【文章內容簡介】 ................................................................................... 12 表 游戲的運行平臺 ............................................................................................ 12 ? 概述 連連看游戲簡介 電腦游戲在人類的發(fā)展史中一直扮演著極其重要的角色，尤其是在工作日趨緊張、經濟不斷發(fā)展的現代社會中，電腦游戲已經不是傳統(tǒng)意義中孩子的專利。伴著游戲產業(yè)日益壯大，現代人類日常生活中經常用游戲來休閑娛樂，游戲市場有很大的潛力，很多國家都對游戲市場十分重視。 游戲大致分為兩大類，即單機游戲（ Console Game）和網絡游戲（ Online Game）。所謂單機游戲指僅使用一臺計算機或者其它游戲平臺就可以獨立運行的 電子游戲 。如 Windows 操作系統(tǒng)自帶的紙牌、掃雷等小游戲程序，這一類游戲操作簡單，難度比較低，對硬件的環(huán)境要求不高。而網絡游戲又稱 “ 在線游戲 ” ，簡稱 “ 網游 ” 。指以 互聯(lián)網 為傳輸媒介，以 游戲運營商 服務器和用戶計算機為處理終端，以游戲客戶端軟件為 信息交互 窗口的旨在實現娛樂、休閑、交流和取得虛擬成就的具有可持續(xù)性的個體性多人在線游戲。 連連看游戲就是很經典的小游戲。連連看來源于街機游戲 “ 四川麻將 ” 和“ 中國龍 ” ，是給一堆圖案中的相同圖案進行配對的簡單游戲， 2021 年，一個叫做朱俊的網友將這種形式搬到了 PC 上，立刻成為辦公一族的新寵，并迅速傳遍了世界各地 [1]。飽受工作壓力的人們沒有太多的時間進行復雜的游戲，而對于這種動動鼠標就能過關的游戲情有獨鐘。之后村子的連連看風靡版，阿達的連連看奧運版，連連看反恐版，還有敏敏連連看，水晶連連看等遍地開花，造就了一個連連看的新世界。連連看游戲規(guī)則簡單，在一個擺放了游戲牌的棋盤內，只要將相同花色的兩個游戲牌 用三根以內的直線連在一起就可以消除，在規(guī)定的時間內消除了棋盤內的所有游戲牌，即可獲得游戲勝利，否則游戲失敗。 連連看游戲并沒有絢爛的畫面和龐大的場景，操作簡單，對硬件和環(huán)境要求不高，但是卻變化無窮，容易上手，男女皆宜，節(jié)奏很快，令人上癮。適度游戲，不僅能增強思維能力，提高智力，鍛煉眼力，還能起到健腦益智的效果。局域網連連看對戰(zhàn)這樣的智力游戲也被人們所接受，從而連連看從棋盤也走向了網絡，局域網連連看對戰(zhàn)不限制地點的模式深受連連看愛好者的喜愛。連連看游戲上手極其簡單，但是要熟練地掌握其中的操作與圖案消除技巧，難 度卻不低，其普及程度也是非常高。連連看游戲很快成為家喻戶曉的大眾游戲之一，也成為電腦游戲發(fā)展史上的一個經典。由于連連看游戲具有的數學性、動態(tài)性與知名度，也經常拿來作為程序設計的練習題材。傳統(tǒng)的連連看游戲的最初運行界面如圖 所示。 圖 傳統(tǒng)連連看游戲運行界面 狀態(tài)空間搜索簡介 狀態(tài)是指在系統(tǒng)中決定系統(tǒng)狀態(tài)的最小數目的變量的有序集合。而所謂狀態(tài)空間也叫做解空間，是指該系統(tǒng)的全部可能狀態(tài)的集合 [2]。狀態(tài)空間搜索就是通過在狀態(tài)空間中的初始狀態(tài)出發(fā)，按照一定的順序和條件對空間中的狀態(tài)進行遍歷，最終找到目標狀態(tài) [2]。