基于unity3d和leap motion的拼图游戏

最近用unity3d引擎做了一个拼图游戏，会分几次写完，以此作为总结。本文基本查找了网上能查到的所有资料作为参考。也算是大家节省了时间。

目前只完成了拼图部分，leap motion手势控制部分会在后续完成，不过说实话不太看好LM。

项目资源来自 cube454517408 http://blog.youkuaiyun.com/cube454517408/article/details/7907247，不过玩法不同，玩法与小夭 http://game.ceeger.com/forum/read.php?tid=2852相同。我也重写了前者的程序，部分实现思路不同，两个游戏的工程在本文完成后都会打包上传。

http://download.youkuaiyun.com/detail/smilingeyes/8234627

首先是整个游戏需要的模块。

一个拼图游戏大致需要如下几个控制模块：碎片显示，碎片随机打乱，随机排序后碎片顺序的合法性检查，移动控制，拼图是否完成的检查。

游戏实现的思路为，建立N*N个plane，通过控制每个plane的材质球贴图偏移形成碎片，最后一个plane使用透明贴图。使用数组纪录每个碎片的偏移位置，和碎片的排列顺序。移动碎片时，plane位置不发生变化，变化的是此plane贴图的偏移（详见第一部分碎片显示）。

一、碎片显示。

此部分可以有几种选择，第一个就是将每部分碎片单独做成图片，比如这个

http://tieba.baidu.com/p/2053275362   好处是处理比较方便，可以使用GUI处理，缺点是每个图片都需要前期处理，而且由于前期分片的份数固定，游戏难度不能随意调整，除非每个图都准备很多不同难度的分割后的小图。

第二是使用NGUI中的Atlas，对图集中的sprite信息进行重定义。具体参考小夭的程序。其中用到了UISprite类中的outer结构体，outer记录了sprite在图集中的位置信息。但是在NGUI3.6版本中outer已经不是UISprite的成员变量，是否还能用文中的方法进行修改没有尝试，如果有人尝试请留言告知，在此谢过。

第三是在材质球中设置纹理偏移和缩放，具体做法参考上面cube454517408的帖子。本人也是用的此种方法。

第二和第三种实现方法的好处是可以随意调整图片分成的份数，因此可以很方便的调整游戏难度。

<span style="font-size:18px;">	Vector2 offset;				\\记录每一块碎片的偏移
	offset.x = origin.x + piecesLength * j; 
	offset.y = origin.y - piecesLength * i;
	temp.transform.localPosition = new Vector3 (offset.x*10f,offset.y*10f);
	texOffset[k].x = j*transform.localScale.x/row;	\\计算纹理偏移
	texOffset[k].y = (row-1-i)*transform.localScale.x/row;
	temp.renderer.material.mainTextureOffset = texOffset[k];	\\设置纹理偏移
	temp.renderer.material.mainTextureScale = new Vector2(transform.localScale.x/row,transform.localScale.x/row);		\\设置纹理缩放</span>

因为图源为正方形，所以只考虑了将其分为N*N块的分法，因此偏移和缩放的计算较为简单。

	void Display()
	{
		for (int i = 0; i < pieces.Length; i++) {
			pieces[i].renderer.material.mainTextureOffset = texOffset[squence[i]];
			pieces[i].renderer.enabled = isReander[squence[i]];
		}
	}

void Update ()的最后调用Display()，isRender数组保存了该碎片贴图是否显示，texOffset数组保存了每个碎片贴图的偏移位置。

碎片显示部分就这么多内容，下面是碎片打乱算法。

二、碎片打乱算法

这里有两种不同的思路，第一种是小夭采用的，将正确排列的碎片随机移动若干次，以达到打乱碎片顺序的目的，该方法的好处是，用这种方法生成的随机序列一定可以还原，缺点是实现起来较为复杂。具体实现见小夭的文章。

第二种思路是采用洗牌算法，使用一个数组保存第N个碎片的纹理偏移，从第一个碎片开始与随机一个碎片交换内容，直到数组结束。算法实现起来比较简单，但是并不一定保证可以正确还原。

	void Shuffle()
	{
		Random.seed = System.Environment.TickCount;
		for (int i = 0; i < squence.Length - 1; i++) {  
			int temp = squence[i];  
			int randomIndex = Random.Range(0, squence.Length-1);  
			squence[i] = squence[randomIndex];  
			squence[randomIndex] = temp;  
		}  
	}

