20162314 实验五 数据结构综合应用

20162314 实验五 数据结构综合应用

• 0 分析系统架构

• 我们本次团队项目设定为基于Android系统Java架构下的打飞机小游戏

• 游戏中所有模型的原型设定是精灵，因此不管是敌机还是战斗机都是精灵类，精灵类是所有类的父类

• 精灵类（Sprite）下有三个子类，一个是战斗机类，也就是玩家；一个是走直线的精灵类（AutoSprite），也就是对敌机的统称；还有一个是爆炸类，指的是敌机或战斗机被摧毁。

• 我所负责的是精灵类（Sprite）下的走直线的精灵类（AutoSprite）下的子弹类（Bullet）

精灵类（Sprite）

精灵类是所有其他用于绘制（frame）的类的基类。

整个游戏界面是建立在一张巨大的位图（Bitmap）上的，它的长度和宽度是设定就好的，位图由像素构成，基于像素即可建立笛卡尔直角坐标系。因此战斗机开始，走过，被摧毁爆炸的位置就可以确定，我们通过战斗机走过的距离来为玩家记成绩。

宽度变量是getWidth，高度是getHeight，x和y分别表示战斗机初始位置的横纵坐标，offsetX和offsetY分别表示战斗机爆炸时的位置的横纵坐标，由此可以计算出战斗机走过的总距离。

其中，战斗机的横坐标x到位图x坐标中心点的距离显然是x减去宽度的一半，同理y也是减去高度的一半。

 public void centerTo(float centerX, float centerY) {
        float w = getWidth();
        float h = getHeight();
        x = centerX - w / 2;
        y = centerY - h / 2;
    }

x是战斗机左边的长度，y是战斗机的高度，那么右边就是x加上宽度，到底部的长度就是y加上高度。

public RectF getRectF() {
        float left = x;
        float top = y;
        float right = left + getWidth();
        float bottom = top + getHeight();
        RectF rectF = new RectF( left, top, right, bottom );
        return rectF;
    }

有了java架构下的算法后，接下来的就是把背后的算法表现出来，也就是绘制出来，我们称画（draw）到布（Canvas）上。

Draw需要三部分，游戏开始前的状态beforeDraw，游戏进行中的onDraw和游戏结束后的afterDraw。每部分都需要三要素布（Canvas），Paint（漆）和游戏视图（gameView）。

public final void draw(Canvas canvas, Paint paint, GameView gameView) {
        frame++;
        beforeDraw( canvas, paint, gameView );
        onDraw( canvas, paint, gameView );
        afterDraw( canvas, paint, gameView );
    }

onDraw需要三个判定条件以确定是在游戏中，战斗机未被摧毁（！destroyed，位图bitmap不为空null，可见状态getvisible）

Draw将精灵Sprite绘制到布Canvas上。

摧毁类包含敌机被摧毁和战斗机被摧毁，摧毁后则位图bitmap为空。

public boolean isDestroyed() {
        return destroyed;
    }

    public int getFrame() {
        return frame;
    }

走直线的精灵类（AutoSprite）

敌机类，只能沿直线直上直下。

其速度为每帧移动的像素数，敌机的速度设定为2，即每帧移动的像素数==2.

战斗机的移动move量=速度speed*Time，Time=gameView。

public class AutoISprite extends ISprite {
    //每帧移动的像素数,以向下为正
    private float speed = 2;

    public AutoISprite(Bitmap bitmap) {
        super( bitmap );
    }

    public void setSpeed(float speed) {
        this.speed = speed;
    }

    public float getSpeed() {
        return speed;
    }

AutoSprite还内置了一个afterDraw的摧毁方法的扩充，isDestroyed检查Sprite是否超出了Canvas的范围，如果超出，则销毁Sprite。

protected void afterDraw(Canvas canvas, Paint paint, GameView gameView) {
        if (!isDestroyed()) {
            //检查Sprite是否超出了Canvas的范围，如果超出，则销毁Sprite
            RectF canvasRecF = new RectF( 0, 0, canvas.getWidth(), canvas.getHeight() );
            RectF spriteRecF = getRectF();
            if (!RectF.intersects( canvasRecF, spriteRecF )) {
                destroy();

