游戏开发案例在数据结构教学中的应用实践
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//分配内存 St_Temp= =_NewBullet; //临时存值 St_New->next=St_Temp->next; St_Temp->next=St_New;
}；
(5) 在函数 Void RefreshBullet()中，只要将链表遍历一 次，就可以实现子弹的数据更新。主要的源代码如下：
134
技术应用
Computer Education
(1) struct {
//定义栈结构
int St_Data[100]; //数据段
int St_Top;
//通常规定栈底
位置在向量低端
} SeqStack; (2) int Check(SeqStack *stack)//语法检查函数
{
char sz_ch;
5%
15%
40%
30%
10%
构造的哈夫曼树如图 2 所示。
图 2 哈夫曼树
对应算法如下：
if(V>=200)&&(V<300) state=嗜血魔法 else if(V>=300)&&(d<500) state=呼唤同伴
else if(V>=100)&&(V<200) state=单挑 else if(V<100) state =嘲笑，单挑 else state =逃 跑
图 1 二维数组生成地图
从图 1 看出，这个地图用顺序表表示非常直接。当控 制人物在其中走动时，对人物将要走到的下一个图块进行 判断，看其是否能通过。比如，当人物要走到(2，5)这个 图块时，用如下判定函数来判断这个图块是否能通过：
x=3;y=5; int Ispass(x,y) { return Map[x,y].Access;
在 void AddBullet(struct Bullet*)中，只要将一个结点插 入链表中，并且每隔一段时间加入，就会产生连续发弹的 效果。
(4) 加弹函数的主要源代码
void AddBullet(struct Bullet*)
{ struct Bullet *St_New,*St_Temp;
//定义临时链表 St_New=_StrucHead; //链表头(已初始化) St_New->(Bullet St_MyBullet *)malloc (sizeof(St_MyBullet));
设置脚本文件的时候，通常会规定一些基本语法，这 就需要一个解读语法的编译程序。这里列出的是一个语法 检查函数，主要功能是检查“()”是否配对。实现的基本 思想是：规定在脚本语句中可以使用“()”嵌套，则左括 号和右括号配对一定是先有左括号，后有右括号，并且在 嵌套使用中，左括号允许单个或连续出现，并与将要出现 的右括号配对销解，左括号在等待右括号出现的过程中可 以暂时保存起来。当右括号出现后，找不到左括号，则发 生不配对现象。从程序实现角度讲，左括号连续出现，则 后出现的左括号应与最先到来的右括号配对销解。这种左 括号的保存和右括号配对销解的过程和栈的“后进先出” 原则是一致的。我们可以将读到的左括号压入设定的栈 中，当读到右括号时，就和栈中的左括号销解，如果在栈 顶弹不出左括号，则表示配对出错，或者当括号串读完， 栈中仍有左括号存在，也表示配对出错。大致设计思想如 上所述，主要源代码如下：
上面的算法适用于大多数情况，但时间性能不高，时 间复杂度相对较高。我们可以通过判定树来提高其时间性 能。首先分析主角生命值的通常特点，即预测出每种条件 占总条件的百分比，将这些比值作为权值来构造最优二叉 树(哈夫曼树)，作为判定树来设定算法。假设这些百分比 为：
条件 比例
V<100 100≤V<200 200≤V<300 300≤V<500 V≤500
while(St_MyBullet->next!=NULL)
{
// 查找
St_MyBullet->bulletpos.x=bulletspd; //更新子弹数据
………
St_MyBullet=St_MyBullet->next; //查找运算
};
3 栈和队列的应用
栈和队列是两种特殊的线性结构，在游戏程序开发 中，这两种线性结构一般应用在脚本引擎、操作界面、数 据判定中。下面通过一个简单的脚本引擎函数来介绍栈的 应用。队列和栈的用法很相似，可依此类推，不再举例。
int boolean; Push(stack,'# ');
// 压栈，#为判断数据
sz_ch=getchar();
//取值
boolean=1;
while(sz_ch!='\n'&&boolean)
{
if(sz_ch= ='(')
Push(stack,ch);
if(sz_ch= =')')
if(gettop(stack)= ='#') //读栈顶
4 二叉树的应用
树的应用极其广泛，二叉树是树中的一个重要类型。 这里以二叉树的“判定树”为例讲解二叉树的应用，描述 分类过程和处理判定优化等方面。
