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连连看外挂消去算法分析

2011-03-14 11:43 197 查看
很久之前发布了一个小外挂，是我自己捣鼓出来的QQ游戏连连看外挂。
见：http://www.cnblogs.com/G_Weber/archive/2009/06/02/1494871.html
在做这个外挂的时候，还是有一点点基于对象的思想的，小弟才疏学浅，还不敢说自己是做到面向对象。说基于对象，就是对其中最核心的消去算法做了封装，有一个跟其它因素无关的功能。今天，想把连连看外挂中核心的消去算法做一个分析。
一、何谓我所谓的“核心消去算法”
连连看的游戏规则就不用说了吧，不知道的人也不会看到这里来的。
“核心消去算法”就是在游戏中利用高效的算法找出符合连连看游戏规则，可以消去的两个点。

二、连连看的数据数据结构表示
请注意，我现在分析的我这个算法不局限于某种连连看游戏。这里仅仅是使用QQ连连看举例而已。连连看是一个平面游戏，游戏界面是一个矩形，而且这个矩形可以细分为一个个小格子，每一个小格子就是一个游戏单元，我们需要数据结构来保存游戏数据，那么二维数组便是最佳的数据结构了。例如，对于下面的游戏截图：



经过我的处理后，我使用这样一个二维数组来保存游戏数据。
在我的程序中，最后得到的二维数组是这个样子的：（为调试方便，输出到文件）



我用0代表空格子，然后1---N代表不同的方块，相同的方块用相同的数字来表示。
那么连连看核心消去算法就简化为：如何从这样的一个二维数组里面找出可以消去的一对了~

三、再次简化问题
从二维数组里面找出一对可以消去的方格，而连连看游戏只要求能消去就行了，消去对的顺序并没有做任何要求，所以我们可以这样看待问题。任意给定一个方格，要求找出能消去的另一个方格。而消去一对以后，再按照某种方式指定下一个方格，搜索出可以配对的另一个方格。

四、确定处理数据结构的思想
对于保存游戏数据的二维数组，我把每一个数组元素看成一个图节点，然后用图的宽度优先搜索方法搜索该图，找出一个配对。用深度优先也是差不多的，效率区别不大。

五、确定图搜索的扩展单元
既然使用图搜索方法，那么必然就会有一个扩展新的图节点的过程，宽度思想最基本的方法就是扩展在当前点的周围的点，然后在每次循环的时候判断新扩展的点是否规则。



例如，红色点位当前点，那么在一次图扩展的时候就会把蓝色的点加入考虑集合，然后不断判断集合的点是否符合规则。那么我们还需要另外编写算法，判断一个点是否符合规则，这样效率肯定不够高，所以我们在扩展的时候应该在扩展的过程中就利用游戏规则。游戏中可以消去的一对只有三种情况：



情况1：一条线直接连接两个相同的方块；
情况2：经过一个拐点连接两个相同的方块；
情况3：经过两个拐点连接两个相同的方块；
因此，充分利用游戏规则，在扩展图节点的时候，扩展单元应该是一条线条，而不是一个个方格。采用线条作为拓展单元的好处在于：
1.根据游戏规则，线条的拐点最多就两个，所以搜索的时候最大的深度不会超过3；
2.线条扫描到的点一定是符合游戏规则的点，那么就不用额外编写算法判断是否符合配对了，只要方格更初始方格相同，那就是可以组成消去对了。

所以扩展过程应该是这样：
从初始点开始，往四个方向检测：



如果不行，再从第一次检测到的格子出发，再进行扩展。线条最多可以有三次拓展，下面是第二次和第三次，只画出了其中一种情况：





浅蓝色这一行便是从初始化点经过三次扩展后能检测的点了，如果这些点中再也没有跟初始化点相同的方格，那么这一排就直接淘汰了。

六、数据结构代码表示
算法的重点就是上面提到的“线”了。定义线的数据结构之前，还需定义一个新的类型：方向；因为我们可以看到在图中，线的方向有四个:向左、向右、向上、向下。我们用几个常量表示：

viewsource

print?