子弹类（Bullet）

子弹是从下向上沿直线移动的。
前面我们用从上往下的speed为正设定了精灵类的速度，因此从下向上的子弹的速度就是负的。
负数表示子弹向上飞

public class Bullet extends AutoISprite {

    public Bullet(Bitmap bitmap) {
        super( bitmap );
        setSpeed( -10 );//负数表示子弹向上飞
    }

• 1 编译、运行、测试系统

首先从码云上把代码git clone下来，然后编译，在用Android Studio 在Android系统上测试运行

• 2 修改系统

在main activity里新建一个textview 命名为题目要求的，然后在主活动下创建对应的次活动，把text内容换成题目要求的。

与上类似，把名字换成***BAK，然后将次activity名称改为姓名学号，然后在界面上加一个Android Studio系统自带的日历。

• 3.分析数据结构、排序、查找算法的应用

EnemyPlane类是敌机类里面的主类，继承精灵类。首先先定义两个参数，power和value，power是敌机的抗击打能力，value是打一个敌机的分数。然后创建一个EnemyPlane的对象，调用Bitmap中的方法。

private int power = 1;//敌机的抗打击能力
    private int value = 0;//打一个敌机的得分

    public EnemyPlane(Bitmap bitmap){
        super(bitmap);
    }

• 再写几个方法确定敌机的抗击打能力和击毁一架敌机的分数。这几个方法分别是setPower,getPower,setValue和getValue，这四个方法用来确定其子类中定义的Power和Value两个数值。

    //设定敌机的抵抗能力
    public void setPower(int power){
        this.power = power;
    }
    
    //获得敌机的抵抗能力
    public int getPower(){
        return power;
    }

    //设定击毁一个敌机的分数
    public void setValue(int value){
        this.value = value;
    }
    
    //获得敌机的分数
    public int getValue(){
        return value;
    }

• 在父类ISprite中有beforeDraw方法，在敌机类中定义一个相应的afterDraw方法，这需要三要素布（Canvas），Paint（漆）和游戏视图（gameView）。接着判断敌机是否被摧毁，对每一个子弹进行循环判断，判断敌机是否与子弹相交，如果和子弹相交，说明子弹打在了飞机上，子弹消失，敌机的power减1，如果power小于等于0，则说明敌机已经被摧毁，执行爆炸效果。

protected void afterDraw(Canvas canvas, Paint paint, GameView gameView) {
        super.afterDraw(canvas, paint, gameView);

        //绘制完成后要检查自身是否被子弹打中
        if(!isDestroyed()){
            //敌机在绘制完成后要判断是否被子弹打中

            List<Bullet> bullets = gameView.getAliveBullets();
            for(Bullet bullet : bullets){
                //判断敌机是否与子弹相交
                Point p = getCollidePointWithOther(bullet);
                if(p != null){
                    //如果有交点，说明子弹打到了飞机上
                    bullet.destroy();
                    power--;
                    if(power <= 0){
                        //敌机已经没有能量了，执行爆炸效果
                        explode(gameView);
                        return;
                    }
                }
            }
        }
    }

• explode方法，用来实现敌机的爆炸效果。首先创造爆炸效果，确定敌机中心位置，再新建一个爆炸类对象，将爆炸类对象定位，将这个对象添加到Sprite中。创建爆炸效果完成后，向GameView中添加得分并销毁敌机。

 //创建爆炸效果后会销毁敌机
    public void explode(GameView gameView){
        //创建爆炸效果
        float centerX = getX() + getWidth() / 2;
        float centerY = getY() + getHeight() / 2;
        Bitmap bitmap = gameView.getExplosionBitmap();
        Explosion explosion = new Explosion(bitmap);
        explosion.centerTo(centerX, centerY);
        gameView.addSprite(explosion);

        //创建爆炸效果完成后，向GameView中添加得分并销毁敌机
        gameView.addScore(value);
        destroy();
    }

• SmallEnemyPlane这个类继承EnemyPlane中的方法，创建一个小的敌机，利用EnemyPlane中的方法设定小敌机抗抵抗能力为1，即一颗子弹就可以销毁小敌机，再设定击毁一个小敌机的分数。销毁一个小敌机可以得1000分。

