Unity游戏制作（一）

Unity游戏制作（一）

实验内容

1. 编程实践：井字棋

实验环境

• Windows

• Unity 2020.3.18

技术日记

一、ECS框架

ECS，即 Entity-Component-System（实体-组件-系统） 的缩写，其模式遵循组合优于继承原则，游戏内的每一个基本单元都是一个实体，每个实体又由一个或多个组件构成，每个组件仅仅包含代表其特性的数据（即在组件中没有任何方法）。

一个使用ECS架构开发的游戏基本结构如下图所示：

二、实验部分

1.使用说明

新建tictactoe文件，然后直接把tictactoe.cs文件挂在主摄像头main camera即可。

2. 代码注释

本次实验，共设置了设置了七个函数，其功能分别如下

• ResetGame() ：初始化游戏参数

void ResetGame(){
        playersTurn = false;
        firstTurn = true;
        board = new string[rows, cols];
        playerScore = new int[rows + cols + 2]; 
        computerScore = new int[rows + cols + 2];
        winner = null;
        moves = 0;
}

将playersTurn设置为非玩家的回合、fisrtTurn设置为true，即启动游戏时为第一回合。初始化board，玩家分数playerScore和电脑分数computerScore，并把winner定义为空，moves移动步数定义为0。

• Start()：启动游戏

void Start(){
        ResetGame();
        delta = new Vector2Int[4] { new Vector2Int(-1, 0), new Vector2Int(0, -1), new Vector2Int(1, 0), new Vector2Int(0, 1) };
        screenCenterX = Screen.width / 2;
        screenCenterY = Screen.height / 2;
        boardWidth = rows * gridWidth + (rows - 1) * gridMargin;
        boardHeight = cols * gridHeight + (cols - 1) * gridMargin;

        boardX = screenCenterX - boardWidth / 2;
        boardY = screenCenterY - boardHeight / 2;
    }

首先调用ResetGame()函数初始化参数，然后设置好board和screenCenter的位置

• InRange()：判断行、列是否在正确的范围内

bool InRange(int row, int col){
        return row >= 0 && row < rows && col >= 0 && col < cols;
}

定义了const int rows = 3，const int cols = 3，因此此函数作用即判断行、列是否在正确的范围内。

• AddScore()：判断能否增加分数，如果可以的话记录分数增加。

void AddScore(int[] score, int row, int col){
        if (row == col){
            score[rows + cols]++;
        }

        if (row + col == rows - 1){
            score[rows + cols + 1]++;
        }

        score[row]++;
        score[rows + col]++;
        moves++;
        CheckBoard();
}

• GameBoard()：控制游戏面板，即主要程序，控制玩家和电脑的落子。

void GameBoard(){
        float boardWidth = rows * gridWidth + (rows - 1) * gridMargin;
        float boardHeight = cols * gridHeight + (cols - 1) * gridMargin;

        float boardX = screenCenterX - boardWidth / 2;
        float boardY = screenCenterY - boardHeight / 2;

        if(!playersTurn && winner == null){
            int row = -1, col = -1;
            if(firstTurn){
                row = Random.Range(0, rows);
                col = Random.Range(0, cols);
                firstTurn = false;
            }else{
                for(int i = 0; i < delta.Length; i++){
                    Vector2Int tmp = delta[i];
                    int r = Random.Range(i, delta.Length);
                    delta[i] = delta[r];
                    delta[r] = tmp;
                }

                for(int i = 0; i < delta.Length; ++i){
                    Vector2Int tryMove = delta[i] + playerLastMove;
                    int tryRow = tryMove.x;
                    int tryCol = tryMove.y;
                    if(InRange(tryRow, tryCol) && board[tryRow, tryCol] == null){
                        row = tryRow;
                        col = tryCol;
                        break;
                    }
                }

                if (row == -1 && col == -1){
                    for(int r = 0; r < rows; ++r){ 
                        for(int c = 0; c < cols; ++c){ 
                            if(board[r, c] == null)
                            {
                                row = r;
                                col = c;
                                break;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            playersTurn = !playersTurn;
            board[row, col] = "O";
            AddScore(computerScore, row, col);
        }

        for(int row = 0; row < 3; ++row){
            for(int col = 0; col < 3; ++col){
                float gridX = boardX + row * (gridWidth + gridMargin);
                float gridY = boardY + col * (gridHeight + gridMargin);

                bool clicked = GUI.Button(new Rect(gridX, gridY, gridWidth, gridHeight), board[row, col]);

                if(clicked && board[row, col] == null && playersTurn && winner == null){
                    board[row, col] = "X";
                    AddScore(playerScore, row, col);
                    playerLastMove = new Vector2Int(row, col);
                    playersTurn = !playersTurn;
                }
            }
        }
    }

• Controls()：控制标签的位置，给出提示信息。

    void Controls(){
        float controlWidth = boardWidth;
        float controlHeight = gridHeight;

        float statusTextX = boardX;
        float statusTextY = boardY - (gridHeight + gridMargin);

        float resetButtonX = boardX;
        float resetButtonY = boardY + rows * (gridHeight + gridMargin);

        if(GUI.Button(new Rect(resetButtonX, resetButtonY, controlWidth, controlHeight), "Restart")) {
            ResetGame();
        }

        string message;
        if(winner == null){
            message = playersTurn ? "Your turn" : "Computer's turn";
        }else{
            if(winner == "You"){
                message = winner + " win!";
            }else{
                message = winner + " wins!";
            }
        }
        GUI.Label(new Rect(statusTextX, statusTextY, controlWidth, controlHeight), message);
    }

游戏的标签部分，显示了“Restart”按钮和游戏信息message。

• CheckBoard()：判断是玩家赢还是电脑赢、还是打成平手

void CheckBoard(){
        for(int i = 0; i < playerScore.Length; ++i){
            if(playerScore[i] == rows){
                winner = "You";
            }

            if (computerScore[i] == rows){
                winner = "Computer";
            }
        }

        if (moves == rows * cols && winner == null){
            winner = "Nobody";
        }
    }

因为rows是个常量为3，因此当玩家的分数为3，则玩家获胜，否则电脑获胜，如果总步数达到了九步，且分不出胜负，则打成平手。

• OnGUI() ：游戏场景渲染之后调用的函数

void OnGUI(){
        GUI.skin = skin;
        GameBoard();
        Controls();
  }

实验总结

在完成本次实验中，一开始对井字棋游戏的代码编写没有思路，以为是通过防止2D方块完成。通过查找资料后，发现是通过写代码以及UI界面，并直接把.cs文件挂到主摄像头去，因此才完成代码的编写。