"tizenöt" vagy "tizenöt" kiváló példája egy egyszerű logikai játéknak, amely az egész világon népszerű. A rejtvény megoldásához a négyzeteket számokkal kell sorrendbe rendezni, a legkisebbtől a legnagyobbig. Nem könnyű, de érdekes.
A mai oktatóanyagban megmutatjuk, hogyan fejlesztheti a Fifteen-t Java 8-ban az Eclipse segítségével. A felhasználói felület fejlesztéséhez a Swing API-t fogjuk használni.
Emlékeztetünk: a "Habr" minden olvasója számára - 10 000 rubel kedvezmény, ha a "Habr" promóciós kóddal bármely Skillbox tanfolyamra jelentkezik.
A Skillbox a következőket ajánlja: Oktató online tanfolyam .
Játéktervezés
Ebben a szakaszban meg kell határoznia a tulajdonságokat:
- Méret – a játéktér mérete;
- nbTiles — a mezőben lévő címkék száma. nbTiles = méret*méret - 1;
- A csempe egy olyan címke, amely egész számok egydimenziós tömbje. Mindegyik címke egyedi értéket kap a [0, nbTiles] tartományban. A nulla üres négyzetet jelöl;
- blankPos — az üres négyzet helyzete.
Játék logika
Meg kell határoznunk egy reset módszert, amellyel egy új játékpozíciót inicializálhatunk. Így a tagtömb minden eleméhez beállítunk egy értéket. Nos, akkor a blankPos-t a tömb utolsó pozíciójába helyezzük.
Szükségünk van egy keverési módszerre is a címkék tömbjének keveréséhez. Nem vesszük bele az üres címkét a keverési folyamatba, hogy ugyanazon a helyen hagyjuk.
Mivel a feladvány lehetséges kezdőpozícióinak csak a fele rendelkezik megoldással, ellenőrizni kell a kapott keverési eredményt, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az aktuális elrendezés egyenletesen megoldható. Ehhez definiáljuk az isSolvaable metódust.
Ha egy adott címkét egy magasabb értékű címke előz meg, az inverziónak minősül. Ha az üres hely a helyén van, az inverziók számának egyenletesnek kell lennie ahhoz, hogy a rejtvény megoldható legyen. Tehát megszámoljuk az inverziók számát, és igazat adunk vissza, ha a szám páros.
Ezután fontos meghatározni az isSolved metódust annak ellenőrzésére, hogy a Game Of Fifteen elrendezésünk megoldott-e. Először nézzük meg, hol van az üres hely. Ha a kiindulási helyzetben van, akkor az aktuális igazítás új, korábban nem döntött. Ezután fordított sorrendben iteráljuk a csempéket, és ha a címke értéke eltér a megfelelő index +1 értékétől, false értéket adunk vissza. Ellenkező esetben a metódus végén ideje visszaadni az igazat, mert a rejtvény már meg lett oldva.
Egy másik módszer, amelyet meg kell határozni, a newGame. A játék új példányának létrehozásához szükséges. Ehhez visszaállítjuk a játékteret, majd megkeverjük, és addig folytatjuk, amíg a játékhelyzet fel nem oldódik.
Íme egy példakód a címke kulcslogikájával:
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;
}Végül programozni kell a címkék mozgását a tömbben. Ezt a kódot később visszahívással hívják meg, hogy reagáljanak a kurzor mozgására. A játékunk egyszerre több csempemozgást is támogat. Így, miután a képernyőn lévő lenyomott pozíciót címkévé alakítottuk, megkapjuk az üres címke pozícióját, és keresünk egy olyan mozgási irányt, amely egyszerre több mozgását támogatja.
Itt van egy példa kód:
// 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;A felhasználói felületet Swing API segítségével fejlesztjük
Ideje dolgozni a felületen. Először a Jpanel osztályt vesszük. Ezután címkéket rajzolunk a mezőre - az egyes méretek kiszámításához a játék konstruktor paraméterében megadott adatokat használjuk:
gridSize = (dim - 2 * margin);
tileSize = gridSize / size;A margó szintén a játékkonstruktorban beállított paraméter.
Most meg kell határoznunk a drawGrid módszert a rács és a foltok képernyőre rajzolásához. Elemezzük a címkék tömbjét, és a koordinátákat felhasználói felület koordinátáivá alakítjuk. Ezután rajzoljon minden helyet a megfelelő számmal a közepén:
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);
}
}Végül írjuk felül a paintComponent metódust, amely a JPane osztályból származik. Ezután a drawGrid módszert, majd a drawStartMessage metódust használjuk, hogy megjelenítsünk egy üzenetet, amely arra kér, hogy kattintsunk a játék elindításához:
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);
}Reagálás a felhasználói műveletekre a felhasználói felületen
Ahhoz, hogy a játék futhasson, fel kell dolgozni a felhasználói műveleteket a felhasználói felületen. Ehhez adja hozzá a MouseListener implementációját a Jpanelen és a mozgó foltok kódját, amely már fent látható:
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();
}
});A kódot a GameOfFifteen osztály konstruktorába helyezzük. A legvégén a newGame metódust hívjuk meg egy új játék indításához.
Teljes játékkód
Az utolsó lépés, mielőtt a játékot működés közben látná, az összes kódelem összerakása. Íme, mi történik:
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);
});
}
}Végre, játsszunk!
Ideje elindítani a játékot, és működés közben tesztelni. A mezőnek így kell kinéznie:
Próbáljuk megfejteni a rejtvényt. Ha minden jól ment, ezt kapjuk:
Ez minden. Többet vártál? 🙂
A Skillbox a következőket ajánlja:
- Gyakorlati tanfolyam .
- Jelentkezett online tanfolyam .
- Két éves gyakorlati tanfolyam .
Forrás: will.com