【正文】 Android 游戲人工智能算法的研究 游戲中的人工 智能（ Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱 AI），是指用來控制游戲中各種活動(dòng)對(duì)象行為的邏輯。 雖然目前手機(jī)硬件平臺(tái)相比以前有了較大的發(fā)展和進(jìn)步，但是對(duì)于一些復(fù)雜游戲圖形的處理仍然顯得有些“不給力”。 Android 平臺(tái)經(jīng)過 2 年的發(fā)展，通過移植其他平臺(tái)優(yōu)秀的游戲引擎也出現(xiàn)了多款游戲引擎。在 Android SDK 附帶 Android Emulator，是一個(gè)運(yùn)行在 PC端的手機(jī)模擬器，在開發(fā)中可以使用這個(gè)模擬器來運(yùn)行自己編寫的應(yīng)用程序。 Dalvik 虛擬機(jī)依賴于 linux 內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。 運(yùn)行時(shí) 每一個(gè) Android 應(yīng)用程序都在它自己的進(jìn)程中運(yùn)行，都擁有一個(gè)獨(dú)立的 Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。所有的應(yīng)用程序都是使用 JAVA 語言編寫的。 Android SDK 的預(yù)覽版提供了必需的開發(fā)工具和應(yīng)用程序接口，基于這些，我們就可以使用 Java 編程語言在Android 平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用程序了 [15]。 IPhone 上的街頭霸王、刺客信條等游戲就使用到了多點(diǎn)觸控這一功能。 可見手機(jī)游戲已經(jīng)從單一內(nèi)容到多元內(nèi)容，從簡(jiǎn)單畫面和音樂進(jìn)入到了復(fù)雜的多媒體效果之中。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在手機(jī)的功能也越來越多，越來越強(qiáng)大。手機(jī)在通訊功能以外的綜合附加值越高，加之便攜的特性，使得人們對(duì)手機(jī)的依賴性越強(qiáng) [12]。 完成畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)答辯。 應(yīng)用擬采用 Java 實(shí)現(xiàn)，模塊化結(jié)構(gòu)，獨(dú)立開發(fā)各個(gè)功能模塊，盡量降低各模塊之間的 耦合，在各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建靈活方便的UI 界面。在 Android 平臺(tái)中相對(duì)傳統(tǒng)的手機(jī)系統(tǒng)， Android 系統(tǒng)提供多種傳感器的調(diào)用接口。 解決游戲人工智能的解決方案，吃豆人游戲中，地圖尋路問題并非如此簡(jiǎn)單，必須考慮多方面的因素，比如游戲地圖的文件結(jié)構(gòu)、是否可通以及目標(biāo)點(diǎn)所在的磚塊是否可通等。 深入理解 Android 系統(tǒng)的 Dalvik虛擬機(jī)工作機(jī)制。 （ 5）人機(jī)交互界面的友好性。 （ 4）游戲人工智能算法的實(shí)現(xiàn)。 （ 3）游戲動(dòng)畫中 的碰撞檢測(cè)問題?；诖宋覍⑸钊胙芯?J2ME 中 Sprite 類在 Android 平臺(tái)上移植和使用的可能性。提升游戲的可玩性，吸引更多用戶使用游戲。本模塊的主要解決 Android 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題。 本模塊主要解決游戲引擎的實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用多種手機(jī)內(nèi)置傳感器進(jìn)行游戲控制和游戲的人工智能的問題，實(shí)現(xiàn)該模塊能使用戶得到更好的動(dòng)畫體驗(yàn)和游戲操控體驗(yàn)，明顯提升游戲的用戶好感動(dòng)和實(shí)用性。 基本框架 首先基于 Android 平臺(tái)特性，把 本應(yīng)用主要?jiǎng)澐譃槲宕竽K分別為：程序控制界面、數(shù)據(jù)持久化模塊，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，游戲邏輯模塊，游戲音效模塊。設(shè)計(jì)一個(gè)基于 Android 平臺(tái)的吃豆人的游戲應(yīng)用。 雖然 Android 系統(tǒng)前景廣闊，但是基于該平臺(tái)的手機(jī)游戲開發(fā)也面臨著各種問題。 此外，幾乎每一個(gè) Android 手機(jī)用戶都是游戲的需求者，都是潛在的顧客，現(xiàn)今 的 1000 多萬 Android 用戶不過是冰山一角，另根據(jù) IDC 機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)在 2020 年Android 手機(jī)用戶將達(dá)到 6800 萬，所以 Android 手機(jī)游戲的需求也將不斷擴(kuò)充。 