在游戏开发中，通常有很多分类判断。比如：设主角 的生命值 v，假如在省略其他条件后，有这样的条件判定： 当怪物碰到主角后，怪物的反应遵循如下规则：
条件 反应
情节编号 C1 C2 C3 C4 C5
情节 遭遇强盗
受伤 买药 看医生 治愈
先决条件 无 C1 C2 C2
C3,C4
注意：在 AOV 网中，不应该出现有向环路，否则， 顶点的先后关系就会进入死循环。即情节将不能正确发 展，可以采取拓扑排序来检测图中是否存在环路。以上情 节用图的形式表现如图 2 所示(此图为有向图，先后关系显 示在上面的表格中)：
struct Plot { int Access; ……
};
//定义图块结构
//记录此图块是否可以通过 //中有每个图块的图片指针
等记录
Access 为 0 时，表示此图块不可通过，为 1 表示能通过。 (2) 定义二维数组存放每个图块的值 定义的二维数组为：Plot Map[7][10]。通过循环将此 地图初始化，初始化程序和生成地图如图 1 所示。
for (i=0;i<=6;i++) for (j=0;j<=9;j++)
scanf(“输入第%行，第%列初始化值:%d ”&i,&j,&Map [i][j]);
行 列
0 1 2 3 4 5 6
0123456789
1111111111 1001100101 1001100101 1111111111 1001100101 1001100101 1111111111
图 2 情节用图 用邻接矩阵表示此有向图，代码片断如下：
struct Mgraph
{
int Vexs[MaxVex];
//顶点信息
int Arcs[MaxLen][MaxLen]; // 邻接矩阵
……
};
顶点信息存储在情节文件中，将给出的情节表示成邻 接矩阵：
01000 00110 00001 00001 00000 在此规定，各个情节之间有先后关系，但没有被玩家 发展的，用“1”表示；如果情节被发展，就用“2”表示。 比如，当已经发展了遭遇强盗的情节，那么，C1 与 C2 顶 点之间的关系就可以用“2”表示，注意，这并不表示 C2 已经被发展，只是表示 C2 可以被发展了。 请看下面的代码：
1 顺序表的应用
顺序表是数据结构中最简单、最常用的一种线性表， 它的特点是，用一组地址连续的存储单元依次存储线性表 的元素。砖块地图系统中使用的就是这种最简单的数据结 构。这里对砖块地图系统做如下规定：构建一个简单的砖 块地图系统，视角为俯视 90 度，并由许多个顺序连接的 图块拼成。
(1) 定义图块
//定义坐标结构
//X 轴坐标 //Y 轴坐标
(2) 定义子弹链表
struct Bullet
//定义子弹链表
{ Cpiot bulletpos; int bulletspd;
//子弹的坐标 // 子弹的速度
struct Bullet* next; //指向下
一个子弹
};
(3) 定义飞机类中的子弹
class Cmyplane { public: void AddBullet(struct Bullet*); //加入子弹的函数，每隔一定时间加弹 void RefreshBullet(); //刷新子弹 privated: struct Bullet *St_MyBullet; // 声明飞机的子弹链表 };
Hale Waihona Puke Baidu
V<100 嘲笑， 单挑
100≤V<200 单挑
200≤V<300 300≤V<500 V≥500
嗜血 魔法
呼唤同伴 逃跑
根据上述条件，可以用如下普通算法来判定怪物的 反应：
if(V<100) state=嘲笑，单挑 else if(V<200) state=单 挑
else if(V<300) state=嗜血魔法 else if(V<500) state=呼唤同伴 else state=逃 跑
boolean=0;
else
Pop(stack); //出栈
sz_ch=getchar();
}
if(gettop(stack)!='#') boolean=0;
if(boolean) cout<<"right"; // 输出判断信息
else cout<<"error";
以上只介绍了脚本的读取，在下面对图的应用中，再 对脚本结构进行深入的研究。总之，凡在游戏中出现先进 后出(栈)、先进先出(队列)的情况，就可以运用这两种数据 结构，例如《帝国时代》中地表中间的过渡带。
算法。在此以图的另一种应用为例：在情节脚本中，描述 各个情节之间的关系。在游戏中，可能包含很多分支情节， 在这些分支情节之间会存在一定的先决条件约束，即有些 分支情节必须在其他分支情节完成后方可开始发展，而有 些分支情节没有这样的约束。通过以上分析，可以用有向 图中的 AOV 网(Activity On Vertex Network)来描述这些分 支情节之间的先后关系。假设有如下的情节：
技术应用
Computer Education