由于求解問題的過程中分枝有很多，主要是求解過程中求解條件的不確定性，不完備性造成的，使得求解的路徑很多這就構成了一個圖，稱為狀態(tài)空間。問題的求解實際上就是在這個圖中找到一條路徑可以從開始到結果。這個尋找的過程就是狀態(tài)空間搜索。 狀態(tài)空間搜索廣泛應用于優(yōu)化問題中，如經典的 “ 01 背包問題 ” 、 “ 旅行商問題 ” 、 “ 迷宮問題 ” 、 “ 最大團問題 ” 、 “ n 皇后問題 ” 等，在計算機求解的過程中，都需要進行狀態(tài)空間 搜索。 狀態(tài)空間至少包含問題的一個最優(yōu)解。如對于有 n 種可選物品的 01 背包問題，其解空間由長度為 n 的 01 向量組成，該解空間包含了對變量所有可能的 01 賦值。如當 n=3 時，其解空間為 {(0,0,0), (0,0,1), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1)}，這個解空間可以用一顆完全二叉樹來表示，如圖 所示。可以把解空間看作樹或者圖的形式，葉節(jié)點表示一個可能的解，從根節(jié)點到葉節(jié)點的任一路徑表示解空間的一個元素。 圖 僅 3 個物品的 01 背包問題的狀態(tài)空間樹 面向對象方法簡介 隨著軟件形式化方法及新型軟件的開發(fā)，傳統(tǒng)的軟件工程方法的局限性逐漸暴露出來 [3,4]。傳統(tǒng)的軟件工程方法是面向過程的，將數據和處理過程分離，增加了軟件開發(fā)的難度。由于問題空間與解空間的模型、描述方式的不同，它們之間存在著復雜的轉換過程，尤其對于復雜系統(tǒng)及普遍存在的需求變化，就更難適應。同時，傳統(tǒng)的軟件工程方法難于支持軟件復用。 面向對象的方法則是將軟件系統(tǒng)看作一系列離散的解空間對象的集合，并使問題空間的對象與解空間對象盡量一致，這些解空間對象相互 之間發(fā)送消息而相互作用，從而獲得問題空間的解 [3,4]。這樣，問題空間與解空間的結構、描述的模型十分一致，減少了軟件系統(tǒng)開發(fā)的復雜度，使系統(tǒng)易于理解和維護。 如果是按照以下 4 個概念設計和實現的系統(tǒng)，稱為是面向對象的，即：面向對象 =對象 +類 +繼承 +通信 [3,4]。 面向對象編程 （ Object Oriented Programming， OOP， 面向對象程序設計 ）是一種計算機編程架構。面向對象程序設計的一些顯著的特性包括 [3,4]： 1．程序設計的重點在于數據而不是過程； 2．程序被劃分為所謂的對象； 3．數據結構為表現對象的特性而設計； 4．函數作為對某個對象數據的操作，與數據結構緊密的 結合在一起； 5．重要數據被隱藏起來，不能為外部函數訪問； 6．對象之間可以通過函數溝通； 7．新的數據和函數可以在需要的時候輕而易舉的添加進來； 8．在程序設計過程中遵循由下至上（ bottomup）的設計方法。 論文內容與結構 本章為第 1 章，即緒論部分，本章之后，各章安排如下。 第 2 章，標題為 “ 面向對象分析與設計 ” ，闡述待開發(fā)的連連看游戲的面向對象分析與設計過程，包括用例建模、活動圖建模、對象狀態(tài)建模、對象交互建模、類圖建模，并詳細介紹了游戲中類的設計。 第 3 章，標題為 “ 算法設計 ” ，重點闡述分 支限界法對兩張游戲牌進行“ 尋路 ” 的算法，來判斷兩張游戲牌能否消去，同時給出了自動找出一對能消去的游戲牌、游戲牌重新排列、隨機發(fā)牌、處理選中游戲牌、服務端套接字處理數據包、客戶端套接字處理數據包等主要過程的算法設計。 