三、逆序和检验

通过洗牌算法得到的随机序列，并不一定可以还原成初始的顺序，这是因为在洗牌时改变了数组的逆序和。参加百度百科（不可还原的拼图）……http://baike.baidu.com/link?url=2ajCBRlh6Ox1I1SPK8gEayd-aAaCITNNQjVSA09qDHDLXZM9Ndrp-thdWdjg-Xt_sRk3PCABt-3LUPDKfTZDy_

lemene对此进行了证明，喜欢数学证明的同学请见 http://www.cppblog.com/lemene/archive/2007/10/04/33405.html

shaomn的讲解比较容易明白，http://blog.sina.com.cn/s/blog_4ed8b87701011c6x.html

对于数组squence[],定义其逆序和为sum += (i - j) * (squence [i] - squence [j]) > 0 ? 0 : 1;对于初始序列其逆序和为0，左右移动碎片时sum不变，上下移动时sum +2、-2或不变，但是无论怎样移动，逆序和奇偶性是不变的。因此在洗牌算法之后，检验数组逆序和是否为偶数即可。

	bool Check()
	{
		int sum = 0;
		for (int i = 0; i < squence.Length; i++)
			for (int j = 0; j < i; j++)
				sum += (i - j) * (squence [i] - squence [j]) > 0 ? 0 : 1;	
		return sum % 2 == 1;
	}

四、移动控制

移动控制有两种思路，第一种是鼠标点击想要移动的碎片，检测碎片周围是否有空位置，如果有交换位置。第二种是按方向键，检测空位置周围是否有可以向按键方向移动的碎片，如果有交换位置。完全可以同时实现，本文只实现了第二种，因为要结合leap motion，第二种操作方式和手势控制比较接近。

		if (Input.GetKeyDown ("left")) {
			MoveLeft();
		}
		if (Input.GetKeyDown ("right")) {
			MoveRight();
		}
		if (Input.GetKeyDown ("down")) {
			MoveDown();
		}
		if (Input.GetKeyDown ("up")) {
			MoveUp();
		}

其他移动函数与之类似，不一样的是判断条件。首先找到空白碎片（也就是开局时最后一个碎片）当前在的碎片队列中的顺序，将之与要移动的碎片交换在队列中的位置。

	void MoveLeft()
	{
		int last,temp;
		last = FindLastPiece();
		if(last%row < row-1)
		{
			temp = squence[last];
			squence[last] = squence[last+1];
			squence[last+1] = temp;
		}
	}

	int FindLastPiece()
	{
		int i=0;
		while(squence[i]!=squence.Length-1)
		{
			i++;
		}
		return i;
	}

使用leap motion进行手势控制在实现时采用了比较简单的逻辑，只适用于本游戏，如果同时需要进行其他手势的判断则需要设计其他的约束条件。此处逻辑为判断手掌移动速度，超过某个方向的最大速度则判断为使碎片向该方向移动。leap motion 与unity结合开发的设置不再介绍。为了减少误判，设置了一个控制是否启用手势控制的变量update，在检测到手势的0.5s内暂停手势控制。

		Leap.Hand hand = LeapControl.Hand; 
		
		if (hand != null && update) {
		
			if (hand.PalmVelocity.x > minVelocity)
			{
				MoveRight();
				update = false;
				Invoke("SetUpdate",0.5f);
			}
			if (hand.PalmVelocity.x < -minVelocity)
			{
				MoveLeft();
				update = false;
				Invoke("SetUpdate",0.5f);
			}
			if (hand.PalmVelocity.y > minVelocity)
			{
				MoveUp();
				update = false;
				Invoke("SetUpdate",0.5f);
			}		
			if (hand.PalmVelocity.y < -minVelocity)
			{
				MoveDown();
				update = false;
				Invoke("SetUpdate",0.5f);
			}
		} 

五、游戏结束检测

在每次移动过后，检测是否完成。

	bool Finish()
	{
		int i=0;
		while (i < squence.Length && i == squence[i]) 
		{
			i++;
		}
		if (i == squence.Length) {
			Debug.Log("finish!");
						return true;
				} else
						return false;
	}