1
//方向
2
const
int
X_Pos=0;
3
const
int
Y_Neg=1;
4
const
int
X_Neg=2;
5
const
int
Y_Pos=3;
6
typedef
int
OrientationType;<BR><BR><BR><BR>有了方向的概念，然后就可以定义线条了：
viewsource

print?

01
//射线
02
class
Line
03
{
04
public
:
05
06
int
mBeginRow;
//射线的起点，不包括该点
07
int
mBeginCol;
08
09
OrientationType
10
mOrientation;
//射线的方向
11
12
int
mCorner;
//还可使用的拐角
13
};<BR>
代表算法的类：

viewsource

print?

01
//查找结果
02
enum
FindPathResult{FP_OK,FP_FAIL,FP_FINISH};
03
04
class
CLLKCoreAlg
05
{
06
public
:
07
//二维数组
08
typedef
vector<vector<
int
>>Int2Array;
09
10
public
:
11
//publicmethods------------------------
12
13
CLLKCoreAlg();
14
15
//重新设置地图
16
void
SetMap(Int2Array&map);
17
18
inline
bool
IsReady(){
return
m_bEnable;}
//算法准备好了么？
19
20
//寻找一个解，返回值代表成功或者失败
21
FindPathResultFindPath(
int
&beginRow,
int
&beginCol,
int
&endRow,
int
&endCol);
22
23
private
:
24
//privatemethods---------------------
25
26
//返回值为true的时候resultRow,resultCol为找到的点
27
//返回值为false的时候resultRow,resultCol为终止点即组成开区间（begin，result）
28
//开区间（begin，result）为可扩展的格子
29
bool
_FindAloneXPos(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
Value,
int
&resultRow,
int
&resultCol);
30
bool
_FindAloneXNeg(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
Value,
int
&resultRow,
int
&resultCol);
31
bool
_FindAloneYPos(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
Value,
int
&resultRow,
int
&resultCol);
32
bool
_FindAloneYNeg(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
Value,
int
&resultRow,
int
&resultCol);
33
bool
_FindAloneLine(Line&L,
int
Value,
int
&resultRow,
int
&resultCol);
34
35
//给定一个点，在地图中搜索另一个能够消去的点
36
bool
_Match(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
&endX,
int
&endY);
37
38
//扩展该线条
39
void
_ExpandLine(Line&L,
int
endx,
int
endy,deque<Line>&queue);
40
private
:
41
//privateattributes-------------------
42
bool
m_bEnable;
43
Int2Arraym_Map;
//二维地图
44
int
m_iRow;
//行
45
int
m_iCol;
//列
46
47
int
m_iLastSuccRow;
//上一次成功消去的地方
48
int
m_iLastSuccCol;
49
};
其中对外的接口非常简单：
voidSetMap(Int2Array&map);//传入二维数组表示的连连看数据
inlineboolIsReady(){returnm_bEnable;}//算法准备好了么？
然后用户便可以不断调用下面的方法得到两个点(beginRow,beginCol),(endRow,endCol)
FindPathResultFindPath(int&beginRow,int&beginCol,int&endRow,int&endCol);

七、重点实现代码：
这里再重点介绍下
//给定一个点，在地图中搜索另一个能够消去的点

viewsource

print?

