C++小游戏设计——孔明棋

计算机实习报告
姓名: XXX
班级: xxxxxxxxx
学号: xxxxxxxxx
小班序号：xx
指导老师：XXX
题目：“孔明棋”游戏设计
邮箱：XXXXXXXXXXX@XXXX
题目《“孔明棋”游戏设计》实验报告一．功能说明
1.1总体功能说明
“孔明棋”游戏的设计，是基于一种古老的同名单人桌面游戏，本程序实现了孔明棋的游戏功能，并提供撤销、重新开始、背景音乐、步数统计、游戏成绩记录等辅助功能，基本满足玩家的游戏需要。

在基本游戏功能方面，赋予棋盘上的33个点有子/无子两种状态，及有子/无子/选定3种状态。

提供了移动光标、选定棋子、移动棋子、自动检测游戏是否结束等功能。

在辅助功能上，本游戏能够重新开始。

同时，设计了步数统计系统，连续移动计一步，撤销也计一步，给玩家探索更简洁的方法提供必要资料。

游戏成绩记录系统可以记录并显示游戏历史上最好的10次成绩。

撤销功能方面，预先申请了足够的空间，可以存储游戏进程中的每一步，玩家可以任意改变操作。

在主菜单中，可以控制背景音乐的开关；游戏各个界面与主菜单之间也可以任意切换，玩家可以随时查阅规则和历史记录。

1.2用户界面
1、主菜单
进入游戏后的界面。

在这个菜单下，通过不同的选项，分别进入游戏，查看游戏规则,开/关背景音乐和查看历史记录，或退出游戏。

2、游戏界面
游戏主要界面。

界面左侧是游戏进行的棋盘，右侧是操作说明。

玩家将在这个界面下进行游戏，在实现基础游戏功能的同时，本游戏还提供了撤销、重新开始及返回主菜单的附加功能，方便玩家进行游戏。

3、游戏胜利界面
玩家在一局游戏胜利，并且成绩能够排进历时前十名的话，就会出现以上界面，要求玩家输入由3个字母的姓名。

之后，将自动转到历史记录界面。

4、游戏失败界面
游戏失败后的界面。

询问玩家是否再次游戏。

5、规则说明
对游戏基本情况及规则的说明，按回车键可返回主菜单。

6、历史记录
该界面将显示游戏历史上前十名的姓名与成绩。

初始条件下，前十名姓名均默认为aaa，成绩均默认为100步。

1.3使用方法
在主菜单下，通过数字键选择下一步操作，4可以选择开/关背景音乐，查看游戏规则后或历史记录后，可按提示返回主菜单。

游戏过程中，W、A、S、D分别控制上下左右；空格为选定/取消选定；退格为撤销上一步操作；M为返回菜单；回车为重新开始。

实心圆为放有棋子的位置，空心圆为未放棋子的位置。

通过上下左右移动光标。

移动棋子时，首先用空格选中一个棋子，然后用方向键选择移动方向。

移动过后按空格键取消选定（实际上任意键均可），之后继续游戏。

错误的操作不会产生任何效果。

当棋盘上无子可走是，游戏会自动结束，并判定玩家是否取得胜利。

创造记录后，须输入3个字母的名字。

二．程序设计说明
2.1 总体设计框架
2.2 关键算法描述
算法1：棋盘初始化
void point::Point(int a,int b)
{
x=a;
y=b;
wColors[0]=BACKGROUND_GREEN|FOREGROUND_RED|FOREGROUND_GRE EN|FOREGROUND_INTENSITY;
wColors[1]=BACKGROUND_GREEN|FOREGROUND_RED|FOREGROUND_GREEN|FORE GROUND_BLUE|FOREGROUND_INTENSITY;
handle=initiate();
st=unavaliable;
if ((a>=2&&a<=4)||(b>=2&&b<=4))
st=on;
if (a==3&&b==3)
st=off; //状态定义
revert(); //棋盘初始状态绘制
}//对棋盘上每个点的初始化定义
void point::revert()
{
if(st==on)
textout(handle,(3*x+10),(6+y),wColors,1,"●");
if(st==off)
textout(handle,(3*x+10),(y+6),wColors,1,"○");
}// 显示点的状态
主函数中：
for(int i=0;i<=6;i++)
{
for(int j=0;j<=6;j++)
pt[i][j].Point(i,j);
} //棋盘初始化
输入：该点在棋盘上的坐标值（int a，int b），输出：无。

