基于Android的拼图小游戏的设计与实现

基于Android的拼图小游戏的设计与实现
The design and implementation of the puzzle game
based on Android
内容摘要
在移动的通信技术还有网络技术等的发展环境情况下，移动手机系统正在发生惊天腹地的改变，从一开始简单的打电话发短信到现在集和网上冲浪、聊天、邮件功能、视频、直播等各种各样的服务跟游戏娱乐容为一体的手机，最开始是由谷歌公司牵手许多有自身硬实力的软硬件厂商的加盟，成立了OMS联盟，并推出Android平台手机操作系统。

安卓手机操作平台作为新时代的宠儿有着很大的优势与广阔的发展前途。

本文首先从Android手机的游戏市场现状启程，按照了传统手机拼图游戏的具体要求并且加以学习，并有计划的针对拼图游戏召开设计，让我可以进一步的了解开发方向并实施，在实施拼图游戏的项目过程中在，归纳和手机游戏未来的开发主要流程，该主要流程包含游戏的需求分析、游戏设计、代码的实现和测试等相关的内容。

关键词：Android平台手机游戏拼图游戏
Abstract
In the development environment of mobile communication technology and network technology, the mobile phone system is changing dramatically. From the beginning of simply calling and texting to the present mobile phone which integrates various services and game entertainment such as Internet surfing, chatting, email function, video, live broadcast, etc., it started with Google holding hands with many of its own hardware The alliance of powerful hardware and software manufacturers established OMS alliance and launched Android platform mobile operating system. Android mobile operating platform as the darling of the new era has great advantages and broad prospects for development.
This paper takes the lead in starting from the game market of Android mobile phones, according to the specific requirements of traditional mobile phone jigsaw games and learning them, and plans to hold a design for the jigsaw games, so that I can further understand the development direction and implementation. In the process of implementing the project of jigsaw games, the main process of the future development of mobile games is summarized
and included in the main process of the game The demand analysis, game design, code implementation and testing of the play.
Key words：Android platform Mobile game Jigsaw puzzle
目录
第一章引言 (1)
1.1游戏的意义与目的 (1)
1.2 研究现状 (1)
1.3创新思路 (2)
1.4 本课题研究重点 (2)
1.5本论文的基本结构 (3)
第二章 Android的架构与开发平台的搭建 (4)
2.1 Android的架构 (4)
2.2 Android开发环境搭建 (5)
第三章游戏整体设计和详细设计 (8)
3.1拼图游戏的概述 (8)
3.2 游戏模块概述 (9)
3.2.1 界面布局模块 (9)
3.2.2背景音乐模块 (10)
3.2.3 游戏计时与倒计时模块 (10)
3.3游戏主界面 (10)
3.3.1 联网模式模块 (11)
3.3.2关卡模式板块 (12)
3.3.3休闲模式模块 (15)
3.3.4帮助声明 (16)
3.4 功能的设定 (17)
3.5 性能的规定 (17)
第四章游戏主体内容的设计与实现 (18)
4.1 游戏主 Activity 设计 (18)
4.2 图片的分割与图块位置 (18)
4.3打乱图片 (18)
4.4 关卡布置 (19)
4.5 图片路径 (20)
4.6背景音乐设定 (21)
第五章软件测试 (23)
5.1 游戏测试概述 (23)
5.2 运行测试 (23)
总结和展望 (26)
参考文献 (27)
致谢 (28)
第一章引言
1.1游戏的意义与目的
随着手机技术的发展，手机游戏正在向图片游戏，特别是基于 3G、4G网络平台方向发展[1]。

Android游戏是非常典型的手机游戏，虽然手机并不是一个很完美的游戏设备，作为游戏设备他有许多缺点，如游戏区域小，比起电脑端操作难度大，但是我们出到哪里都会带着手机，手机的便携性提供了手机游戏最大的发展空间，不论是在家还是出门在外，手机都是人们最好的消遣工具。

