"Tag" í Java - hvernig á að þróa fullgildan leik

"Fimmtán" eða "Fimtán" er frábært dæmi um einfaldan rökfræðileik sem er vinsæll um allan heim. Til að leysa þrautina þarftu að raða ferningunum með tölum í röð, frá minnstu til stærstu. Það er ekki auðvelt, en það er áhugavert.

Í kennslunni í dag munum við sýna þér hvernig á að þróa Fifteen í Java 8 með Eclipse. Til að þróa notendaviðmótið munum við nota Swing API.

Við minnum á: fyrir alla Habr lesendur - 10 rúblur afsláttur þegar þú skráir þig á hvaða Skillbox námskeið sem er með því að nota Habr kynningarkóðann.

Skillbox mælir með: Fræðslunámskeið á netinu "Profession Java verktaki".

Leikjahönnun

Á þessu stigi þarftu að skilgreina eiginleika:

• Stærð — stærð leikvallarins;
• nbTiles — fjöldi merkja í reitnum. nbTiles = stærð*stærð - 1;
• Tiles er merki sem er einvídd fylki heiltalna. Hvert merki mun fá einstakt gildi á bilinu [0, nbTiles]. Núll gefur til kynna tóman ferning;
• blankPos — staðsetning tóma ferningsins.

Rökfræði leiksins

Við þurfum að skilgreina endurstillingaraðferð sem notuð er til að frumstilla nýja leikstöðu. Þannig setjum við gildi fyrir hvern þátt í merki fylkinu. Jæja, þá setjum við blankPos í síðustu stöðu fylkisins.

Við þurfum líka uppstokkunaraðferð til að stokka upp fjölda merkja. Við tökum ekki tóma merkið með í uppstokkunarferlinu til að skilja það eftir í sömu stöðu.

Þar sem aðeins helmingur mögulegra upphafsstaða þrautarinnar hefur lausn, þarftu að athuga niðurstöðu uppstokkunar sem myndast til að ganga úr skugga um að núverandi skipulag sé jafnvel leysanlegt. Til að gera þetta skilgreinum við isSolvable aðferðina.

Ef tiltekið merki er á undan merki með hærra gildi, er það álitið snúningur. Þegar auði bletturinn er kominn á sinn stað verður fjöldi snúninga að vera jafn til að þrautin sé leysanleg. Þannig að við teljum fjölda snúninga og skilum satt ef talan er jöfn.

Það er þá mikilvægt að skilgreina isSolved aðferðina til að athuga hvort Game Of Fifteen skipulagið okkar sé leyst. Fyrst skoðum við hvar auði bletturinn er. Ef í upphafsstöðu, þá er núverandi jöfnun ný, ekki áður ákveðið. Við endurtökum síðan í gegnum flísarnar í öfugri röð og ef gildi merkisins er annað en samsvarandi vísitölu +1, þá skilum við ósatt. Annars, í lok aðferðarinnar, er kominn tími til að skila satt vegna þess að þrautin hefur þegar verið leyst.

Önnur aðferð sem þarf að skilgreina er newGame. Það er nauðsynlegt að búa til nýtt tilvik af leiknum. Til að gera þetta endurstillum við leikvöllinn, stokkum hann síðan upp og höldum áfram þar til leikstaðan er hægt að leysa.

Hér er dæmi um kóða með lykillógík merkisins:

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;
}

Að lokum þarftu að forrita hreyfingu merkjanna í fylkinu. Þessi kóði verður kallaður síðar með endurhringingu til að bregðast við hreyfingu bendils. Leikurinn okkar mun styðja margar flísarhreyfingar á sama tíma. Þannig, eftir að við höfum breytt þrýstu stöðunni á skjánum í merki, fáum við staðsetningu tóma merkisins og leitum að hreyfistefnu til að styðja við nokkrar hreyfingar þess á sama tíma.

Hér er dæmi um kóða:

// 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;

Við þróum notendaviðmót með því að nota Swing API

Það er kominn tími til að vinna í viðmótinu. Fyrst tökum við Jpanel bekkinn. Síðan teiknum við merki á reitinn - til að reikna út stærðir hvers og eins munum við nota gögnin sem tilgreind eru í leikjasmiðnum:

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

Framlegð er einnig færibreyta sett í leikjasmiðnum.

Nú þurfum við að skilgreina drawGrid aðferðina til að teikna ristina og blettina á skjánum. Við greinum fjölda merkja og umbreytum hnitunum í hnit notendaviðmóts. Dragðu síðan hvern blett með samsvarandi tölu í miðjunni:

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);
  }
}

Að lokum skulum við hnekkja paintComponent aðferðinni, sem kemur frá JPane bekknum. Við notum síðan drawGrid aðferðina og síðan drawStartMessage aðferðina til að birta skilaboð sem hvetja okkur til að smella til að hefja leikinn:

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);
}

Að bregðast við aðgerðum notenda í HÍ

Til þess að leikurinn gangi sinn gang er nauðsynlegt að vinna úr aðgerðum notenda í HÍ. Til að gera þetta, bættu MouseListener útfærslunni við Jpanel og kóðanum til að færa blettina, sem þegar sést hér að ofan:

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();
  }
});

Við setjum kóðann í smíði GameOfFifteen bekkjarins. Í lokin köllum við newGame aðferðina til að hefja nýjan leik.

Fullur leikkóði

Síðasta skrefið áður en þú sérð leikinn í aðgerð er að setja alla kóðaþættina saman. Hér er það sem gerist:

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);
    });
  }
 
 
}

Að lokum skulum við spila!

Það er kominn tími til að ræsa leikinn og prófa hann í aðgerð. Reiturinn ætti að líta svona út:

Við skulum reyna að leysa þrautina. Ef allt gekk vel, fáum við þetta:

Það er allt og sumt. Áttir þú von á meiru? 🙂

Skillbox mælir með:

• Verklegt námskeið "Mobile Developer PRO".
• Notað netnámskeið "Python Data Analyst".
• Tveggja ára verklegt nám „Ég er PRO vefhönnuður“.

Heimild: www.habr.com