作用：在设置的点类下，将棋盘上每个点设置为一个对象。

初始化棋盘上的一点时，枚举类型变量st表示该点状态（有子/无子/不可用）。

主函数中通过循环，构建49格的棋盘，又通过将四角的16格设为不可用，绘制出“井”字形的33格棋盘。

算法2；移动棋子
//移动棋子
if(temp==32)
{
int a=pt[row][col].decide();
if(a==1)//判断选中点是否有子
{
int sp=0;
st: pt[row][col].select();
temp=getch(); //读取下一步操作
r[n]=row;
c[n]=col;
t[n]=temp;
n+=1;
//操作记录，撤销功能使用
int a1,a2;
if(temp==119||temp==87)
{
if((col-2)>=0)
{
a1=pt[row][col-1].decide();
a2=pt[row][col-2].decide();
if(a1==1&&a2==2)
{
pt[row][col].sw();
pt[row][col-1].sw();
pt[row][col-2].sw();
pt[row][col].revert();
pt[row][col-1].revert();
pt[row][col-2].revert();
col-=2;
sp++; //计步器判定量
del++; //能否撤销的判定量
goto st;
}
}
pt[row][col].active();
if(sp>=0) step++;
n-=1;
}
……
……
}
else
pt[row][col].active();
}
输入：移动方向。

输入：无。

作用：在游戏中，按下空格选中棋子后，进入这部分代码。

整型变量row、col分别代表横纵坐标。

首先判定光标所在点是否有子，如没有子，系统将自动跳过，等待下一条指令。

如有子，须输入移动方向，之后系统判定指令是否符合要求，如符合要求，首先通过point.sw()函数改变该方向上连续3个点的st变量，然后调用point.revert（）函数重绘这些点，并等待下一次输入移动方向。

在玩家看来，即完成了移动。

完成移动后，需输入一次，跳出goto语句。

移动中，输入的移动方向有误，也会跳出。

移动之前会记录移动前的光标位置及移动方向，用于撤销。

变量del、n的作用在撤销部分介绍。

整型变量step用于记录移动步数，连续移动计一步。

以上代码，只包括向上移动部分，向另外3个方向移动的代码类似，未粘贴。

算法3：移动光标
else if
(temp==119||temp==87||temp==115||temp==83||temp==
97||temp==65||temp==100||temp==68)
{
if((temp==119||temp==87)&&col>=1)
{
int k=pt[row][col-1].decide();
if(k!=0)
col-=1;
}
……
……
}
void point::active()
{
while(1)
{
textout(handle,(3*x+10),(6+y),&wColors[1],1,"●");
Sleep(180);
textout(handle,(3*x+10),(6+y),&wColors[1],1,"○");
Sleep(180);
if(kbhit()==1)
break;
}
int point::decide()
{
if(st==on)
return 1;
else if(st==off)
return 2;
else if(st==unavaliable)
return 0;
else
{
system("cls");
cout<<"程序出错,请重启游戏!!!";
}
}//判断点上是否仍有棋子
输入：移动方向；输出：无。

作用：在未选中棋子的情况下按方向键w/a/s/d，进入这部分代码。

光标所在的位置，
在point.active()函数作用下呈闪烁状态。

移动光标时，首先通过point.decide()函数判定是否越界，如移动到的位置仍在33个可用格内，则移动光标到该位置。

算法4：
//撤销
else if(temp==8)
{
del--;
if(del<=0)
goto once;
if(n>=1&&n<=35)
n-=1;
col=c[n];
row=r[n];
temp=t[n];
if(temp==119||temp==87)
{
pt[row][col].sw();
pt[row][col-1].sw();
pt[row][col-2].sw();
pt[row][col].revert();
pt[row][col-1].revert();
pt[row][col-2].revert();
step++;
pt[row][col].active();
}
……
……
}
输入：退格；输出：无。

未选中棋子时，按退格键转入这部分代码。

在程序开始时，申请了r[35],c[35],t[35] 三个整形数组用于存储操作。

整型变量del，每移动一次加1，撤销一次减1.，用于判定是否可执行撤消操作。

整形变量n，用于记录操作的存储位置，撤消操作与移动操作类似。

算法5：游戏结束判定
for(i=0;i<=6;i++)
{
for(int j=0;j<=6;j++)
{
if(pt[i][j].decide()==1)
{
if(i-2>=0)
if(pt[i-1][j].decide()==1)
if(pt[i-2][j].decide()==2)
goto once;
if(i+2<=6)
if(pt[i+1][j].decide()==1)
if(pt[i+2][j].decide()==2)
goto once;
if(j-2<=0)
if(pt[i][j-1].decide()==1)
if(pt[i][j-2].decide()==2)
goto once;
if(j+2<=6)
if(pt[i][j+1].decide()==1)
if(pt[i][j+2].decide()==2)
goto once;
}
}
}
输入：无；输出：无。

作用：每步结束后判定，当棋盘上不存在可以移动的子时，游戏结束。

算法6：游戏获胜判定
int mark=0;
for(i=0;i<=6;i++)
{
for(int j=0;j<=6;j++)
{
mark+=pt[i][j].decide();
}
}
if(mark==65)
{
……
}
else
{
……
}
输入：无；输出：无。