• 这个方法用到了数据结构里的重写，它重写的敌机类中对敌机的power和score的设定

• 相关代码

public class SmallEnemyPlane extends EnemyPlane {

    public SmallEnemyPlane(Bitmap bitmap){
        super(bitmap);
        setPower(1);//小敌机抗抵抗能力为1，即一颗子弹就可以销毁小敌机
        setValue(1000);//销毁一个小敌机可以得1000分
    }

}

• 我们定义了Sprite类为所有类的父类，即精灵类，游戏中的飞机、子弹、奖励道具等都是继承自该类，我们通过moveTo()、move()等方法控制精灵的位置，通过beforeDraw()、onDraw()、afterDraw()实现相应的绘图逻辑。
• GameView是我们自定义的View类，由于View只支持单击事件，而不支持双击事件，所以我们自己定义了一个resolveTouchType()方法，通过这个方法可以合成我们自己想要的事件类型，比如双击事件。代码如下：

 @Override
    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event){
        //通过调用resolveTouchType方法，得到我们想要的事件类型
        //需要注意的是resolveTouchType方法不会返回TOUCH_SINGLE_CLICK类型
        //我们会在onDraw方法每次执行的时候，都会调用isSingleClick方法检测是否触发了单击事件
       }

    //合成我们想要的事件类型
    private int resolveTouchType(MotionEvent event){
        int touchType = -1;
        int action = event.getAction();
        touchX = event.getX();
        touchY = event.getY();
        if(action == MotionEvent.ACTION_MOVE){
            long deltaTime = System.currentTimeMillis() - touchDownTime;
            if(deltaTime > singleClickDurationTime){
                //触点移动
                touchType = TOUCH_MOVE;
            }
        }else if(action == MotionEvent.ACTION_DOWN){
            //触点按下
            touchDownTime = System.currentTimeMillis();
        }else if(action == MotionEvent.ACTION_UP){
            //触点弹起
            touchUpTime = System.currentTimeMillis();
            //计算触点按下到触点弹起之间的时间差
            long downUpDurationTime = touchUpTime - touchDownTime;
            //如果此次触点按下和抬起之间的时间差小于一次单击事件指定的时间差，
            //那么我们就认为发生了一次单击
            if(downUpDurationTime <= singleClickDurationTime){
                //计算这次单击距离上次单击的时间差
                long twoClickDurationTime = touchUpTime - lastSingleClickTime;

                if(twoClickDurationTime <=  doubleClickDurationTime){
                    //如果两次单击的时间差小于一次双击事件执行的时间差，
                    //那么我们就认为发生了一次双击事件
                    touchType = TOUCH_DOUBLE_CLICK;
                    //重置变量
                    lastSingleClickTime = -1;
                    touchDownTime = -1;
                    touchUpTime = -1;
                }else{
                    //如果这次形成了单击事件，但是没有形成双击事件，那么我们暂不触发此次形成的单击事件
                    //我们应该在doubleClickDurationTime毫秒后看一下有没有再次形成第二个单击事件
                    //如果那时形成了第二个单击事件，那么我们就与此次的单击事件合成一次双击事件
                    //否则在doubleClickDurationTime毫秒后触发此次的单击事件
                    lastSingleClickTime = touchUpTime;
                }
            }
        }
        return touchType;
    }

• 我们记录MotionEvent.ACTION_DOWN和MotionEvent.ACTION_UP的时间，一次单击事件由ACTION_DOWN和ACTION_UP两个事件合成，假设从ACTION_DOWN到ACTION_UP间隔小于200毫秒，我们就认为发生了一次单击事件。一次双击事件由两个点击事件合成，两个单击事件之间小于300毫秒，我们就认为发生了一次双击事件。在触发了双击事件的时候，我们就会触发炸弹，将屏幕内的敌机都炸毁。当处于ACTION_MOVE状态时，我们就通过event.getX()和event.getY()改变战斗机的位置。

• 我们还为GameView提供了start()、pause()、resume()和destroy()等方法，使其具备类似于Activity的生命周期，方便在Activity中对GameView进行状态管理。

总而言之，我们组的打飞机项目涉及到了Java数据结构的方方面面，从最简单的继承，调用，重写，到循环，排序等，加上与Android Studio应用的完美结合，促生了一个漂亮的产品出现。