文章编号：1672-5913(2009)06-0132-04
游戏开发案例在数据结构教学中的应用实践
管士亮
(临沂师范学院 信息学院，山东 临沂 276005)
摘 要：“数据结构”课程是计算机专业最重要的专业基础课，游戏开发技术是计算机应用技术最前沿的分
支之一，实现由基础到前沿的跨越，是学生的希望所在，也是检验教学成功与否的重要指标。本文总结了游
通过计算，两种算法的效率比例大约是 2:3，很明显， 改进的算法在时间性能上提高了不少。一般，在即时战略 游戏中，对此类判定算法会有较高的时间性能要求，可以 通过二叉树对此进行更深入的研究。
5 图的应用
在游戏中，大多数应用图的地方是路径搜索，即 A*
135
Computer Education
技术应用
戏开发过程中的成功经验，及时反馈并自觉落实到教学过程中，对教师和学生都是有益的尝试。
关键词：数据结构；游戏开发；跨越
中图分类号：G642
文献标识码：B
从事“数据结构”教学的教师往往遇到的学生困惑是： 数据结构有什么用？数据结构与计算机新技术的开发有 什么关系？类似的问题一方面反映了学生对计算机新技 术的渴望与困惑；另一方面也反映了“象牙塔”里的学校 教育与技术开发市场之间的距离。
2 链表应用
链表的主要优点就是可以方便地进行插入、删除操 作。在游戏开发中，链表主要应用在有大规模的删除和添 加操作上。在飞机游戏中，飞机的子弹是要频繁地出现、 消除的，个数也是随机的。链表主要应用在发弹模块上。 在下面的源代码中，我们就定义了坐标结构和子弹链表。
(1) 定义坐标结构
struct Cpiot { int x; int y; };
毋庸置疑的是，“数据结构”是计算机本科学生最重 要的专业基础课，在游戏编程中扮演着极其重要的角色， 而游戏开发技术又是计算机应用技术最前沿的分支之一。 本文试图通过数据结构在游戏开发中的简单应用来解答 学生的困惑，以此拉近学校教育与市场开发之间的距离。 本文涉及到数据结构中的链表、顺序表、栈、队列、二叉 树及图的概念，在此不做过多描述，希望读者阅读本文前 对数据结构有所了解，并且熟悉 C/C++语言的各种功能和 应用。
}
// 返 回 图 块 是 否 通过的值
作者简介：管士亮(1969.10-)，男，汉族，山东临沂人，讲师。华中科技大学高等教育学硕士，从事教育管理、实验教 学管理研究。
133
Computer Education
技术应用
以上只是简单的地图例子，使用顺序表也可以表示更 为复杂的砖块地图。目前流行的整幅地图中也都要用到大 量的顺序表，只不过在整幅中进行分块而已。
}；
(5) 在函数 Void RefreshBullet()中，只要将链表遍历一 次，就可以实现子弹的数据更新。主要的源代码如下：
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技术应用
Computer Education
(1) struct {
//定义栈结构
int St_Data[100]; //数据段
int St_Top;
//通常规定栈底
位置在向量低端
} SeqStack; (2) int Check(SeqStack *stack)//语法检查函数
{
char sz_ch;
5%
15%
40%
30%
10%
构造的哈夫曼树如图 2 所示。
图 2 哈夫曼树
对应算法如下：
if(V>=200)&&(V<300) state=嗜血魔法 else if(V>=300)&&(d<500) state=呼唤同伴
else if(V>=100)&&(V<200) state=单挑 else if(V<100) state =嘲笑，单挑 else state =逃 跑
图 1 二维数组生成地图
从图 1 看出，这个地图用顺序表表示非常直接。当控 制人物在其中走动时，对人物将要走到的下一个图块进行 判断，看其是否能通过。比如，当人物要走到(2，5)这个 图块时，用如下判定函数来判断这个图块是否能通过：
x=3;y=5; int Ispass(x,y) { return Map[x,y].Access;
在 void AddBullet(struct Bullet*)中，只要将一个结点插 入链表中，并且每隔一段时间加入，就会产生连续发弹的 效果。
(4) 加弹函数的主要源代码
void AddBullet(struct Bullet*)
{ struct Bullet *St_New,*St_Temp;
//定义临时链表 St_New=_StrucHead; //链表头(已初始化) St_New->(Bullet St_MyBullet *)malloc (sizeof(St_MyBullet));
