基于Java的拼圖游戲設(shè)計與實現(xiàn)

茍雨晴 蘭全祥

摘要：利用Java的圖形界面和圖形圖像繪制、鼠標監(jiān)聽以及鍵盤監(jiān)聽等技術(shù)實現(xiàn)了一個拼圖游戲。對拼圖游戲的功能進行分析和設(shè)計，實現(xiàn)了拼圖隨機打亂、難度設(shè)置、移動次數(shù)統(tǒng)計、原圖預覽、還原檢測以及排行榜等功能?；贘ava的拼圖游戲設(shè)計與實現(xiàn)綜合了Java開發(fā)基礎(chǔ)、Java反射、事件處理、圖形界面編程以及多線程等知識，不僅對Java課程的教學有一定的輔助作用，還能提高學習者對Java的興趣，鍛煉程序設(shè)計思維。

關(guān)鍵詞：swing;拼圖;游戲開發(fā);事件處理

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）02-0045-03

1 概述

拼圖游戲一般是以九宮格形式展現(xiàn)，玩家通過鼠標或者鍵盤移動其中某一滑塊將亂序的圖片還原，圖片還原則游戲成功[1]。Java作為目前最流行的編程語言之一，在JDK 1.2之后的java.swing包、java.awt包中提供了功能強大的圖形用戶界面設(shè)計，開發(fā)人員可以使用少量的代碼設(shè)計具有界面效果的游戲[2]。

本文在Java Swing的基礎(chǔ)上，利用Java的圖形界面、多線程和事件監(jiān)聽等技術(shù)來實現(xiàn)此拼圖游戲[3]。對拼圖游戲的功能進行分析和設(shè)計，實現(xiàn)了拼圖原圖預覽、隨機打亂、難度設(shè)置、移動次數(shù)統(tǒng)計、還原檢測以及排行榜等功能。

2功能分析與設(shè)計

2.1功能設(shè)計

設(shè)計完成一個拼圖游戲需要實現(xiàn)以下功能：

1）游戲初始化：程序運行，啟動游戲窗口。游戲窗口包括為玩家提供操作方法的功能區(qū)以及供玩家拼圖的游戲區(qū)。

2）游戲難度設(shè)置：玩家可以自由改變游戲難度。游戲難度分為入門（3行3列）、一般（4行4列）、困難（5行5列）三個級別，同時圖片也將分割成不同的塊數(shù)。

3）圖片亂序：玩家點擊“開始游戲”之后，程序?qū)㈦S機打亂所有滑塊。打亂之后應(yīng)保證可以還原。

4）步數(shù)統(tǒng)計：玩家可以利用鼠標點擊滑塊或鍵盤控制滑塊進行移動，每移動一次步數(shù)加一，并在界面上顯示移動的總步數(shù)。

5）排行榜：在游戲開始前，玩家可以查看游戲排行榜;在游戲結(jié)束后，玩家可以輸入自己的名字，游戲會根據(jù)步數(shù)計算分數(shù)并更新排行榜。

6）退出游戲：點擊結(jié)束游戲按鈕和窗口上的關(guān)閉按鈕都可以結(jié)束游戲。

2.2游戲界面

本游戲利用Swing的相關(guān)組件實現(xiàn)游戲界面，如圖1所示。

游戲界面主要分為上下兩個區(qū)域，上方區(qū)域為功能區(qū)，包括預覽、計步、難度設(shè)置、開始游戲、結(jié)束游戲、排行榜等功能按鈕;下方區(qū)域為游戲區(qū)，玩家在此區(qū)域進行拼圖游戲。

3 游戲設(shè)計與實現(xiàn)

3.1游戲整體設(shè)計

通過對游戲需求進行分析，對所需對象及功能進行抽象和封裝，形成游戲整體類圖，如圖2所示。

3.2 功能實現(xiàn)

3.2.1 游戲初始化

游戲初始化階段，主要對游戲界面進行生成并在游戲區(qū)中加載拼圖游戲圖片。游戲區(qū)初始化時，根據(jù)圖片的寬度和高度以及游戲難度使用BufferedImage類的getSubimage（）方法將對圖片進行分割，然后使用繼承了JButton的Cell類來保存所有的滑塊，并使用javax.swing.Icon類的方法將分割之后的圖片設(shè)置給Cell類的對象，其實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下。

cells[index] = new Cell（new ImageIcon（image）， index， width， height）;

其中，image是分割之后的圖片，index是滑塊的下標，width和hight是滑塊的寬度和高度。

3.2.2 游戲難度設(shè)置

本游戲采用下拉列表進行游戲難度的設(shè)置。在下拉列表中添加入門、一般和困難三個值，并為下拉框設(shè)置監(jiān)聽事件。當下拉列表的值發(fā)生改變之后，游戲區(qū)將根據(jù)新的難度重新分割圖片并加載新的游戲面板。

comboBoxn.addItemListener（

new ItemListener（） {

public void itemStateChanged（ItemEvent e）{/*根據(jù)所選游戲難度重置游戲面板*/}）;

3.2.3 開始游戲

隨機獲得不同的移動方向（上下左右，分別用0-3數(shù)字表示），然后將白色滑塊與該方向上的滑塊進行交換[4]。重復執(zhí)行10*col*row次交換后既實現(xiàn)了隨機打亂，且能保證能經(jīng)過有限次移動能夠?qū)⑵磮D還原[5]。

int times = row * col * 10;