它不占敌方且功能齐全，未来，伴随在5G也即将到来，手机游戏会有更好的发展，也会有越来越棒的游戏体验和游戏环境。

从目前手机游戏的发展看，手机游戏的开发复杂度较低，所以市场的竞争就会非常激烈，在现在的手机游戏环境市场下，很多开发商看重手机游戏市场大，追求利益最大化，而放松对游戏质量的把关，加上手机游戏付费单一，导致整个游戏市场同质化，手机游戏大多缺少足够的创新力和鲜明特色，所以急需去解决手机游戏的质量问题和付费方式问题。

本课题主要研发了一款在Android平台下运行的手机游戏——复仇者联盟益智拼图，由于当前社会环境移动游戏市场吃香，和整个游戏市场外部环境下，本课题可行性较高。

1.2 研究现状
由谷歌公司牵手许多有自身硬实力的软硬件厂商的加盟，成立了 OMS 联盟，并推出 Android平台手机操作系统。

安卓手机操作平台作为新时代的宠儿有着很大的优势与广阔的发展前途[2]。

就目前而言，Android平台游戏是整个游戏市场的领头羊，在其平台上也很很多游戏做得很好，就目前状况而言，游戏在生活中充当者一个很重要的角色定位，大到年迈花甲的老人，小到咿哑学语的儿童，大把的人都在游戏世界中，有的是学习，有的娱乐，所以要掌握Android手机移动游戏的开发技术是很有必要的，必须为次付出不断深入的研究和不断的实践。

就目前比较流行的拼图游戏有：涂鸦七巧板、益智游戏拼图、一起来拼图等多中拼图游戏，市面上的拼图游戏大多都是儿童益智类游戏，玩法较为单
一，大多都是还原成打乱前的样子就可以通关，虽然市面上的拼图游戏画面漂
亮但是对于玩家而言，它们都有同样的缺点——没有太多的操作性和玩家代入感低。

还有很大的改进空间
益智拼图游戏是需要玩家运用一定的逻辑意识或者是数学关系，它们不会太难，打到老年小到儿童都适合，但是也是需要一定的头脑转弯，需要玩家适当进行思考，玩家在思考的同时进行游戏，更是能直接从中得到乐趣，益智拼图游戏是以游戏的方法来锻炼游戏者，从而使游戏者的脑、眼和手都可以得到锻炼，在游戏者身心得到锻炼的同时，也娱乐了自己，一举两得。

不仅有挑战
有助于身心健康。

2
1.3创新思路
（1）电子竞技比赛在2008年是国家体委正式设定成为第78号正式体育比赛项目，通过团队的配合或个人的经常操作都是需要先天游戏和后天努力得来的，符合竞技比赛类型的挑战性和进发性，在我们大众的普遍印象里，拼图游戏款儿童类益智游戏，而这款拼图游戏与市面上大多拼图游戏不同，它加了关卡模式，通过自己的智慧和日积月累的技巧一步一步通关，通过不断的玩游戏及思考锻炼到了玩家们的思维敏捷能力、反应能力、四肢协调能力和玩家自身的益智力，在每一次紧张而又刺激的游戏之后，面对一次一次的失败，玩家终会通过重重关卡，过五关斩六将，完成最后的关卡，因为玩家不断的努力，不仅提升了自己的技巧，同时提升自身的思维敏捷能力、反应能力、四肢协调能力和自身的益智力，而这款游戏也恰号可以验证玩家的努力和游戏结果是成正比的，游戏中玩家所累积的技巧都可以得到验证，所以玩家在完成最后的关卡后，将有大大的成就感和满足感，享受自己从菜鸟变为大神的乐趣，因此这款游戏通过关卡，增加了游戏的趣味性，让玩家更热爱这款游戏。

（2）除了紧张而又刺激的关卡模式外，本游戏还研发另一个游戏模式，该模式也与我们在市面上对儿童益智类拼图游戏的认知不同，该玩法是可以让玩家挑选自己喜欢的图片进行游戏。