Android 設(shè)備數(shù)量的持續(xù)增長使得這個(gè)市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)游浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)論文 開題報(bào)告 5 戲的需求越來越大。在 Google Market（一個(gè)谷歌針對(duì) android 系統(tǒng)用戶所開發(fā)的應(yīng)用商場(chǎng)）上已經(jīng)有過萬的企業(yè)應(yīng)用辦公套件。 Twiter,Myspace 等國外知名社交類網(wǎng)站都已經(jīng)推出手機(jī)版。例如手機(jī)定位，導(dǎo)航服務(wù) [7]。根據(jù) iResearch 艾瑞市場(chǎng)咨詢整理的國外數(shù)據(jù)顯示，全球手機(jī)游戲市場(chǎng)的收入規(guī)模在 2020 年達(dá)到了102 億美元， 2020 年達(dá)到 520 億美元 [6] 。但國內(nèi)外對(duì)手機(jī)應(yīng)用的需求方向是大致相似的，主要集中在信息服務(wù)，娛樂，學(xué)習(xí)這些方面。 OPhone 平臺(tái)采用開源的 Linux 作為系統(tǒng)內(nèi)核，借鑒并兼容 Android 平臺(tái)，集成靈活高效的 Java 應(yīng)用框架，充分借鑒當(dāng)下主流手機(jī)操作系統(tǒng)所具有的良好用戶體驗(yàn)，提供了一套完整的電話解決方案和各類移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決方案 [4]。目前國內(nèi)還沒有自主研發(fā)并商品化的手機(jī)操作系統(tǒng)。就像其基于的 Mac OS X 操作系統(tǒng)一樣，它也是以 Darwin 為基礎(chǔ)的?，F(xiàn)在流行的 Symbian 系統(tǒng)有以下四個(gè)版本，分別為 S S60(第二版）、 S60（第三版）、S60（第五版）。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外手機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀 目前國外各軟硬件廠商已經(jīng)推出過 多款手機(jī)操作系統(tǒng)。手機(jī)游戲潛在的市場(chǎng)比其他任何平臺(tái)，比如 PlayStation 和 GameBoy 都要大。低層以 Linux 核心工作為基礎(chǔ)，只提供基本功能；其他的應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，以 Java 作為編寫程式的一部分[1]。急需要大量的相關(guān)技術(shù)和人員的投入。目前為止國內(nèi)已經(jīng)有很多 Android 系統(tǒng)的用戶。目前國內(nèi)最常見的移動(dòng)系 統(tǒng)平臺(tái)有Symbian， iPhone， Windows Phone 以及當(dāng)下正在逐步興起的 Android。但是對(duì)于 Android 系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)在國內(nèi)仍然屬于起步和探索階段。它采用了軟件堆層（ Software stack，又名以軟件疊層）的架構(gòu)，主要分為三部分。在除美國之外的各個(gè)發(fā)達(dá)國家， 手機(jī)用戶都比計(jì)算機(jī)用戶多。所以希望通過這篇論文的研究，展示我這一年多來學(xué)習(xí)與實(shí)踐的成果，給本科四年的學(xué)習(xí)交上一份圓滿的答卷。 Symbian 是為手機(jī)而設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，它是一個(gè)實(shí)時(shí)性，多任務(wù)的純 32 位嵌入式的操作系統(tǒng)，具有低能耗，內(nèi)存占用較少等特點(diǎn)。它主要是給 iPhone、 iPod touch以及 iPad 使用。 相對(duì)國外手機(jī)系統(tǒng)百花齊放的局面，國內(nèi)手機(jī)操作系統(tǒng)則處于剛起步的階段。 在 2020 年 8 月，由中國移動(dòng)所主導(dǎo)開發(fā) OPhone 平臺(tái)面世。EDGE 是一種從 GSM 到 3G 的過渡技術(shù) )[5]這種傳輸速度僅能達(dá)到 384KB/秒的 過渡技術(shù)而欣喜的時(shí)候，國外早已開始試行 HSDPA（高速下行分組接入 ,是一種移動(dòng)通信協(xié)議，亦稱為 ）這種 技術(shù)，傳輸速度更可達(dá)到驚人的數(shù)兆每秒，而基于其上所開發(fā)的延伸功能更是數(shù)不勝數(shù)，所以國內(nèi)外手機(jī)應(yīng)用也存在的較大的差異。