作用：游戏结束后，计算棋盘上的子数，point.decide（）的返回值，有子为1，无子为2，不可用为0。

获胜时，所有返回值的和应为65.，以此为标准判定。

算法7：记录判定
FILE *fp;
char ch[10][4];
int stp[10];
if((fp=fopen("save","r"))==NULL)
{
fp=fopen("save","w");
for(int g=0;g<=9;g++)
{
strcpy(ch[g],"aaa");
stp[g]=100;
fwrite(&ch[g],4,1,fp);
}
fwrite(stp,4,10,fp);
fclose(fp);
fp=fopen("save","r");
}
fread(ch,4,10,fp);
fread(stp,4,10,fp);
fclose(fp);
if(step>=stp[9]) //判断是否创造纪录
……
else
……
输入：step；输出：无。

作用：读取save文件中的记录，与本次游戏的step对比，判断是否创造纪录。

算法7：更新记录
for(int g=8;g>=0;g--)
{
if(step>=stp[g])
{
for(int v=9;v>=g+2;v--)
stp[v]=stp[v-1];
stp[g+1]=step;
cout<<"恭喜您创造了记录，请输入您的名字(请输入3个字母)："<<endl;
getchar();
for(int f=0;f<=2;f++)
ch[g+1][f]=getchar();
break;
}
else if(g==0)
{
for(int v=9;v>=1;v--)
stp[v]=stp[v-1];
stp[0]=step;
cout<<"恭喜您创造了记录，请输入您的名字(请输入3个字母)："<<endl;
getchar();
for(int f=0;f<=2;f++)
ch[g][f]=getchar();
}
}
fp=fopen("save","w");
fwrite(ch,4,10,fp);
fwrite(stp,4,10,fp);
fclose(fp);
goto record;
输入：step、stp数组、3个字母的名字；输出：新的“save”文件
作用：将step与stp数组（从旧“save”文件中读出）逐个对比，插入相应位置，然后
从键盘输入长度为3个字母的名字，再将新的记录输出到“save”文件。

2.3 程序设计的难点和关键点
关键点：光标的移动，棋子的移动及在控制台上的表示，结束判定。

难点：撤销操作中应读取哪个记录的判定；游戏记录的生成和读写。

2.4 调试的方法
1、系统崩溃：反复运行程序，推测问题发生点。

在推测的地点设置断点，按F10开始调试，再按F5运行至断点处，然后逐步调试，观察变量变化，找出bug。

2、游戏结束后，胜利判定失败：在判定处设置断点，按F10开始调试，再按F5运行至断点处，然后逐步调试，观察变量变化，找出bug。

2.5 程序性能评价
运行效果
优点：游戏功能基本完善，提供撤销、重新开始、步数记录、成绩排名等功能，游戏结束自动判定，满足玩家需求；程序设置两级菜单，在主菜单与各子菜单之间可以自由切换；提供背景音乐，并且可以开关；程序稳定，基本不会在游戏过程中出现bug。

缺点：游戏结束判定偏慢，需要跳出选定状态才能进行；游戏结束后，因结束自动判定，无法撤销，对最后一步走错的玩家不够友善；游戏未设置存档功能；在游戏过程中无法查看步数。

程序设计
优点：设计点类，用对象表示棋盘上点，体现了面向对象的思想；采用了输入输出流，可以读写游戏历史前10位的成绩记录；使用goto函数，增强程序灵活性；程序游戏部分健壮性好，不易出现问题。

缺点：除类外，程序中只有一个main函数，未设置其它函数，使main函数过于冗长；过多使用了if…else和for语句，其他结构使用不够充分；程序略显繁复，运行速度有待提高。

三．心得体会
在小学期近3周的工作之后，我亲手编制的第一个游戏终于基本成型了。

欣喜之余，在本次实习报告的最后，写下我这段时间的一点体会。

任务开始之初，对自己编写程序还是十分没有把握的。

然而，只是凭借半年学习积累的知识，老师提供的和从网上查阅的一些函数，在一番努力之后，还是成功的完成了这个任务，而且基本还算顺利。

可见，C++的基本知识还是相对简单，真正庞杂的是在编程过程中需要随时查阅的各种函数。

从编写的过程来看，程序主体的构建并没有花太多时间，反而是后期的调试和修改占用了近一半的时间，很多附加功能都是在后期逐个添加进去的。

由此，了解了设计初期详细规划的重要性，添加功能时，读原有代码，添加控制变量，修改代码耗费的时间远比一开始就编写进去要多得多。

再者，后期的bug大多是产生于数据越界，或缺少控制量等原因，同样体现了初期设计完善之必要，也表现了思路完善的重要性。

总之，本次的变成体验是一次十分宝贵的经历，提高了我编程能力，更重要的是使我加深了对C++编程过程的理解，增加了实践经验。