.

إذا سبقت علامة معينة علامة ذات قيمة أعلى ، فسيتم اعتبار ذلك انعكاسًا. عندما تكون العلامة الفارغة في مكانها ، يجب أن يكون عدد الانقلابات حتى يكون اللغز قابلاً للحل. لذلك ، نحن نحسب عدد عمليات الانقلاب ونعود صحيحًا إذا كان الرقم متساويًا.

ثم من المهم تحديد طريقة isSolved للتحقق مما إذا كان قد تم حل محاذاة Game Of Fifteen الخاصة بنا. أولاً ، نحن ننظر إلى مكان العلامة الفارغة. إذا كان في الموضع الأولي ، فإن المحاذاة الحالية هي واحدة جديدة ، والتي لم تقرر من قبل. بعد ذلك نقوم بالتكرار على البلاط في الترتيب العكسي ، وإذا كانت قيمة العلامة تختلف عن مؤشر +1 المطابق ، فارجع كاذبة. خلاف ذلك ، فقد حان الوقت للعودة إلى حقيقة في نهاية الطريقة ، لأن اللغز قد تم حله بالفعل.

طريقة أخرى لتعريف هي newGame. مطلوب لإنشاء مثيل جديد للعبة. للقيام بذلك ، نعيد ضبط الملعب ، ثم نخلطه ونستمر حتى يتم حل موضع اللعب.

فيما يلي رمز مثال مع منطق علامة المفاتيح:

private void newGame() { do { reset(); // reset in initial state shuffle(); // shuffle } while(!isSolvable()); // make it until grid be solvable gameOver = false; } private void reset() { for (int i = 0; i < tiles.length; i++) { tiles[i] = (i + 1) % tiles.length; } // we set blank cell at the last blankPos = tiles.length - 1; } private void shuffle() { // don't include the blank tile in the shuffle, leave in the solved position int n = nbTiles; while (n > 1) { int r = RANDOM.nextInt(n--); int tmp = tiles[r]; tiles[r] = tiles[n]; tiles[n] = tmp; } } // Only half permutations of the puzzle are solvable/ // Whenever a tile is preceded by a tile with higher value it counts // as an inversion. In our case, with the blank tile in the solved position, // the number of inversions must be even for the puzzle to be solvable private boolean isSolvable() { int countInversions = 0; for (int i = 0; i < nbTiles; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) { if (tiles[j] > tiles[i]) countInversions++; } } return countInversions % 2 == 0; } private boolean isSolved() { if (tiles[tiles.length - 1] != 0) // if blank tile is not in the solved position ==> not solved return false; for (int i = nbTiles - 1; i >= 0; i--) { if (tiles[i] != i + 1) return false; } return true; } 

أخيرًا ، تحتاج إلى برمجة حركة المواقع في الصفيف. سيتم استدعاء هذا الرمز لاحقًا عبر رد اتصال للاستجابة لحركة المؤشر. سوف تدعم لعبتنا تحركات البلاط المتعددة في وقت واحد. وبالتالي ، بعد أن قمنا بتحويل الموضع المضغوط على الشاشة إلى علامة ، نحصل على موضع العلامة الفارغة ونبحث عن اتجاه الحركة لدعم العديد من حركاتها في نفس الوقت.

هنا رمز عينة:

 // get position of the click int ex = e.getX() - margin; int ey = e.getY() - margin; // click in the grid ? if (ex < 0 || ex > gridSize || ey < 0 || ey > gridSize) return; // get position in the grid int c1 = ex / tileSize; int r1 = ey / tileSize; // get position of the blank cell int c2 = blankPos % size; int r2 = blankPos / size; // we convert in the 1D coord int clickPos = r1 * size + c1; int dir = 0; // we search direction for multiple tile moves at once if (c1 == c2 && Math.abs(r1 - r2) > 0) dir = (r1 - r2) > 0 ? size : -size; else if (r1 == r2 && Math.abs(c1 - c2) > 0) dir = (c1 - c2) > 0 ? 1 : -1; if (dir != 0) { // we move tiles in the direction do { int newBlankPos = blankPos + dir; tiles[blankPos] = tiles[newBlankPos]; blankPos = newBlankPos; } while(blankPos != clickPos); tiles[blankPos] = 0; 

