基于 QT（C++）开发的贪吃蛇小游戏

贪吃蛇小游戏

一、实验内容

本次实验的主要内容为使用 C++ 编程语言，使用类的相关知识，构建出一个贪吃蛇小游戏，该小游戏应当具备有三种基础功能，并可根据 OJ 的提示，添加更多的加分项。

二、设计思路与功能描述

2.1 设计思路说明

2.1.1 贪吃蛇游戏设计思路说明

由于本次实验希望采用面向对象的思想来进行程序的编写，而贪吃蛇游戏本身作为程序的出题，故应当先绘制出该程序的类图，再在该类图的基础上进行进一步程序的编写。

由于不同玩法的贪吃蛇之间略有不同，故在此我们首先对“入门版”的贪吃蛇类图进行说明。

在本程序中，一场贪吃蛇游戏的进行应当是基于 Game 的某一子类展开的，在“入门版”中，这个子类为 Game1。

通过生成一个 Game1 实体，依次调用该实体的 init_game()方法和 init2()方法，可以在画布上画出初始的地图，并生成一个 snake 实体，同时藉由 refresh()方式生成一批 fruit 实体。

在初始化结束后，游戏可以正式开始，在游戏进行的过程中，通过 listen()方法对键盘进行实时监听，一旦用户执行了某个操作，就将操作值进行记录，在下一次调用 play()方法时，判断该值对下一步结果的影响，最后调用 draw()方法在画布上更新界面。

而当 play()方法发现下一步蛇会死亡时，会弹出“游戏结束”字体，最后调用 back()方法，回到初始菜单。

基于上述类图与大体流程描述，一下对各个类进行逐一详细描述：

①Game 类

该类是所有游戏类的父类，其主要功能是为各个子类提供一个统一的初始与结束模板，使得各个游戏类的调用、结束显得较为统一。

该类中的属性有：

1） width

int 类型，默认值为 800。该属性是新建画布时，所建立的画布宽度，在本次程序设计中，这一初始值没有进行过改变。

2）length

int 类型，默认值为 600。该属性与 width 类似，是初始新建立画布的高度，在本次程序设计中，也未进行过改变。

该类中的方法有：

1）init_game()

void 返回类型。该方法是在初始化地图前必须进行的调用，作用是生成指定规格的画布。

2）back()

void 返回类型。该方法是在游戏结束（包括按 Q 键退出、游戏失败录入姓名后退出等）后，生成了一个 Menu 类实体，重新回到主页面。

3）init2()、listen()

Game 类作为一个大的父类，还额外定义了 init2()和 listen()这两个虚函数，用于在编写子类时记得实现这两个重要的方法。

②Game1 类

该类是 Game 类的子类，也是其他 Game 类用以修改功能的基础，如何利用一个 Game1 类实体进行一场游戏已在前文叙述得较为清晰，故不在此赘述，这里将重点对 Game1 类中的众多属性和方法进行详细说明。

该类中的属性有：

1）map

char 型二维数组，规格为[40][30]。这一大小对应了整个贪吃蛇游戏界面的 40×30 的规格，这一属性也是 Game1 类中众多方法实现的基础。map 数组中存放的字符是游戏界面中，对应位置方格.jpg 图片文件名的第二个字符。例如'0'表示这里是空草坪，'7'表示这里是食物等，该数组中可存放的字符会随着后续功能的拓展而发生变化。

2）mes

char 型字符，默认值为'u'。mes 用于记录用户上一次对贪吃蛇发出的控制指令，其中'u'表示向上，'d'表示向下，'l'表示向左，'r'表示向右。

3）head

snake 型指针。由于贪吃蛇在本游戏中是以链表的形式存放的，即将每一个蛇段看作一个实体，所以为了能够对蛇进行控制，就需要掌握链表的表头——即蛇头的相关信息。

4）area

int 类型，初始值为 28×38。该值用于记录当前地图上还能放置水果的位置总数，以便随机生成新水果，并在后续功能中辅助判定地图是否已满。

5）length

int 类型，初始值为 3。该值用于记录当前蛇的长度，以便在 UI 界面进行显示。

6）life

int 类型，初始值为 1。该值用于记录蛇的生命数并在 UI 上显示，在 Game1 的游戏中这个值没有意义，但在后续加入的其他功能中，该值可以记录蛇的最多死亡次数。同时，当 life 变为 0 时，默认是游戏结束的标志，在这种情况下，play()方法将被禁用。

7）score

int 类型，初始值为 0。该值用于记录当前的得分并在 UI 上显示，同时该值也会在排行榜记录时被录入文件。

8）highscore

int 类型。该值在 init2()方法下的 getrecord()方法中被赋值，用于记录当前所完游戏种类在排行榜中的最高分，当 score 高于 highscore 时，highscore 在么一个游戏刻被刷新为 score 值。

