基于java的贪吃蛇设计与实现



基于java的贪吃蛇的设计与实现

界面的设计；包括：

蛇体本身；

界面；

贪吃蛇的控制：控制部件，控制蛇体，根据蛇体再去做界面更新；

蛇体模型作为主要的数据结构刻画贪吃蛇；而控制模块主要接受来自键盘的输入，然后变更蛇体模型，界面更新模块根据蛇体模型的变化，重新刷新界面，从而产生动画的效果；

模块之间如何交互？

控制模块监听来自键盘的输入；

一旦接受到输入，那么改变蛇体模块中的相应数据；

蛇体模型与界面更新之间采用观察者模式，也即界面更新模块观察蛇体模型模块，而蛇体模型模块一旦每隔200毫秒发生变化后，要告知界面更新；

此处的蛇体模型较复杂，我们先从界面更新模块入手，假设要得到如下界面的效果：

上述的score和下面的help显示正常，但是中间的动画区域，尤其是蛇体的显示出现问题，有问题的代码如下，下列红色的代码：将中间的区域设置为白色，然后再画一个黑色的方块区域，但好像有问题，应该怎么来查找问题呢？

import javax.swing.*;

import java.awt.*;

import java.util.Iterator;

import java.util.LinkedList;

import java.util.Observer;

import java.util.Observable;

public class snakeview

{

JFramemainFrame;

CanvaspaintCanvas;

JLabellabelScore;

publicstatic final int canvasWidth = 200;

publicstatic final int canvasHeight= 300;

publicstatic final int nodeWidth = 10;

publicstatic final int nodeHeight = 10;

publicsnakeview(){

mainFrame= new JFrame("GreedSnake");

Containercp = mainFrame.getContentPane();

labelScore= new JLabel("Score:");

cp.add(labelScore,BorderLayout.NORTH);

//gamearea;

paintCanvas= new Canvas();

paintCanvas.setSize(canvasWidth+1,canvasHeight+1);

//paintCanvas.addKeyListener();

cp.add(paintCanvas,BorderLayout.CENTER);

//helparea;

JPanelpanelButtom = new JPanel();

panelButtom.setLayout(newBorderLayout());

JLabellabelHelp;

labelHelp= new JLabel("PageUp, PageDown for speed;", JLabel.CENTER);

panelButtom.add(labelHelp,BorderLayout.NORTH);

cp.add(panelButtom,BorderLayout.SOUTH);

mainFrame.pack();

mainFrame.setResizable(false);

mainFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

mainFrame.setVisible(true);

repaint();

}

voidrepaint(){

Graphicsg = paintCanvas.getGraphics();

g.setColor(Color.WHITE);

g.fillRect(0, 0, canvasWidth, canvasHeight);

g.setColor(Color.BLACK);

g.fillRect(2*nodeWidth, 3*nodeHeight, nodeWidth-1,nodeHeight-1);

updateScore();

}

publicvoid updateScore()

{

Strings = "Score: "+10;

labelScore.setText(s);

}

publicstatic void main(String args[])

{

newsnakeview();

}

}

经过百度，动画部分的显示依赖于定时的更新，也即上述代码中游戏的白底背景和黑色蛇体属于动画部分，要显示两者就需要定时的更新。按照这样的思路，对上述的代码进行如下的修改(主要改动：红色部分):

import javax.swing.*;

import java.awt.*;

import java.util.Iterator;

import java.util.LinkedList;

import java.util.Observer;

import java.util.Observable;

//public class snakeview implementsObserver

public class snakeview

{

JFramemainFrame;

CanvaspaintCanvas;

JLabellabelScore;

publicstatic final int canvasWidth = 300;

publicstatic final int canvasHeight= 300;

publicstatic final int nodeWidth = 10;

publicstatic final int nodeHeight = 10;

publicsnakeview(){

mainFrame= new JFrame("GreedSnake");

Containercp = mainFrame.getContentPane();

labelScore= new JLabel("Score:");

cp.add(labelScore,BorderLayout.NORTH);

//gamearea;

paintCanvas= new Canvas();

paintCanvas.setSize(canvasWidth+1,canvasHeight+1);

//paintCanvas.addKeyListener();

cp.add(paintCanvas,BorderLayout.CENTER);

//helparea;

JPanelpanelButtom = new JPanel();

panelButtom.setLayout(newBorderLayout());

JLabellabelHelp;

labelHelp= new JLabel("PageUp, PageDown for speed;", JLabel.CENTER);

panelButtom.add(labelHelp,BorderLayout.NORTH);

cp.add(panelButtom,BorderLayout.SOUTH);

mainFrame.pack();

mainFrame.setResizable(false);

mainFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

mainFrame.setVisible(true);

update();

}

voidrepaint(){

Graphicsg = paintCanvas.getGraphics();

g.setColor(Color.WHITE);

g.fillRect(0,0, canvasWidth, canvasHeight);

g.setColor(Color.BLACK);

g.fillRect(2*nodeWidth,3*nodeHeight, nodeWidth-1, nodeHeight-1);

updateScore();

}

privatevoid drawNode()

{

Graphicsg = paintCanvas.getGraphics();

g.setColor(Color.BLACK);

g.fillRect(2*nodeWidth,3*nodeHeight, nodeWidth-1, nodeHeight-1);

}

publicvoid updateScore()

{

Strings = "Score: "+10;

labelScore.setText(s);

}

public void update(){

while(true){

repaint();

try{

Thread.sleep(500);

}catch(InterruptedException e){

//一般不会执行到这里；

}

}

}

publicstatic void main(String args[])

{

newsnakeview();