设置脚本文件的时候，通常会规定一些基本语法，这 就需要一个解读语法的编译程序。这里列出的是一个语法 检查函数，主要功能是检查“()”是否配对。实现的基本 思想是：规定在脚本语句中可以使用“()”嵌套，则左括 号和右括号配对一定是先有左括号，后有右括号，并且在 嵌套使用中，左括号允许单个或连续出现，并与将要出现 的右括号配对销解，左括号在等待右括号出现的过程中可 以暂时保存起来。当右括号出现后，找不到左括号，则发 生不配对现象。从程序实现角度讲，左括号连续出现，则 后出现的左括号应与最先到来的右括号配对销解。这种左 括号的保存和右括号配对销解的过程和栈的“后进先出” 原则是一致的。我们可以将读到的左括号压入设定的栈 中，当读到右括号时，就和栈中的左括号销解，如果在栈 顶弹不出左括号，则表示配对出错，或者当括号串读完， 栈中仍有左括号存在，也表示配对出错。大致设计思想如 上所述，主要源代码如下：
上面的算法适用于大多数情况，但时间性能不高，时 间复杂度相对较高。我们可以通过判定树来提高其时间性 能。首先分析主角生命值的通常特点，即预测出每种条件 占总条件的百分比，将这些比值作为权值来构造最优二叉 树(哈夫曼树)，作为判定树来设定算法。假设这些百分比 为：
条件 比例
V<100 100≤V<200 200≤V<300 300≤V<500 V≤500
while(St_MyBullet->next!=NULL)
{
// 查找
St_MyBullet->bulletpos.x=bulletspd; //更新子弹数据
………
St_MyBullet=St_MyBullet->next; //查找运算
};
3 栈和队列的应用
栈和队列是两种特殊的线性结构，在游戏程序开发 中，这两种线性结构一般应用在脚本引擎、操作界面、数 据判定中。下面通过一个简单的脚本引擎函数来介绍栈的 应用。队列和栈的用法很相似，可依此类推，不再举例。
int boolean; Push(stack,'# ');
// 压栈，#为判断数据
sz_ch=getchar();
//取值
boolean=1;
while(sz_ch!='\n'&&boolean)
{
if(sz_ch= ='(')
Push(stack,ch);
if(sz_ch= =')')
if(gettop(stack)= ='#') //读栈顶
4 二叉树的应用
树的应用极其广泛，二叉树是树中的一个重要类型。 这里以二叉树的“判定树”为例讲解二叉树的应用，描述 分类过程和处理判定优化等方面。
在游戏开发中，通常有很多分类判断。比如：设主角 的生命值 v，假如在省略其他条件后，有这样的条件判定： 当怪物碰到主角后，怪物的反应遵循如下规则：
条件 反应
情节编号 C1 C2 C3 C4 C5
情节 遭遇强盗
受伤 买药 看医生 治愈
先决条件 无 C1 C2 C2
C3,C4
注意：在 AOV 网中，不应该出现有向环路，否则， 顶点的先后关系就会进入死循环。即情节将不能正确发 展，可以采取拓扑排序来检测图中是否存在环路。以上情 节用图的形式表现如图 2 所示(此图为有向图，先后关系显 示在上面的表格中)：
struct Plot { int Access; ……
};
//定义图块结构
//记录此图块是否可以通过 //中有每个图块的图片指针
等记录
Access 为 0 时，表示此图块不可通过，为 1 表示能通过。 (2) 定义二维数组存放每个图块的值 定义的二维数组为：Plot Map[7][10]。通过循环将此 地图初始化，初始化程序和生成地图如图 1 所示。
for (i=0;i<=6;i++) for (j=0;j<=9;j++)
scanf(“输入第%行，第%列初始化值:%d ”&i,&j,&Map [i][j]);
行 列
0 1 2 3 4 5 6
0123456789
1111111111 1001100101 1001100101 1111111111 1001100101 1001100101 1111111111
图 2 情节用图 用邻接矩阵表示此有向图，代码片断如下：
struct Mgraph
{
int Vexs[MaxVex];
//顶点信息
int Arcs[MaxLen][MaxLen]; // 邻接矩阵
……
};
顶点信息存储在情节文件中，将给出的情节表示成邻 接矩阵：
01000 00110 00001 00001 00000 在此规定，各个情节之间有先后关系，但没有被玩家 发展的，用“1”表示；如果情节被发展，就用“2”表示。 比如，当已经发展了遭遇强盗的情节，那么，C1 与 C2 顶 点之间的关系就可以用“2”表示，注意，这并不表示 C2 已经被发展，只是表示 C2 可以被发展了。 请看下面的代码：
1 顺序表的应用
顺序表是数据结构中最简单、最常用的一种线性表， 它的特点是，用一组地址连续的存储单元依次存储线性表 的元素。砖块地图系统中使用的就是这种最简单的数据结 构。这里对砖块地图系统做如下规定：构建一个简单的砖 块地图系统，视角为俯视 90 度，并由许多个顺序连接的 图块拼成。
(1) 定义图块
//定义坐标结构