第 4 章，標題為 “ 面向對象實現 ” ，闡述待開發(fā)的連連看游戲的面向對象實現過程，并給出編程時使用到的具體技術，如： Windows GDI 雙緩沖、Socket套接字編程。 結論部分，總結開發(fā)出來的連連看游戲系統(tǒng)的特點，并論證面向對象方法和分支限界算法思想在連連看游戲開發(fā)的可行性，并分析了開發(fā)出的連連看游戲的優(yōu)勢和不足。 ? 面向對象分析與設計 用例圖建模 用例建模與用例圖的概念 用例建模是用于描述一個系統(tǒng)的功能（即系統(tǒng)應該做什么）的建模技術，用例建模不僅用于獲取新系統(tǒng)的客戶需求，還可以作為對已有系統(tǒng)進行升級時的指南。建立用例模型的目的是為了尋找需求規(guī)約，需要通過開發(fā)者和客戶之間進行多次交互完成。 用例模型（ Use Case Model） [4]是表達系統(tǒng)外部事物（執(zhí)行者）與系統(tǒng)之間交互的可視化工具。一個系統(tǒng)的用例模型由若干用例圖組成，主要用于需求分析階段，它的建立是系統(tǒng)開發(fā)者和用戶反復討論的結果，表明了開發(fā)者和用戶對需求規(guī)格說明達成的共識。用例模型驅動了需求分析之后各階段的開發(fā)工作，不僅在開發(fā)過程中保證了系統(tǒng)所有功能的實現，而且被用于驗證和檢測所開發(fā)的系統(tǒng)，從而影響到開發(fā)工作的各個階段。用例圖的主要成分有用例、執(zhí)行者和系統(tǒng)，它用簡單的圖符準確地描述了執(zhí)行者與系統(tǒng)的交互情況以及系統(tǒng)的功能。在用例模型中，功能以用例來表示，每個用例指明了一個完整的功能 。系統(tǒng)由若干用例組成，系統(tǒng)的邊界定義了一個系統(tǒng)所具有功能。通過執(zhí)行者與系統(tǒng)中的用例進行交互，具體描述系統(tǒng)是如何提供這些功能來完成相應的服務的[4]。用例模型的步驟包括 [4,5]：定義系統(tǒng)，尋找執(zhí)行者和用例，描述用例，定義用例之間的關系，最后確認模型。 用例圖（ Use Case Diagram） [4,5]描述了各種外部執(zhí)行者與系統(tǒng)所提供的用例（ use case）之間的連接。在用例圖中標識用例名和執(zhí)行者名，用例圖中使用連線描述執(zhí)行者和用例之間的關系。用例與用例之間也可以發(fā)生聯(lián)系 —— 通過它們之間的連線表示，并在連 線附近用文字描述聯(lián)系的內容。執(zhí)行者（ actor）[4,5]是指在系統(tǒng)外部與系統(tǒng)交互的人或其他系統(tǒng)，他以某種方式參與系統(tǒng)內用例的執(zhí)行。 “ 與系統(tǒng)交互 ” 是指執(zhí)行者向系統(tǒng)發(fā)送消息，或從系統(tǒng)那里接收消息，或與系統(tǒng)交換信息。 游戲的用例圖 待開發(fā)的連連看局域網對戰(zhàn)游戲系統(tǒng)，支持單人游戲，也支持在一臺機器上或者局域網不同的兩臺機器上最多有兩個玩家同時游戲，但這兩個玩家的性質完全相同，因此處于系統(tǒng)邊界之外的參與者只有一個，就是玩家。而系統(tǒng)需要提供單人游戲模式、局域網雙人對戰(zhàn)模式，這顯然是處于系統(tǒng)內。 玩家通過選 擇游戲模式，與 “ 進行單人游戲 ” 用例、 “ 進行局域網雙人對戰(zhàn) ” 用例這兩個用例進行交互。在進行局域網雙人對戰(zhàn)時，首先要設置局域網連接，因此 “ 局域網連接 ” 用例應作為 “ 局域網雙人對戰(zhàn) ” 用例的擴展用例。 連連看局域網對戰(zhàn)游戲的用例圖，如圖 所示。 