}

}

编译和运行上述修改后的代码，可以看到如下的运行效果：

终于满足设想的效果。

问题：对上述代码进行再一步的修改，使得白底黑色方块沿着白底方框的边沿顺时针移动。

提示：

如果方块还在横向移动，那么每次移动的距离则是nodeWidth；

如果方块是在纵向移动，那么每次移动的距离则是nodeHeight；

关键问题：初始点的设置，以及四个角落点的拐弯操作。

存在四个角落，每个角落的x值和y值已经确定，要解决的问题是每次黑色小方块移动后都要判断是否已经到某个角落，而如何移动则需要根据当前的x值和y值进行判断。

解决上述问题后，我们就掌握如何控制单个的黑色方块的移动，那么后续显示的贪吃蛇吃食物的动画也很简单：已知贪吃蛇身体和食物的数据结构，得到其对应的位置信息，然后在上述白底二维空间中画出即可。

另外，蛇体模型与上述的snakeview类间采用的是观察者模式，也即只要蛇体模型发生改变，snakeview类就会发生update动作；因此，snakeview需要实现observer接口，从而获得观察者的能力，其中还需要对update动作进行实例化；update动作就是每次观察到蛇体模型发生改变时采取的动作，代码的大致结构就会变成如下：

public
classsnakeview
implementsObserver {

publicsnakeview(snakemodel model){

…

}

…

voidrepaint()
{

//完成画背景，画蛇体，画食物，更新分数等操作；

}

publicvoidupdate(Observable
o, Object arg) {

repaint();

}

}

snakemodel:

对于蛇体模型，我们要考虑的问题有：

如何刻画蛇体和食物本身以及如何产生初始的蛇体和食物？

蛇体的移动如何表现体现能够在数据结构中？蛇吃食物如何体现?蛇吃自己如何体现？蛇吃（撞）到墙如何体现？

如何控制蛇移动的速度？

如何暂停游戏？

问题1：如何刻画蛇体和食物？如何初始化蛇体和食物？

无论是蛇体还是食物，都由基本的小方块组成，每个小方块我们可以采用其左上像素点的x值和y值来表达，具体采用类node：

class node()

{

intx;

inty;

node(int __x, int __y){

this.x= __x;

this.y=__y;

}

}

食物是一个小方块，单个node类节点就可以表达。蛇体涉及到一串的小方块，我们自然地将其采用串行的数据结构来表达，此处采用的数据结构是链接表-LinkedList。至于java中的LinkedList如何使用，请自行搜索或者查阅相关的书籍。

蛇体通过linkedlist来表示，蛇体有多少长？linkedlist中就增加多少个node。而food只是一个node节点，直接通过随机函数产生。看到随机函数，不知道作者有没有什么疑问？对了，需要考虑随机产生的食物方块落在蛇体上的情况。所以，要增加额外的数据结构，比如将整个动画显示部分对应二维数据，比如matrix

，其中的n表示画布中包含n*n个小方块。如果其中的matrix[2][3]设定为1，表示该小方块被蛇体占据；则说明不能再用作于食物。由此可见，还需要下面的数据结构：

Matrix

;

问题2：蛇体的移动如何表现在数据结构中？蛇吃食物如何体现?

蛇体的移动就是一串方块的位置的变化，首先将头部方块的x值和y值取出来，然后根据移动的方向对x值或者y值加操作或者减操作：

Case1:
蛇向上移动

X不变，y值累加1；

Case2:
蛇向下移动

X不变，y值递减1；

Case3:
蛇向左移动

Y不变，x值递减1；

Case4:
蛇向右移动

Y不变，x值递增1；

X值和y值变化后，考虑当前的移动是否合法？何谓合法？即不碰墙，也没有咬到自己。碰墙好判断，只要比较下变化后的x值和y值是否在方形边界内即可。是否咬到自己取决于变化后的x值和y值所对应的matrix[x][y]值是否为1。如果为1，则说明可能是蛇体或者说是食物。分析到此，可见如何判断蛇体咬到自己和吃食物的实现梗概了。

对于吃食物的判断：

蛇头移动后，判断变化后的蛇头位置是否落在食物上，即：

If(x == food.x&& y==food.y)

如果是的话，就将变化后的蛇头增加到蛇体队列的头部，完成吃食物的过程。

对于咬到自己的判断：

吃到食物判断为否的情况下，只要再判断变动后的x和y对应方块的matrix值是否为1即可，如果值为1的话，那么就是蛇咬到自己了。

对于吃到墙的判断：

是否撞到墙，只需要将变动后的x和y值与墙的边界比较，超出边界自然是吃到墙了；

问题3：如何控制蛇移动的速度？

蛇移动的速度本质上是图像更新的速度，只要加快图像更新的速度，而图像更新的速度snakeview被动更新的速度，取决于模型的更新速度。模型的更新速度：与蛇头节点的x和y值多久变化一次有关，主要取决于更新的周期。要加快蛇移动速度，只要缩短更新周期；而减慢速度，只要延长更新周期。

问题4：如何暂停游戏？

只要不对蛇体和食物进行更新，并且也不通知图形界面进行更新即可。

Snakecontrol：

Snakecontrol模块主要是接收来自键盘的输入，根据输入的键值，对snakemodel模型进行相应的操作和修改。

Snakemodel提供修改自身属性的接口，而snakecontrol只需根据键盘输入，调用对应接口，修改snakemodel参数即可。snakemodel需要提供的接口函数有：

改变蛇运动方向的函数；

改变蛇运动速度的函数；

控制暂停/开始的函数；

根据上述的剖析，对照程序源代码，可以比较清晰的理解贪吃蛇的源代码。