游戏编程那点事

游戏编程使用代码构建一个虚拟世界，在这个虚拟世界中，玩家能够开心的进行游戏，从技术角度而言，电子游戏指一种多媒体的交互式实时模拟器，它由若干功能模块构成，例如图形模块，游戏音乐模块，还需要负责和玩家进行交互的界面模块和AI模块等等，它们各自有各自的职责，如下所示

游戏主循环

除非用户中断游戏，否则游戏程序需要一直运行，所以游戏程序中必然存在一个循环，循环中的代码反复运行，这个循环称为游戏循环，每运行一次循环中的代码，称为游戏中的一帧，基于人类眼球的胜利特性，游戏一般采用30或者60的帧率来运行，设置游戏帧率为30，就意味着每秒运行30次循环，也就是单次循环小号的时间要控制在33毫秒左右，不能过多也不能过少，60帧也就是每秒运行60次循环，帧率越高对硬件的要求越高

二维图形显示

游戏角色需要显示在屏幕的某个位置上，这个位置对应的坐标系原点一般在屏幕的左上角，坐标的单位是像素点。游戏角色(Spirit)一般由两个要素构成，一个是角色的外皮，即用来表现视觉效果的的图片文件，另一个是角色的骨架，即构成图片外部边缘的边框，角色的图片文件需要在初始化的时候加载，将其加载到内存后，可以获取其边框对象，然后通过设置边框的坐标值来控制角色的位置

需要注意的是缓冲机制，在游戏主循环中，游戏角色生成后并不会被直接输出到游戏界面窗口中，而是先输出到显卡的内存缓冲区，计算机再将内存缓冲区的游戏角色信息更新并输出到屏幕上

输入处理

用户的输入包含各种各样的信息，例如键按键信息、鼠标移动单机双击信息、甚至游戏手柄的按键信息等，这些信息通常是通过事件队列存放的，在每次运营游戏主循环中的代码时，程序都需要从事件队列中取出需要的信息进行处理，游戏编程中的输入处理与此类似，每一帧里，程序都会收到各种输入事件，并将它们按顺序存放在一个事件队列中，程序会不停的检查这个队列，当程序关注的事件发生时， 程序就会运行相应的代码来发射炮弹

游戏AI角色

AI能够赋予游戏更多的乐趣，在工程角度讲，游戏AI并不是越复杂就越好，而是能够满足游戏的需要，AI领域有一个黄金法则，搜索和知识是相关联的，当你拥有更多的知识，就需要更少的搜索，当你拥有更少的知识，你就需要更多的搜索，在比较早的《吃豆人》游戏中，有个4个追逐玩家的幽灵角色，其设置相当简单，追逐玩家的路线都是通过硬编码的规则确定好的，有的直接追逐玩家，有的是占领某个交通要道，有的是随机选择某条通道，这其实是一个简单的设计，但当他们组合到一起的时候让玩家感觉很智能，简单的规则当中包含相当丰富的游戏对抗知识

有的时候，简单的随机方法或者贪心算法就可以模拟出一个不错的NPC，在游戏中常用的AI算法有深度强化学习、遗传算法和蒙特卡罗树搜索，其中深度强化学习是深度学习与强化学习相结合产物，它集成了深度学习在函数拟合上的强大能力，以及强化学习基于环境反馈进行试错和决策的能力，深度强化学习可用来解决现实场景中的复杂问题；遗传算法是计算数学中用于解决最优化问题的搜索算法，是进化算法的一种，进化算法是借鉴进化生物学中的一些原理发展而来，这些现象包括遗传、突变、自然选择等；蒙特卡罗树搜索是一种用于决策过程的启发式搜索算法，常用于棋牌类等即时电子游戏和不确定性游戏中