在该模式下，玩家即可以优哉游哉的进行着游戏，又可以享受自己对喜欢的事物进行游戏，想象一下，在一个休闲的下午，玩家点开游戏，挑选了一张唯美的图片，伴随着金黄色的太阳光和热气腾腾的下午茶，没有其他的规则束缚，没有紧张的情绪，所有的一切都很休闲。

1.4 本课题研究重点
（1）图块的移动功能：在游戏过程中玩家通过手指触摸游戏去的空白区域与所
想交换位置的图块交换，完成各个图块间上，下，左，右交替移动。

（2）各个游戏功能和设计：游戏界面有联网模式、关卡模式、休闲模式、帮助图标、退出游戏，通过触摸完成各项功能。

触摸联网模式进入联网模式，开始游戏；触摸关卡模式进入关卡模式；触摸休闲模式可以调整难度、选择图片；触摸帮助图片可以显示帮助提示；触摸退出游戏即可关闭游戏。

（3）其他窗体：游戏模式内有控制背景音乐按钮，游戏进行中有背景音乐，可以通过此按钮进行开关。

此外还有整副图片的显示窗体，方便玩家进行游戏。

（4）自定义设置：在游戏里有自带图片功能和自选图片功能。

自带图片是游戏系统中已有的图片可进行游戏体验；自选图片功能从用户角度出发，玩家可以从自己的手机图库中来选择自己最喜爱的图片并进行游戏体验。

1.5本论文的基本结构
本论文由引言、环境搭建、游戏整体介绍、游戏详细设计介绍、总结、致谢组成。

第二章 Android的架构与开发平台的搭建
2.1 Android的架构
Android的架构从低到高分别是Linux核心层、系统运行库层和应用程序层。

如图2-1：
2-1 Android的系统架构
（1）应用程序
Android所有的应用程序都是通过JA V A语言从而进行编写的，Android会把一整个系列的核心应用程序包一起发布。

（2）核心应用程序框架
Android的核心应用程序框架一共就包括多个组件，但也有一个组件的，Android的操作系统可以向开发者提供APIS，就可以将其看作为一个应用程序的框架。

在对Android应用程序进行开发设计时，主要应用于程序框架中的Broadcast Receiver、Service 以及Content Provider等
隐匿于每个应用后面的是一系列的服务和系统。

其中就还包括了：视图界面、内容提供器、资源管理器、通知管理器、活动管理器。

（3）系统运行库
1、程序库
Android的程序库里也包含了C/C++的库，这些C/C++的库能够被Android 系统中的不同组件所使用，Android的核心库一分别有：系统C库、媒体库、Surface Manager、LibWebCore、SGL、3D libraries、FreeType以及SQLite。

2、Android运行库
Android还包括了一个核心库，该库的核心给予了多大JA V A编程语言核心库的基本功能。

每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。

Dalvik虚拟机依赖于Linux内核的一些功能，例如最常用的最下层机制。

2.2 Android开发环境搭建
1、JDK的安装
如何安装，首先我们需要官网下载指定JDK，下载好JDK后按照弹窗的提示进行下一步安装，安装成功后，进行环境变量的设置，步骤：打开我的电脑右边属性选择高级选择环境变量再在系统变量栏中添加好下面的环境变量：Java_HOME值为：C：5Cprogram Files/Java/jdk1.6.0＿20（安装JDK的目录）
CLASSPATH为：.;%JA V A_HOME%\lib\dt.jar;%JA V A_HOME%\lib\tools.jar Path：%JA V A_HOME%\bin;%JA V A_HOME%\jre\bin
在JDK安装完成后，我们需要检查JDK是否已经安装成功。

具体步骤如下：搜索栏中敲击CMD后弹出CMD窗口，在窗口中输如j ava javac java-version三个指令进行验证，如果并未报错表示我们配置顺利成功。

2、Android Studio的安装
到官网下载Android Studio，这里使用的是3.6.1版本，下载Android Studio的安装包后，双击打开安装包安装窗体指示进行下一步的安装，具体操作看图，如图2-2所示：
2.2Android Sttudio安装
勾选好创建环境的所需组件，图2-3 中勾选“Android Studio（默认勾选）”, “Android SDK, “Android Virtual Device”和“performance”
图2-3 勾选所需组件
3、创建A VD
为了让我们的Android应用程序能够在模拟器上面运行，我们必须去创建A VD，通过点击“Create new Virtual device”，我们就可以创造好我们需要的虚拟设备了。