01
bool
CLLKCoreAlg::_Match(
int
beginRow,
int
beginCol,
int
&endRow,
int
&endCol)
02
{
03
//宽度优先搜索使用队列作为辅助数据结构
04
deque<Line>LineQueue;
05
06
//记录初始化方格
07
int
MatchValue=m_Map[beginRow][beginCol];
08
09
//生成不同方向的四条线
10
Linel;
11
l.mBeginRow=beginRow;
12
l.mBeginCol=beginCol;
13
l.mCorner=2;
//最多可以两个拐角
14
15
//压入四个方向的射线
16
l.mOrientation=X_Pos;
17
LineQueue.push_back(l);
18
19
l.mOrientation=X_Neg;
20
LineQueue.push_back(l);
21
22
l.mOrientation=Y_Pos;
23
LineQueue.push_back(l);
24
25
l.mOrientation=Y_Neg;
26
LineQueue.push_back(l);
27
28
//用来存储临时结果
29
int
resultRow,resultCol;
30
31
while
(!LineQueue.empty())
32
{
33
//每次循环处理一条线条
34
Linel=LineQueue.front();
35
LineQueue.pop_front();
36
37
//在当期射线上查找是否有配对的方格
38
if
(_FindAloneLine(l,MatchValue,resultRow,resultCol))
39
{
40
//成功，返回查找结果，中断搜索
41
endRow=resultRow;
42
endCol=resultCol;
43
return
true
;
44
}
45
else
46
{
47
//失败
48
//判断当期线条是否能继续扩展
49
if
(l.mCorner)
50
{
51
_ExpandLine(l,resultRow,resultCol,LineQueue);
52
}
53
//如果不能再扩展，就淘汰
54
}
55
}
56
return
false
;
57
}
该函数使用到的辅助函数_FindAloneLine、_ExpandLine比较简单，请看源码。
八、改进优化
_Match要求用户输入一个点，然后查找出配对的另一个点，但是我最终开放的接口为：FindPath(int&beginRow,int&beginCol,int&endRow,int&endCol);这方法就直接返回两个配对的点，因为我在这函数还根据连连看的实际玩法做了小小优化。玩过连连看的人都知道，如果我现在消去了一对点，那么下一次消除的时候在上一次消去的点附近总能找到解。所以我们可以第一次任意指定一个点开始搜索，以后都在上一次消去的点附近开始搜索！

viewsource

print?

01
FindPathResultCLLKCoreAlg::FindPath(
int
&beginRow,
int
&beginCol,
int
&endRow,
int
&endCol)
02
{
03
unsigned
int
count=(m_iRow+1)*(m_iCol+1);
//最多尝试次数
04
05
int
currRow=m_iLastSuccRow;
06
int
currCol=m_iLastSuccCol;
07
08
bool
hasGrid=
false
;
//是否有未消去的格子
09
10
for
(
int
i=0;i<count;i++)
11
{
12
if
(m_Map[currRow][currCol])
13
{
14
//不是空的格子
15
hasGrid=
true
;
16
17
if
(_Match(currRow,currCol,endRow,endCol))
18
{
19
//找到成功
20
m_iLastSuccRow=currRow;
21
m_iLastSuccCol=currCol;
22
23
beginRow=currRow;
24
beginCol=currCol;
25
26
//更新地图
27
if
(beginRow==endRow&&beginCol==endCol)
28
throw
std::exception(
"不可能！！！"
);
29
m_Map[beginRow][beginCol]=m_Map[endRow][endCol]=0;
30
return
FP_OK;
31
}
32
}
33
34
currCol++;
35
if
(currCol>m_iCol)
//一列完，下一列
36
{
37
currCol=0;
38
currRow++;
39
40
if
(currRow>m_iRow)
41
{
42
currRow=0;
43
//到了最后一行完，从最上面的行开始
44
}
45
}
46
}
47
//遍历完，全部无法匹配
48
m_bEnable=
false
;
49
//如果都没有未消去的格子，那就是成功了
50
return
hasGrid?FP_FAIL:FP_FINISH;
51
}
九、最后
这个搜索算法在QQ游戏中实现秒杀完全没问题！
这篇东东只是讨论了连连看外挂中消去这个步骤，在实际应用中还要涉及到如何获取游戏数据，就是上面提到的二维数组；最终得到的两个点的索引，即逻辑坐标转换为具体游戏的实际坐标，然后再具体怎么操作实现点击，自动玩游戏，这些就见人见智了，已经超过这里的范畴了。
给出我最终完成的源码

算法源码
                                            

                                        

                        
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