该类中的方法有：

1）refresh()

void 返回类型。该方法在初始化地图与 fruit_num 为 0 时被调用，该方法可以在当前为空草坪（即 map 值为'0'）的位置随机生成 1~5 个 fruit 实体，并同时刷新 fruit_num 值与 area 值。

2）draw()

void 返回类型。该方法在每一次操作执行结束后进行调用，该方法会逐一遍历 map 数组，使用 easyX 自带的图形辅助函数将每一个数组元素所代表的图片样式绘制在画布的指定位置。

3）getrecord()

void 返回类型。该方法在地图初始化时会被调用。该方法会通过遍历的方式逐行从 record.txt 中读取游戏记录，在游戏版本编号和当前游戏一致的记录中找寻得分最高的成绩赋值给 highscore 属性。

4）init2()

void 返回类型。该方法是重写了父类 Game 的方法所得，会在新建好画布之后进行调用。该方法会对 map 属性进行赋值，将整个地图的边界都赋值为“硬墙”（map 编号为'8'），同时调用 refresh()方法，生成一批食物，并将食物所在位置赋值为“食物”（map 编号为'7'）。

同时该方法还会新建一个 snake 实体，其长度为 3，蛇头在[20][14]位置，蛇尾在[20][16]位置，并在 map 中对对应位置赋值。在完成了对 map 的初始化赋值后，调用 draw()方法，绘制初始界面。

5）play()

bool 返回类型。该方法用于处理在下一个游戏刻时游戏发生变化的逻辑，其过程是先通过 snake 类的 next_pos()方法，获取到下一个游戏刻蛇头的位置，然后对该位置进行判定。

如果该位置是蛇尾以外的蛇身、硬墙，则游戏结束，弹出提示语，同时将 life 归零，禁用 play()方法，恒返回 false；若该位置是果实，则调用该 snake 的 eat()方法，同时让 length 属性自增 1，返回 true；若该位置是空草坪，则调用 snake 的 move()方法，返回 true；

返回值适用于标识游戏是否能够进行下去的判断依据。

6）record()

void 返回类型。该方法用于在游戏结束或用户自行退出时调用，弹出提示语要求用户输入姓名，同时对用户输入的内容进行实时显示。当用户输入完毕后，在 record.txt 的末尾追加本次游戏的版本编号、用户名、成绩。

7）drawui()

void 返回类型。该方法用于在每一次 draw 方法调用后，紧接着调用该方法绘制页面下部的所有 UI 提示交互。其实现逻辑是使用 int2char 函数，将蛇的长度、生命数、分数等存储为 int 类型的信息与提示语一并合成为一个 char 数组。然后再在指定的位置输出这些提示字符串。

8）listen()

void 返回类型。该方式重写了父类 Game 的 listen 方法。该方法可以实时对键盘内容进行实时监听，当有按键按下时，采用_getch()函数获取按键值，并根据按键值对 mes 属性赋值。

当没有按键按下时，则按照系统的内部时钟，每隔一秒调用一次 play()方法与 draw()方法，重新绘制一遍界面。值得一提的是，当游戏结束后，play()被禁止，则同时停止调用 draw()方法，只调用 record 方法，用于记录用户姓名。

③snake 类

由于在本程序中采用链表的方式来存储贪吃蛇中的蛇，所以这里的 snake 类的实体其实是每一个蛇段，每个蛇段之间采用指针的方式前后相连，形成一条完整的蛇。以下，对 sanke 类中的属性和方法进行详细说明。

该类中的属性有：

1）add

pos 类型。add 用于存储当前蛇段在地图中的横纵坐标，便于后续绘制、判断等操作。

2）next

snake*类型，默认值为 NULL。next 即蛇链表的后继指针，用于指向当前蛇段的下一个蛇段。蛇尾的 next 值为 NULL。

3）head

bool 类型，默认值为 false。head 属性用作一个标志位，用于表示当前这个蛇段是否是蛇头，如果是蛇头，则为 true；其余均为 false。

4）tow

char 类型，默认值为'u'。tow 用于记录该蛇段蛇头方向的指向，该值与其后继蛇段的 tow 值可以一同决定当前蛇段的形状、扭曲方向。

5）length

int 类型，默认值为 0。该值用于记录当前蛇的长度。值得一提的是，只有蛇头的该属性才是正确的，蛇段的 length 属性值无意义。

该类中的方法有：

1）cut(snake *p, int n)

snake返回类型。该方法用于将从p 所指向的蛇段开始，向后数连续 n 个蛇段进行删去，主要用于配合“高级版”的游戏实现。该方法是基于递归实现的，当 n 不为 0 时，则删除当前节点，并递归 cut(p->next,n-1)。同时，为了便于操作，该方法还将返回删减后的头结点，用于替换原有的 snake。

2）eat(char tow)

snake返回类型。该方法用于在判定到下一个游戏刻蛇头到达食物时调用，其方法是在 tow 方向上新建一个 snake 实体，并将该实体与原来的头部相连接，取而代之为新的头部，并将该头部返回为新的head。