第三章游戏整体设计和详细设计
3.1拼图游戏的概述
本拼图游戏的主要功能如下所示：
有完整图片的显示、切换图片、打乱图片、计时器&倒计时、游戏结束排行榜以及背景音乐播放及停止和结束游戏。

（1）完整图片的显示：就是显示出游戏过程中打乱前的图片，完整图片的显示可以作为参照物，更加方便玩家在玩的过程中操作游戏；
（2）切换图片：是整幅图片的切换，玩家不喜欢系统自带图片可以选择自己喜欢的图片进行切换；
（3）打乱图片：在游戏开始是系统会将图片随机打乱，将图块放置随机的位置上，至此玩家便可以进行游戏体验；
（4）计时器&倒计时：用于游戏记时，获得排名，在关卡模式中用于通关规则；
（5）排行榜：玩家在联网模式中记录成绩，获得游戏排名。

（6）关卡模式：玩家在指定时间内完成关卡就可以通关；
（7）背景音乐播放及停止：用于控制背景音乐的播放与背景音乐的停止；
（8）结束游戏：是玩家需要提前结束游戏，此时回到主界面。

本游戏具体游戏流程图如下图3-1所示：
图3-1游戏主流程图
3.2 游戏模块概述
该游戏的设计都是借助流程图构建的。

3.2.1 界面布局模块
下面对拼图类游戏基本界面和控件简单的介绍。

本游戏系统有一个主界面，然后基本控件有选择框、文本框、按扭等。

下面简单介绍下各个控件的作用：
选择框应用在调整难度、获取路径本地、声音开关上，主要用于选择操作；
而文本框的话是用来显示一些文本信息，比如一些计时器&倒计时功能和帮
助声明提示；
按钮是玩家用于实现整体游戏逻辑的体现，它应用在了游戏的各个地方，比如玩家完成游戏需要通过按钮操控进行下一步游戏。

3.2.2背景音乐模块
本游戏背景音乐的模块采用的是Android的service组件。

Service它在后台执行操作可以持续很长实践，并且它没有用户显示的界面，当用户切换到另一个应用程序时它还是可以很好的运行的。

这是它一个很好的优点。

3.2.3 游戏计时与倒计时模块
当玩家选择关卡模式或者联网模式时，系统就会启动线程开始计时，关卡模式为倒计时，联网模式为计时，关卡模式的倒计时功能为了游戏规则而生，而计时功能则是为了生产最终的游戏排名计算。

玩家在每次通关后倒计时功能会重置；玩家开始联网模式后开始计时，直到玩家将所有的位置的图块都还原成本来的状态，此时游戏结束了，这时候游戏计时停止，并生成排行榜，排行榜内有本次游戏复原时间，并告知玩家此次游戏排名情况。

3.3游戏主界面
进入游戏可以看到，游戏有3个模式可以选择，联网模式可以实现游戏结束后的结算，关卡模式是一个闯关模式，玩家需要过五关斩六将，休闲模式是玩家根据自己喜欢的图片进行游戏。

具体画面如图3-2所示：
图3-2
3.3.1 联网模式模块
当玩家点击联网模式按钮进入游戏后，系统便开始计时，游戏完成后系统会给予你本次游戏完成时间及玩家排行榜，玩家可以依靠排行榜知道本局游戏的时间和记录。

具体完成界面如图3-3所示：
3-3联网模式
点击确定后关闭排行榜，点击取消后回到主界面。

3.3.2关卡模式板块
当玩家点击关卡模式进入关卡后，映入眼帘的是第一关也是最简单的一关，玩家要讲杂乱无章的图块，通过手指滑动，将图块结合成分散前的图片及算通过，第一关难度是最低的，玩家在过关后，伴随的是后面关卡难度的提升，游戏愈度紧张刺激。