各類傳統(tǒng) PC 游戲廠商也已進(jìn)入手機(jī)領(lǐng)域。 其他方面較為熱門的有基于地理位置的信息服務(wù)（ Location Based Service LBS）它是通過電信移動(dòng)運(yùn)營商的無線電通訊網(wǎng)絡(luò) (如 GSM網(wǎng)、 CDMA 網(wǎng) )或外部定位方式 (如 GPS)獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息 (地理坐標(biāo)，或大地坐標(biāo) )，在GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng) )平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。國外最大的社交 Fackbook 也已經(jīng)傳出正在進(jìn)行針對(duì)手機(jī)的產(chǎn)品的研發(fā)。 手機(jī)辦公類軟件在手機(jī)上也正日趨完善，在手機(jī)上編輯查看各類文檔已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在 android 平臺(tái)上的 QuickOffice 就是這樣的軟件。而隨著技術(shù)的發(fā)展手機(jī)終端的特性使其具備了地理位置、重力感應(yīng)、觸摸控制等固定終端所不具備的特性，更容易開發(fā)出極具創(chuàng)意的游戲產(chǎn)品。因此，絕大多數(shù)種類的游戲都具備傳染性與普適性，每一個(gè)售出的游戲都像一個(gè)火種，將會(huì)點(diǎn)燃周圍潛在玩家的激情，激情的火焰迅速蔓延，最終吞噬整個(gè)需求市場(chǎng)，當(dāng)然前提是開發(fā)的游戲是高質(zhì)量的。業(yè)內(nèi)由此預(yù)期， Android 平臺(tái)可能會(huì)在未來幾個(gè)月內(nèi)將躋身手機(jī)操作系統(tǒng)前三甲，并獲得亞軍的地位。 2．研究的基本內(nèi)容 根據(jù)近一年來學(xué)習(xí) Android 平臺(tái)游戲動(dòng)畫的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)在已有技術(shù)，基于游戲動(dòng)畫設(shè)計(jì)的基本原理。 解決這些在 Android 游戲開發(fā)中所共同面臨的問題，對(duì)于 Android 游戲的開發(fā)效率與 Android 游戲的質(zhì)量有著極大的幫助作用。 游戲邏輯模塊主要功能是負(fù)責(zé)游戲畫面的繪制，游戲中敵對(duì)怪物人工智能的實(shí)現(xiàn)，以及用戶輸入的控制的響應(yīng)（如鍵盤，導(dǎo)航鍵和屏幕輸入）。該模塊包含 XML 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、 XML 生成和 XML 數(shù)據(jù)解析。讓原本單機(jī)的游戲具有網(wǎng)絡(luò)競(jìng)賽的功能。所有計(jì)算機(jī)游戲的圖形的核心 都是動(dòng)畫，在 J2ME 手機(jī)游戲中， 以上版本提供了一個(gè)有助于游戲制作的開發(fā)包，該開發(fā)包核心為 Sprite，使用該類能夠簡(jiǎn)單管理動(dòng)畫角色的圖像 [9]。解決此問題主要解決在 Android 平臺(tái)中如何高效的對(duì)復(fù)雜的游戲地圖進(jìn)行存儲(chǔ)和解析，合理有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)提高游戲整體的效率極大地幫助。如何高效正確的進(jìn)行圖像的碰撞檢測(cè)將是我吃豆人游戲中解決的重點(diǎn)問題。在吃豆人游戲中，需要設(shè)計(jì)怪物主動(dòng)跟蹤玩家的人工智能算法，并且可 以通過參數(shù)對(duì)怪物的“聰明度”進(jìn)行調(diào)節(jié)。解決此問題可以為吃豆人游戲以及其他類似的動(dòng)畫游戲提供流暢的動(dòng)畫效果，實(shí)現(xiàn)游戲引擎同時(shí)也可以提高游戲動(dòng)畫的代碼復(fù)用率，提高游戲編程的效率。解決虛擬機(jī)垃圾回收時(shí)所造成的占用系統(tǒng)資源較大的問題，可以提高游戲的流暢性，提升用戶的游戲體驗(yàn)。 觸屏以及重力感應(yīng)器等操控方式的處理問題。深入國內(nèi)外 android 系統(tǒng)開發(fā)者社區(qū)，與一線開發(fā)者進(jìn)行交流，獲取更多信息與技術(shù)。吃豆人在運(yùn)動(dòng)過程中如果和怪物相遇那么吃豆人死亡；游戲提供多種道具，包括加分道具，怪物減速道具，生命道具，吃豆人吃到每個(gè)不同道具時(shí)根據(jù)道具的預(yù)定義行為進(jìn)行處理；吃豆人控制方式包括使用觸屏控制，軟鍵盤以及重力感應(yīng) 器；支持背景音樂，暫停等操作；支持全球排行榜；通關(guān)后地圖重新開始，不過每關(guān)的怪物增加為 4 個(gè)。 