Random random = new Random（）;

for （int i = 0; i < times; i++） {

int dir = random.nextInt（4）;

move（blankCell，dir）; } }

其中，move（blankCell，dir）方法表示空白滑塊向dir方向移動。當空白滑塊向dir方向移動時，該方向上的其他滑塊移動至空白滑塊處。

3.2.4 滑塊移動（鍵盤、鼠標）

玩家可以通過鍵盤或鼠標將滑塊向上下左右四個方向移動，因此本文設(shè)計并實現(xiàn)了方向枚舉類、移動方法move、鍵盤監(jiān)聽以及鼠標監(jiān)聽。

1）方向枚舉

定義方向枚舉類Direction，存放上下左右四個方向。

public enum Direction {

UP，DOWN，LEFT，RIGHT}

2）move方法

圖片移動方法的本質(zhì)是將滑塊的坐標直接設(shè)置為目標位置坐標，目標位置坐標將由當前滑塊位置以及移動方向來決定，部分關(guān)鍵代碼如下。

Rectangle rec = getBounds（）;

switch （dir） {

case UP：// 向上移動

if （rec.y - HEIGHT>=0） {

setLocation（rec.x， rec.y- HEIGHT）;

}break;

/*省略其他方向移動代碼*/

其中dir表示移動方向的枚舉，HEIGHT表示滑塊的高度。

3）鍵盤監(jiān)聽

要實現(xiàn)鍵盤移動滑塊功能，則需要對游戲窗體進行鍵盤事件監(jiān)聽，因此對游戲窗體GameFrame添加keyPressed事件監(jiān)聽。當監(jiān)聽到鍵盤事件時，將觸發(fā)游戲區(qū)中滑塊的移動，關(guān)鍵代碼如下。

int index = e.getKeyCode（）;

boolean flag = false;

switch （index）{

case KeyEvent.VK_W： //按下鍵盤w上升

case KeyEvent.VK_UP：{

flag = swap（cell， Direction.UP）;

break;}

需要注意的是由于面板上存在功能區(qū)，因此在開始游戲之后應(yīng)使用了setEnabled（）方法，禁用面板上的按鈕組件，并使面板重新獲得焦點，以確保鍵盤監(jiān)聽有效。

4）鼠標監(jiān)聽

在游戲過程中玩家可以點擊滑塊進行移動。為了實現(xiàn)鼠標移動滑塊的功能，在初始化階段將對所有滑塊添加鼠標事件監(jiān)聽。

for （int i = 0; i < cells.length-1; i++） {

cells[i].addMouseListener（this）;}

當鼠標點擊滑塊時，先得到該滑塊的坐標位置，然后與空白滑塊的橫縱坐標位置進行比較，即將滑塊是否能移動轉(zhuǎn)換為數(shù)學問題[6]。如果兩個剛好相差一個滑塊的高度或?qū)挾龋ù肀稽c擊滑塊剛好位于空白滑塊周圍），則將兩者進行交換;否則，不進行交換。

if （compared（cell， blankCell）==width）{ cell.move（Direction.LEFT）;

blankCell.move（Direction.RIGHT）;}

如果當前滑塊與空白塊橫縱坐標相差為width，則說明當前滑塊在空白塊的右邊，則代表當前滑塊可以與空白塊進行交換，即當前滑塊左移，空白塊右移。

3.2.5步數(shù)統(tǒng)計

為了對玩家成績進行排名，游戲設(shè)計了計步功能。在程序中定義了一個靜態(tài)變量用于存放游戲步數(shù)，當點擊鼠標或敲擊鍵盤時該靜態(tài)變量的值增加1。

public static void changeStep（） {count++;}

3.2.6還原檢測

在游戲開始前，程序?qū)⑹褂靡粋€字符串來存儲未打亂時各個滑塊的位置，然后用另一個字符串來存儲打亂或移動之后的滑塊位置。每次移動滑塊之后都將對這兩個字符串進行比較，如果兩個字符串的值相同，則表示圖片已還原，彈出消息提示框告知玩家拼圖成功。

for （int i = 0; i< cells.length;i++ ）{

newStr+=cells[i].getX（）+cells[i].getY（）;}

if（！oldStr.equals（newStr））{return false;}

else{return true;}

3.2.7排行榜

當拼圖成功之后，游戲?qū)@示一個消息框供玩家輸入姓名。定義一個玩家信息類PlayerInfo，游戲結(jié)束后程序?qū)⒂毛@取到游戲步數(shù)與玩家姓名初始化該類的對象，并將信息寫入文件score中。當用戶點擊排行榜進行查看時，程序?qū)core文件進行反序列化，將文件中的信息讀出并排序，然后使用Graphics重寫paint方法繪制在界面上，排行榜效果圖如下。

4 結(jié)束語

基于Java的拼圖游戲設(shè)計與實現(xiàn)綜合了Java反射、事件處理、圖形界面編程以及多線程等知識，不僅對Java課程的教學有一定的輔助作用，還能提高學習者對Java的興趣，鍛煉程序設(shè)計思維。

參考文獻：

[1] 曹戴. 智能數(shù)字拼圖算法研究及其應(yīng)用[D].無錫：江南大學，2017.

[2] 耿祥義， 張躍平. Java 2實用教程[M]. 4版.北京：清華大學出版社， 2012.

[3] 張會.基于Java的指法練習小游戲的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（32）：85-86+96.

[4] 黃俊.基于Unity3d拼圖游戲的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子世界，2017（16）：145.

[5] JiongXing[EB/OL]. （2018-05-04）[2018-12-14]. https：//github.com/JiongXing/PuzzleGame.

[6] 余戰(zhàn)秋.基于App Inventor的九宮格拼圖游戲設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護，2017（18）：34-36.