第一关如图3-4所示
图3-4关卡模式 1
当玩家将杂乱无章的拼图拼为打乱前的样子后，则算通关成功，弹出弹窗，让玩家选择，玩家可以选择进入下一关或者返回主界面，当玩家点击下一关后就可以进入下一关，点击返回回到主界面，具体画面如图3-4所示：
图3-4关卡模式2
当玩家没有在规定的时间内完成对拼图的复原，则算通关失败，系统会弹出弹窗供玩家选择，玩家可以选择再来一次和返回主界面，玩家点击再来一次后，就会重新开始当前关卡，点击返回回到主界面，具体画面如图3-5所示：
图3-5关卡模式3
3.3.3休闲模式模块
我们都知道，休闲的重点就是休闲，在玩家点击休闲模式进入到休闲模式页面后，玩家可以自己选择自己喜欢的图片，系统会将它进行随机的分割，玩家完成复原游戏结束。

休闲模式板块还有可以操控游戏难度的按钮，难度有三种方式可以选取分别为：简单、一般、困难。

简单难度对应的是3x3的布局也就是一共有9个图块，一般难度对应的是4x4的布局一共16个图块，困难难度对应5x5一共25个土块。

在玩家选择好自己喜欢的图片或者想要进行的难度后，返回主界面，点击联网模式就可以进行再联网模式中所准备好的难度和图片，具体休闲模式的页面如图3-6所示：
图3-6 休闲模式
3.3.4帮助声明
本系统帮助主要指引玩家正确操作，帮助玩家可以更快熟悉玩法进入游戏，具体画面如图3-7所示：
图3-7 帮助声明
3.4 功能的设定
本拼图游戏所有的开发都是基于Android的“拼图”游戏而设定的，主要功能是玩家按照图片复原为打乱前的样子。

下面列举一些功能设计：游戏界面设计、打乱图片、倒计时&计时器的设计、游戏关卡设计与实现、Web Service排行榜排名、背景音乐Service的设计与实现以及游戏主逻辑的实现。

3.5 性能的规定
本拼图游戏还是本着娱乐、休闲、欣赏性高的设定去实现的。

本游戏对于画面的要求较高，力求美观，在页面的设定上也是花费了不少功夫。

游戏的操作简单，而且不会很容易出错，作为一款拼图游戏就应该遵循简易操作、触摸灵敏的原则规定，本游戏真正做到了这点，在游戏的触摸控制上做到无延迟；游戏所需内存小，在手机设备上运行都不会有太大的压力，不会因为游戏太大的问题而造成游戏卡顿。

第四章游戏主体内容的设计与实现
4.1 游戏主 Activity 设计
Activity是Android整体应用程序的一个关键组成部分，Activity功能主要是给用户提供用户界面，Activity用于和用户进行交互以次来达到制定功能是否完成的效果，例如使用Activity进行拍照，发送邮件等待，它在移动手机设备上占据整个屏幕，但Android也可以支持浮动窗口屏幕或部分屏幕的功能。

