"Quinze" ou "Quinze" é um excelente exemplo de jogo de lógica simples que é popular em todo o mundo. Para resolver o quebra-cabeça, você precisa organizar os quadrados com números em ordem, do menor para o maior. Não é fácil, mas é interessante.
No tutorial de hoje mostraremos como desenvolver Fifteen em Java 8 com Eclipse. Para desenvolver a UI usaremos a API Swing.
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Design de jogo
Nesta fase você precisa definir as propriedades:
- Tamanho — tamanho do campo de jogo;
- nbTiles — número de tags no campo. nbTiles = tamanho*tamanho - 1;
- Tiles é uma tag que é uma matriz unidimensional de inteiros. Cada uma das tags receberá um valor único no intervalo [0, nbTiles]. Zero indica um quadrado vazio;
- blankPos — posição do quadrado vazio.
Lógica do jogo
Precisamos definir um método de reset usado para inicializar uma nova posição de jogo. Desta forma definimos um valor para cada elemento do array tags. Bem, então colocamos blankPos na última posição do array.
Também precisamos de um método shuffle para embaralhar o array de tags. Não incluímos a etiqueta vazia no processo de embaralhamento para deixá-la na mesma posição.
Como apenas metade das posições iniciais possíveis do quebra-cabeça têm solução, você precisa verificar o resultado do embaralhamento resultante para ter certeza de que o layout atual pode ser resolvido. Para fazer isso, definimos o método isSolvable.
Se uma determinada tag for precedida por uma tag de valor superior, isso é considerado uma inversão. Quando o espaço vazio estiver no lugar, o número de inversões deve ser par para que o quebra-cabeça seja solucionável. Portanto, contamos o número de inversões e retornamos verdadeiro se o número for par.
É então importante definir o método isSolved para verificar se nosso layout Game Of Fifteen foi resolvido. Primeiro, olhamos onde está o espaço vazio. Se estiver na posição inicial, então o alinhamento atual é novo, não decidido anteriormente. Em seguida, iteramos pelos blocos na ordem inversa e, se o valor da tag for diferente do índice correspondente +1, retornamos falso. Caso contrário, no final do método é hora de retornar true porque o quebra-cabeça já foi resolvido.
Outro método que precisa ser definido é newGame. É necessário criar uma nova instância do jogo. Para fazer isso, reiniciamos o campo de jogo, depois embaralhamos e continuamos até que a posição de jogo possa ser resolvida.
Aqui está um exemplo de código com a lógica principal da tag:
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;
}Por fim, você precisa programar a movimentação das tags no array. Este código será chamado posteriormente por meio de um retorno de chamada para responder ao movimento do cursor. Nosso jogo suportará vários movimentos de peças ao mesmo tempo. Assim, após termos convertido a posição pressionada na tela em um tag, obtemos a posição do tag vazio e procuramos uma direção de movimento para suportar vários de seus movimentos ao mesmo tempo.
Aqui está um código de exemplo:
// 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;Desenvolvemos UI usando Swing API
É hora de trabalhar na interface. Primeiro pegamos a classe Jpanel. Em seguida, desenhamos tags no campo - para calcular o tamanho de cada uma, usaremos os dados especificados no parâmetro do construtor do jogo:
gridSize = (dim - 2 * margin);
tileSize = gridSize / size;A margem também é um parâmetro definido no construtor do jogo.
Agora precisamos definir o método drawGrid para desenhar a grade e os pontos na tela. Analisamos a matriz de tags e convertemos as coordenadas em coordenadas da interface do usuário. Em seguida, desenhe cada ponto com o número correspondente no centro:
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);
}
}Finalmente, vamos substituir o método paintComponent, que deriva da classe JPane. Em seguida, usamos o método drawGrid, seguido pelo método drawStartMessage para exibir uma mensagem solicitando que cliquemos para iniciar o jogo:
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);
}Reagindo às ações do usuário na IU
Para que o jogo siga seu curso, é necessário processar as ações do usuário na UI. Para isso, adicione a implementação do MouseListener no Jpanel e o código para movimentação de pontos, já mostrado acima:
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();
}
});Colocamos o código no construtor da classe GameOfFifteen. No final, chamamos o método newGame para iniciar um novo jogo.
Código completo do jogo
O último passo antes de ver o jogo em ação é juntar todos os elementos do código. Aqui está o que acontece:
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);
});
}
}Finalmente, vamos brincar!
É hora de lançar o jogo e testá-lo em ação. O campo deve ficar assim:
Vamos tentar resolver o quebra-cabeça. Se tudo correu bem, obtemos isto:
Isso é tudo. Você esperava mais? 🙂
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Fonte: habr.com