圖 連連看局域網對戰(zhàn)游戲用例圖 用例說明 獲得用例圖后，至少要給出于執(zhí)行著直接關聯(lián)的類的描述。下面將給出“ 進行單人游戲 ” 用例、 “ 進行局域網雙人對戰(zhàn)游戲 ” 用例、 “ 設置局域網連接 ” 用例的用例，與其有關聯(lián)的擴展用例和包含用例、子用例將會在這三個用例中一并描 述。 “ 進行單人游戲 ” 用例的用例描述如表 所示。 表 “進行單人游戲 ” 用例的用例描述 名稱 描述 用例名稱 進行單人游戲 執(zhí)行者 玩家 目的 在單價模式下進行游戲 類型 基本的、主要的 過程描述 1．選擇 “ 游戲 ” 菜單中的 “ 開始單人游戲 ” 選項，啟動開始單人游戲。 2．在棋盤內除了最上方和最下方兩行，最左邊和最右邊一列，其余每一個位置隨機擺一張花色的游戲牌，每一種花色的游戲牌出現的次數必須是偶數，并且滿足存在一對能夠消去的游戲牌（花色相同、存在一條拐彎次數不超過 2 的路徑），啟動計時器的秒數，游戲開始。 3．每隔 1 秒鐘，計時器自動減 1，如果時間耗盡，轉 14； 4．如果玩家用鼠標選中一張游戲牌，轉 5，否則轉 3； 5．搜索玩家上一次選中的并且未消去的游戲牌，如果不存在玩家上一次選中的并且未消去的游戲牌，轉 12，否則，轉 6； 6．如果玩家當前選中的游戲牌和上次選中的并且未消去的游戲牌不是同一張游戲牌，轉 7；否則，轉 13； 7．判斷當前選中的游戲牌和上次選中的并且未消去的游戲牌能否消去，如果不能，轉 8，如果能，轉 9； 8．將玩家上一次選中的并且未消去的游戲牌取消選中，將當前選 中的游戲牌指為選中狀態(tài)，并罰時 4秒鐘，轉 3； 9．將當前選中的游戲牌指為選中狀態(tài)，消去這一對游戲牌，并加時 2 秒鐘，轉 11； 10．如果棋盤內所有的游戲牌都被消去，轉 15，否則，轉 14； 11．如果不存在一對能夠消去的游戲牌，則在原有位置重新擺放未消去的游戲牌，直到存在一對能夠消去的游戲牌，轉 3； 12．將當前選中的游戲牌置為選中狀態(tài)，轉 3； 13．將上一次選中的并且未消去的游戲牌置為未選中狀態(tài)，轉 3； 14．游戲失敗，則給出相應的失敗信息提示，轉 16； 15．游戲勝利，則給出相應的勝利信息提示； 16．游戲結束。 “ 進行局域網雙人對戰(zhàn)游戲 ” 用例的用例描述如表 所示。 表 “進行局域網雙人對戰(zhàn)游戲 ” 用例的用例描述 名稱 描述 用例名稱 進行局域網雙人對戰(zhàn)游戲 執(zhí)行者 玩家 目的 在局域網雙人對戰(zhàn)模式下進行游戲 類型 主要的 過程描述 1．玩家選擇作為同時作為服務端和客戶端，還是僅作為客戶端。如果是同時作為服務端和客戶端的玩家，轉 2，否則轉 3； 2．服務端啟動局域網對戰(zhàn)模式，設置創(chuàng)建監(jiān)聽，等待客戶端連接，如果客戶端連接上服務端，轉 4； 3．客戶端啟動局域網對戰(zhàn)模式，進行連接服務端的操作，等待服務端啟動游戲； 4．服務端啟動游戲，在棋盤內除了最上方和最下方兩行，最左邊和最右邊一列，其余每一個位置隨機擺一張花色的游戲牌，每一種花色的游戲牌出現的次數必須是偶數，并且滿足存在一對能夠消去的游戲牌（花色相同、存在一條拐彎次數不超過 2的路徑），啟動計時器的秒數，游戲開始； 5．每隔 1 秒鐘，計時器自動減 1，如果時間耗盡，轉 14； 6．對每個玩家，執(zhí)行下述步驟： 7．如果某一個玩家用鼠標選中一張游戲牌，轉 8； 8．搜索玩家上一次選中的并且未消去的游戲牌，如 果不存在玩家上一次選中的并且未消去的游戲牌，并將當前狀態(tài)通過數據包發(fā)送給服務端，服務