上文中有介绍的本游戏的主要布局文件-- main.xml就是为PuzzleGameActivity采用的。

下面对Activity的实现进行下一步说明。

4.2 图片的分割与图块位置
本游戏中的游戏区域是由 1个完整的图片随机打乱成多个图块拼接而成，玩家主要游戏体检在可使用游戏区域进行，对于这些图块的分割以及分割后图块的位置显示如图4-1代码所示：
图4-1 分割图片
4.3打乱图片
这里采用的是循环打乱图片的模式，使用自定义的方法怎么打乱都能复原，如图5-2所示
图4-2 打乱图片
通过分割图片和对图片的打乱后，具体实现效果图如图5-3所示：
图4-3 分割打乱后效果图
4.4 关卡布置
本系统采用排版先将5个难度递增的关卡有简单到困难的排法先排好，在通关的时候可以进入下一关，同时会告诉玩家本关情况，若没有通关选择返
回，具体代码如图5-4所示：
图4-4关卡设置代码
具体效果图如图4-5所示：
图4-5 关卡布置
4.5 图片路径
在休闲模式中，玩家可以通过选取自己手机相册中喜爱的图片进行拼图游戏，这时候将需要路径，具体寻找路径的方法如图4-6所示：
图4-6 寻找图片路径
具体效果图如图4-7所示：
图4-7 图片路径
4.6背景音乐设定
在每一个游戏系统的游戏画面上会有一个控制背景音乐的Button，玩家可以通过Button的开关设定背景音乐如图4-8所示
图4-8 控制背景音乐具体效果图如图4-9所示：
图4-9 背景音乐开关
第五章软件测试
5.1 游戏测试概述
游戏开发完成后，下一步就是进行游戏测试，为了验证所存在的bug，使游戏可以达到预期的运行效果和设计目标，需要观察各个功能的实现情况能否达到预期要求，所以需要进行游戏运行测试，为了找出游戏运行过程中存在的逻辑问题和游戏的不足，并去解决游戏中存在的问题和不足，从而提高游戏整体的质量和整体逻辑的实现。

总的来说，游戏测试是测试的重要组成部分，因为游戏本身具备一定的特殊性，所以游戏测试主要是由两个部分组成：
1、游戏测试
测试（QA）是软件在开发过程中的一个重要组成部分，它决定了游戏是否可以上线和玩家在体验过程中能否有一个好的游戏体验，这时候就需要通过不断的测试把控游戏的整体质量，所以在测试中需要保证每个模块都能否对应可实现的功能。

在这个阶段中游戏测试主要是体现在游戏的细节部分。

软件开发出来后，为了使游戏整体更加完整，就需要利用理论的指导对整个系统进行下一步的测试，这一部分的测试内容主要保证的是游戏整体逻辑是否通顺，需要寻找游戏过程中存在的逻辑错误，提高游戏的品质，
2、游戏性的测试
游戏很大程度都是反映现实，是对现实的模拟，因此我们也需要制定相应规则和风格，比如本拼图游戏的使用对象人群大致不会超30岁，所以我们需要制定30岁一下人群正喜爱的风格，又比如国家法律规定不能设黄，所以玩家在选取图片时不能触犯法律法规，由此可以看出游戏也一部分包含于社会，服务于社会。

5.2 运行测试
本次测试针对系统的主要功能进行测试，下面介绍测试的具体情况。

（1）登录测试如下表5-1所示：
(2)游戏测试如表5-2所示：
（3）联网模式测试如表5-3所示：
表5-3
（4）关卡模式测试如表5-4所示：
（5）休闲模式测试如表5-5所示
表5-5
（6）其他功能测试如表5-6所示：
表5-6
（7）兼容性测试如表5-7所示：
总结和展望
在大学生涯的学习中我们总是不断收获到老师对我们传授的知识，我都会希望可以在实际生活中应用上，成为我未来生活的一部分甚至回报自己，所以我都会认真听老师讲课，但事与愿违，我虽然也认真听课了，在这次毕业设计上我还是碰到了很多麻烦，是我现在学的只不过是编程里面一点小皮毛，真希望找到出现这些问题的缘由，用对应的知识去解决我所相应的问题。

当然，将近4个月的努力是值得的，我最终完成了本拼图游戏的基本功能，对也编程技术也有很大的提高。

虽然路程磕磕碰碰，但是终点终究会有曙光。

本游戏还是有很多不够理想的地方，一开始是想做一个对抗类的模式，但是后来发现所做的东西太多，重点研究还是在闯关和自我选择喜欢的图片上，因为自己也需要忙工作的事，鱼和熊掌不可兼得，所以只能放弃玩家对抗模式，专攻另外两个模式。

虽然还是有点失望的，但是我不是仅仅只有做毕业设计这一段时间，我的路还很长，希望我可以在不久的将来早日把这个游戏完善，通过自己的想法，做出不一样的游戏玩法，不一样的功能，争取做出能让我满意更让玩家也满意的游戏。

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