5．研究工作進(jìn)度計(jì)劃 2020 年第 7 學(xué)期 第 69 周 查閱文獻(xiàn) 第 1012 周 文獻(xiàn)綜述和外文翻譯 第 1215 周 撰寫開題報(bào)告 第 1617 周 程序設(shè)計(jì)與開發(fā) 2020 年第 8 學(xué)期 第 19 周 程序設(shè)計(jì)與開發(fā) 第 1012 周 撰寫畢業(yè)論文 第 1314 周 論文的答辯與修改 11 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文 獻(xiàn) 綜 述 （包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問題、參考依據(jù)等） 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述 12 Android 手機(jī)游戲開發(fā)研究現(xiàn)狀 1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 今天的手機(jī)不在是單純的通訊工具，已經(jīng)成為了集通訊、 PIM、音樂、電影、游戲娛樂等為一體的個(gè)人便攜終端。 手機(jī)游戲的出現(xiàn)，給手機(jī)和游戲市場(chǎng)帶來了新的活力，由于娛樂時(shí)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，手機(jī)游戲已經(jīng)成為大眾娛樂的又一新選擇。其制作公司僅在 Android 平臺(tái)的廣告收入就達(dá) 100 萬美元每月。如重力滾動(dòng)球的游戲就是根據(jù)手機(jī)重力感應(yīng)功能編寫而成。 Android 是一組面向移動(dòng)設(shè)備的軟件包（目前不僅限于移動(dòng)手機(jī)領(lǐng)域， Android 也已經(jīng)進(jìn)入其他嵌入式領(lǐng)域，如汽車中控臺(tái)， MP3/MP4 等），包含了一個(gè)操作系統(tǒng)，中間件和關(guān)鍵應(yīng)用程序。 圖 Android 系統(tǒng)架構(gòu)圖 浙江大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述 14 Android 會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括 客戶端， SMS 短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。任何一個(gè)應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊 (不過得遵循框架的安全性限制 )。 Android 包括了一個(gè)核心庫，該核心庫提供了 JAVA 編程語言核心庫的大多數(shù)功能。同時(shí)虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類都經(jīng)由 JAVA 編譯器編譯，然后通過SDK 中 的“ dx” 工具轉(zhuǎn)化成“ .dex” 格式由虛擬機(jī)執(zhí)行。 Android 游戲開發(fā)研究 Android 系統(tǒng)開發(fā)采用 JAVA 語言，使用 Google Android SDK 和 Eclipse IED進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。 經(jīng)過不斷的進(jìn)化，如今的手機(jī)游戲引擎已經(jīng)發(fā)展為由多個(gè)子系統(tǒng)共同構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，從建模、動(dòng)畫到光影、粒子特效，從物理系統(tǒng)、碰撞檢測(cè)到文件管理、網(wǎng)絡(luò)特性，還有專業(yè)的編輯工具和插件。特別是這些游戲引擎在處 理復(fù)雜圖形時(shí)效果始終不夠理想。采用 C++編寫雖然提高了代碼執(zhí)行的效率，但是增加了代碼編寫的時(shí)間，同時(shí)也給程序調(diào)錯(cuò)和移植帶來了巨大的問題。 在吃豆人應(yīng)用中路徑搜索是游戲 AI 的需要解決最基本的問題之一。 另外在游戲中經(jīng)常使用的 AI 算法還有遺傳算法，他是一種隨機(jī)的群體搜索算法 ,它是模擬達(dá)爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進(jìn)化過程的計(jì)算模型 ,是一種通過模擬自然進(jìn)化過程搜索最優(yōu)解的方法 [18]。研究以上游戲引擎能否滿足吃豆人游戲動(dòng)畫的需求，并且比較各個(gè)游戲引擎的性能。由于硬件的差異，導(dǎo)致程序的移植性不強(qiáng)，相同的程序在相同