//X 轴坐标 //Y 轴坐标
(2) 定义子弹链表
struct Bullet
//定义子弹链表
{ Cpiot bulletpos; int bulletspd;
//子弹的坐标 // 子弹的速度
struct Bullet* next; //指向下
一个子弹
};
(3) 定义飞机类中的子弹
class Cmyplane { public: void AddBullet(struct Bullet*); //加入子弹的函数，每隔一定时间加弹 void RefreshBullet(); //刷新子弹 privated: struct Bullet *St_MyBullet; // 声明飞机的子弹链表 };
Hale Waihona Puke Baidu
V<100 嘲笑， 单挑
100≤V<200 单挑
200≤V<300 300≤V<500 V≥500
嗜血 魔法
呼唤同伴 逃跑
根据上述条件，可以用如下普通算法来判定怪物的 反应：
if(V<100) state=嘲笑，单挑 else if(V<200) state=单 挑
else if(V<300) state=嗜血魔法 else if(V<500) state=呼唤同伴 else state=逃 跑
boolean=0;
else
Pop(stack); //出栈
sz_ch=getchar();
}
if(gettop(stack)!='#') boolean=0;
if(boolean) cout<<"right"; // 输出判断信息
else cout<<"error";
以上只介绍了脚本的读取，在下面对图的应用中，再 对脚本结构进行深入的研究。总之，凡在游戏中出现先进 后出(栈)、先进先出(队列)的情况，就可以运用这两种数据 结构，例如《帝国时代》中地表中间的过渡带。
算法。在此以图的另一种应用为例：在情节脚本中，描述 各个情节之间的关系。在游戏中，可能包含很多分支情节， 在这些分支情节之间会存在一定的先决条件约束，即有些 分支情节必须在其他分支情节完成后方可开始发展，而有 些分支情节没有这样的约束。通过以上分析，可以用有向 图中的 AOV 网(Activity On Vertex Network)来描述这些分 支情节之间的先后关系。假设有如下的情节：
技术应用
Computer Education
文章编号：1672-5913(2009)06-0132-04
游戏开发案例在数据结构教学中的应用实践
管士亮
(临沂师范学院 信息学院，山东 临沂 276005)
摘 要：“数据结构”课程是计算机专业最重要的专业基础课，游戏开发技术是计算机应用技术最前沿的分
支之一，实现由基础到前沿的跨越，是学生的希望所在，也是检验教学成功与否的重要指标。本文总结了游
通过计算，两种算法的效率比例大约是 2:3，很明显， 改进的算法在时间性能上提高了不少。一般，在即时战略 游戏中，对此类判定算法会有较高的时间性能要求，可以 通过二叉树对此进行更深入的研究。
5 图的应用
在游戏中，大多数应用图的地方是路径搜索，即 A*
135
Computer Education
技术应用
戏开发过程中的成功经验，及时反馈并自觉落实到教学过程中，对教师和学生都是有益的尝试。
关键词：数据结构；游戏开发；跨越
中图分类号：G642
文献标识码：B
从事“数据结构”教学的教师往往遇到的学生困惑是： 数据结构有什么用？数据结构与计算机新技术的开发有 什么关系？类似的问题一方面反映了学生对计算机新技 术的渴望与困惑；另一方面也反映了“象牙塔”里的学校 教育与技术开发市场之间的距离。
2 链表应用
链表的主要优点就是可以方便地进行插入、删除操 作。在游戏开发中，链表主要应用在有大规模的删除和添 加操作上。在飞机游戏中，飞机的子弹是要频繁地出现、 消除的，个数也是随机的。链表主要应用在发弹模块上。 在下面的源代码中，我们就定义了坐标结构和子弹链表。
(1) 定义坐标结构
struct Cpiot { int x; int y; };
毋庸置疑的是，“数据结构”是计算机本科学生最重 要的专业基础课，在游戏编程中扮演着极其重要的角色， 而游戏开发技术又是计算机应用技术最前沿的分支之一。 本文试图通过数据结构在游戏开发中的简单应用来解答 学生的困惑，以此拉近学校教育与市场开发之间的距离。 本文涉及到数据结构中的链表、顺序表、栈、队列、二叉 树及图的概念，在此不做过多描述，希望读者阅读本文前 对数据结构有所了解，并且熟悉 C/C++语言的各种功能和 应用。
}
// 返 回 图 块 是 否 通过的值
作者简介：管士亮(1969.10-)，男，汉族，山东临沂人，讲师。华中科技大学高等教育学硕士，从事教育管理、实验教 学管理研究。
133
Computer Education
技术应用
以上只是简单的地图例子，使用顺序表也可以表示更 为复杂的砖块地图。目前流行的整幅地图中也都要用到大 量的顺序表，只不过在整幅中进行分块而已。