نحن نطور واجهة المستخدم على سوينغ API

حان الوقت للقيام بالواجهة. أولا نأخذ فئة Jpanel. ثم نرسم نقاط على الحقل - لحساب أحجام كل منها ، سنستخدم البيانات المحددة في معلمة مُنشئ اللعبة:

 gridSize = (dim -  2 * margin); tileSize = gridSize / size; 

الهامش هو أيضًا معلمة محددة في مُنشئ اللعبة.

أنت الآن بحاجة إلى تحديد طريقة drawGrid لرسم الشبكة والبقع على الشاشة. نحن نحلل مجموعة العلامات ونحول الإحداثيات إلى إحداثيات واجهة المستخدم. ثم ارسم كل علامة بالرقم المناظر في الوسط:

 private void drawGrid(Graphics2D g) { for (int i = 0; i < tiles.length; i++) { // we convert 1D coords to 2D coords given the size of the 2D Array int r = i / size; int c = i % size; // we convert in coords on the UI int x = margin + c * tileSize; int y = margin + r * tileSize; // check special case for blank tile if(tiles[i] == 0) { if (gameOver) { g.setColor(FOREGROUND_COLOR); drawCenteredString(g, "\u2713", x, y); } continue; } // for other tiles g.setColor(getForeground()); g.fillRoundRect(x, y, tileSize, tileSize, 25, 25); g.setColor(Color.BLACK); g.drawRoundRect(x, y, tileSize, tileSize, 25, 25); g.setColor(Color.WHITE); drawCenteredString(g, String.valueOf(tiles[i]), x , y); } } 

أخيرًا ، نعيد تعريف طريقة paintComponent ، وهي مشتقة من فئة JPane. ثم نستخدم طريقة drawGrid ، وبعد ذلك نستخدم طريقة drawStartMessage لعرض رسالة تطالبك بالضغط لبدء اللعبة:

 private void drawStartMessage(Graphics2D g) { if (gameOver) { g.setFont(getFont().deriveFont(Font.BOLD, 18)); g.setColor(FOREGROUND_COLOR); String s = "Click to start new game"; g.drawString(s, (getWidth() - g.getFontMetrics().stringWidth(s)) / 2, getHeight() - margin); } } private void drawCenteredString(Graphics2D g, String s, int x, int y) { // center string s for the given tile (x,y) FontMetrics fm = g.getFontMetrics(); int asc = fm.getAscent(); int desc = fm.getDescent(); g.drawString(s, x + (tileSize - fm.stringWidth(s)) / 2, y + (asc + (tileSize - (asc + desc)) / 2)); } @Override protected void paintComponent(Graphics g) { super.paintComponent(g); Graphics2D g2D = (Graphics2D) g; g2D.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON); drawGrid(g2D); drawStartMessage(g2D); } 

نرد على إجراءات المستخدم في واجهة المستخدم

من أجل أن تأخذ اللعبة مجراها ، من الضروري معالجة تصرفات المستخدم في واجهة المستخدم. للقيام بذلك ، أضف تطبيق MouseListener على Jpanel ورمز تحريك النقاط الموضحة أعلاه بالفعل:

 addMouseListener(new MouseAdapter() { @Override public void mousePressed(MouseEvent e) { // used to let users to interact on the grid by clicking // it's time to implement interaction with users to move tiles to solve the game ! if (gameOver) { newGame(); } else { // get position of the click int ex = e.getX() - margin; int ey = e.getY() - margin; // click in the grid ? if (ex < 0 || ex > gridSize || ey < 0 || ey > gridSize) return; // get position in the grid int c1 = ex / tileSize; int r1 = ey / tileSize; // get position of the blank cell int c2 = blankPos % size; int r2 = blankPos / size; // we convert in the 1D coord int clickPos = r1 * size + c1; int dir = 0; // we search direction for multiple tile moves at once if (c1 == c2 && Math.abs(r1 - r2) > 0) dir = (r1 - r2) > 0 ? size : -size; else if (r1 == r2 && Math.abs(c1 - c2) > 0) dir = (c1 - c2) > 0 ? 1 : -1; if (dir != 0) { // we move tiles in the direction do { int newBlankPos = blankPos + dir; tiles[blankPos] = tiles[newBlankPos]; blankPos = newBlankPos; } while(blankPos != clickPos); tiles[blankPos] = 0; } // we check if game is solved gameOver = isSolved(); } // we repaint panel repaint(); } }); 

نضع الكود في مُنشئ فئة GameOfFifteen. في النهاية ، نحن نسمي طريقة newGame لبدء لعبة جديدة.

رمز اللعبة الكامل

الخطوة الأخيرة ، قبل أن ترى اللعبة قيد التنفيذ ، هي جمع كل عناصر الكود معًا. هذه هي النتيجة:

 import java.awt.BorderLayout; import java.awt.Color; import java.awt.Dimension; import java.awt.Font; import java.awt.FontMetrics; import java.awt.Graphics; import java.awt.Graphics2D; import java.awt.RenderingHints; import java.awt.event.MouseAdapter; import java.awt.event.MouseEvent; import java.util.Random; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JPanel; import javax.swing.SwingUtilities; // We are going to create a Game of 15 Puzzle with Java 8 and Swing // If you have some questions, feel free to read comments ;) public class GameOfFifteen extends JPanel { // our grid will be drawn in a dedicated Panel // Size of our Game of Fifteen instance private int size; // Number of tiles private int nbTiles; // Grid UI Dimension private int dimension; // Foreground Color private static final Color FOREGROUND_COLOR = new Color(239, 83, 80); // we use arbitrary color // Random object to shuffle tiles private static final Random RANDOM = new Random(); // Storing the tiles in a 1D Array of integers private int[] tiles; // Size of tile on UI private int tileSize; // Position of the blank tile private int blankPos; // Margin for the grid on the frame private int margin; // Grid UI Size private int gridSize; private boolean gameOver; // true if game over, false otherwise public GameOfFifteen(int size, int dim, int mar) { this.size = size; dimension = dim; margin = mar; // init tiles nbTiles = size * size - 1; // -1 because we don't count blank tile tiles = new int[size * size]; // calculate grid size and tile size gridSize = (dim - 2 * margin); tileSize = gridSize / size; setPreferredSize(new Dimension(dimension, dimension + margin)); setBackground(Color.WHITE); setForeground(FOREGROUND_COLOR); setFont(new Font("SansSerif", Font.BOLD, 60)); gameOver = true; addMouseListener(new MouseAdapter() { @Override public void mousePressed(MouseEvent e) { // used to let users to interact on the grid by clicking // it's time to implement interaction with users to move tiles to solve the game ! if (gameOver) { newGame(); } else { // get position of the click int ex = e.getX() - margin; int ey = e.getY() - margin; // click in the grid ? if (ex < 0 || ex > gridSize || ey < 0 || ey > gridSize) return; // get position in the grid int c1 = ex / tileSize; int r1 = ey / tileSize; // get position of the blank cell int c2 = blankPos % size; int r2 = blankPos / size; // we convert in the 1D coord int clickPos = r1 * size + c1; int dir = 0; // we search direction for multiple tile moves at once if (c1 == c2 && Math.abs(r1 - r2) > 0) dir = (r1 - r2) > 0 ? size : -size; else if (r1 == r2 && Math.abs(c1 - c2) > 0) dir = (c1 - c2) > 0 ? 1 : -1; if (dir != 0) { // we move tiles in the direction do { int newBlankPos = blankPos + dir; tiles[blankPos] = tiles[newBlankPos]; blankPos = newBlankPos; } while(blankPos != clickPos); tiles[blankPos] = 0; } // we check if game is solved gameOver = isSolved(); } // we repaint panel repaint(); } }); newGame(); } private void newGame() { do { reset(); // reset in intial state shuffle(); // shuffle } while(!isSolvable()); // make it until grid be solvable gameOver = false; } private void reset() { for (int i = 0; i < tiles.length; i++) { tiles[i] = (i + 1) % tiles.length; } // we set blank cell at the last blankPos = tiles.length - 1; } private void shuffle() { // don't include the blank tile in the shuffle, leave in the solved position int n = nbTiles; while (n > 1) { int r = RANDOM.nextInt(n--); int tmp = tiles[r]; tiles[r] = tiles[n]; tiles[n] = tmp; } } // Only half permutations of the puzzle are solvable. // Whenever a tile is preceded by a tile with higher value it counts // as an inversion. In our case, with the blank tile in the solved position, // the number of inversions must be even for the puzzle to be solvable private boolean isSolvable() { int countInversions = 0; for (int i = 0; i < nbTiles; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) { if (tiles[j] > tiles[i]) countInversions++; } } return countInversions % 2 == 0; } private boolean isSolved() { if (tiles[tiles.length - 1] != 0) // if blank tile is not in the solved position ==> not solved return false; for (int i = nbTiles - 1; i >= 0; i--) { if (tiles[i] != i + 1) return false; } return true; } private void drawGrid(Graphics2D g) { for (int i = 0; i < tiles.length; i++) { // we convert 1D coords to 2D coords given the size of the 2D Array int r = i / size; int c = i % size; // we convert in coords on the UI int x = margin + c * tileSize; int y = margin + r * tileSize; // check special case for blank tile if(tiles[i] == 0) { if (gameOver) { g.setColor(FOREGROUND_COLOR); drawCenteredString(g, "\u2713", x, y); } continue; } // for other tiles g.setColor(getForeground()); g.fillRoundRect(x, y, tileSize, tileSize, 25, 25); g.setColor(Color.BLACK); g.drawRoundRect(x, y, tileSize, tileSize, 25, 25); g.setColor(Color.WHITE); drawCenteredString(g, String.valueOf(tiles[i]), x , y); } } private void drawStartMessage(Graphics2D g) { if (gameOver) { g.setFont(getFont().deriveFont(Font.BOLD, 18)); g.setColor(FOREGROUND_COLOR); String s = "Click to start new game"; g.drawString(s, (getWidth() - g.getFontMetrics().stringWidth(s)) / 2, getHeight() - margin); } } private void drawCenteredString(Graphics2D g, String s, int x, int y) { // center string s for the given tile (x,y) FontMetrics fm = g.getFontMetrics(); int asc = fm.getAscent(); int desc = fm.getDescent(); g.drawString(s, x + (tileSize - fm.stringWidth(s)) / 2, y + (asc + (tileSize - (asc + desc)) / 2)); } @Override protected void paintComponent(Graphics g) { super.paintComponent(g); Graphics2D g2D = (Graphics2D) g; g2D.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON); drawGrid(g2D); drawStartMessage(g2D); } public static void main(String[] args) { SwingUtilities.invokeLater(() -> { JFrame frame = new JFrame(); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setTitle("Game of Fifteen"); frame.setResizable(false); frame.add(new GameOfFifteen(4, 550, 30), BorderLayout.CENTER); frame.pack(); // center on the screen frame.setLocationRelativeTo(null); frame.setVisible(true); }); } } 

أخيرًا ، العب!

حان الوقت لبدء اللعبة والتحقق منها في العمل. يجب أن يبدو الحقل كالتالي:



تحاول حل اللغز. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسنحصل على هذا:



هذا كل شيء. هل كنت تتوقع المزيد؟ :)

توصي Skillbox بما يلي:

• دورة عملية "Mobile Developer PRO" .
• تطبيق بيثون محلل البيانات بالطبع على الانترنت.
• دورة تدريبية لمدة عامين "أنا مطور ويب للمحترفين . "