3）move(char tow)

snake*返回类型。该方法用于在判定到下一个游戏刻蛇头到达位置为草坪时调用。其流程为先删去蛇尾，并将倒数第二个蛇段的 next 置空，之后再调用 eat 方法，在 tow 方向上生成一个新的蛇头并返回该蛇头。

4）next_pos(char tow)

pos 返回类型。该方法返回如果沿 tow 方向走，蛇头在下一个游戏刻将要到达的位置，并返回该位置。该方法用于在 play 方法中辅助进行碰撞的判定。

5）tail_pos()

pos 返回类型。该方法将返回当前蛇的蛇尾坐标。

6）judge(snake* s,pos p)

bool 返回类型。该方法用于判定位置 p 是否在是蛇身上的某点，其实现采用了递归的方式来实现，遍历了蛇身上的每一个蛇段，依次判断该点是否在蛇的身上。

7）draw(char a[][])

void 返回类型。该方法用于在 a（即 Game 子类中的 map 属性）中在对应位置赋值上对应蛇段的形状标号。例如下拐左、右拐上等扭曲状态，便于 Game 子类在后续操作中便于画图。同时，为了满足后续 idea 实现过程中的需求，本程序在编写时还对 draw 方法根据 a 的规格进行了重载。

④fruit 类

fruit 类即在游戏过程中不断出现的食物抽象而成的类，这个类的方法与属性都较少，这与食物本身性质不多有很大的关系。其属性与方法的详细介绍如下：

该类中的属性有：

1）add

pos 类型。add 用于该食物在地图中的横纵坐标，便于后续绘制使用。

2）style

char 类型，默认为'g'。style 用于记录当前食物的性质，当为'g'时说明该食物是正常水果；当为'b'时说明该食物是恶魔果。

该类中的方法仅有：

draw(char a[][])

void 返回类型。该方法用于在 a（即 Game 子类中的 map 属性）中在对应的位置根据该 fruit 实体的 style 赋上不同的值，以便在后期绘制过程中能够展示出该食物。

2.1.2 其他 Game 子类思路简要说明

①Game2

Game2 实现的是 OJ 提到的“进阶版”内容，该内容要求实现蛇死去后身体变成边界，再生成一条新的蛇，直至地图被撑满。

该过程的实现主要在于修改判定到蛇死去的逻辑，加写一个 stone()方法，在蛇死去后将其身体所在的所有位置赋值为“硬墙”。

②Game3

Game3 实现的是“高级版”内容，该内容要求蛇死后，其身体变成实物，同时再生成一批新食物，直到死亡次数大于 5。

该过程的实现与 Game2 的实现相仿，加写一个 juice()方法，在蛇死后将其身体全部赋值为“食物”。同时还需要对死亡后的逻辑加以修改，使得蛇死后让其 life 值自减，life 自减为 0 时游戏结束。

③Game4

Game4 实现的是 idea1 的要求，即额外加入了“软墙”的概念。当蛇碰到软墙后，长度减 2；碰到“硬墙”后，长度减半。

该过程的实现首先要对 init()方法进行修改，在地图上加入软墙元素；其次就是要额外加入软墙的素材包，同时要修改碰撞判定之后的逻辑，即不再是碰到墙就游戏结束，而是要到蛇的长度小于一定值才结束。

④Game5

Game5 实现的是 idea2 的要求，即额外加入“加速区”和“减速区”。

该过程的实现首先是 init()方法的重写与素材包的更新，同时要对 listen()方法进行修改，当蛇头在加速区时，将每隔 1 秒刷新一次更改为每隔 0.5 秒刷新一次；而当蛇头在减速区时，更改为每隔 2 秒刷新一次。

⑤Game6

Game6 实现的是 idea3 的要求，即额外引入“体能槽”的概念，每次蛇的运动都会消耗体能，当体能清零时游戏结束。

该过程的实现首先要修改 life 属性的含义，将 life 属性视作体能，初始时为 100，每次 move()都会消耗体能；同时还要修改 drawui()方法，将原来的字符串更改为能量条的形式；最后还要修改碰撞判定的逻辑，当 life 小于等于 0 时游戏结束。

⑥Game7

Game7 实现的是 idea4 的要求，即额外引入“恶魔果”的概念，当蛇碰到恶魔果时直接死亡，游戏结束。

该过程的实现首先是要修改 refresh()方法，在每次生成好果子的同时生成恶魔果，其次是要更新恶魔果的素材；同时要更改碰撞的判定逻辑，当碰到恶魔果时，游戏直接结束。

⑦Game8

Game8 实现的是 idea6 的内容，即扩大地图的边界，每次只绘制蛇头在正中心的部分。（前提是不能绘制到边界以外的内容）

该过程的实现主要是要重新修改 map[][]的属性，同时对 snake 类、fruit 类中的相关函数进行重载，使之可以接受更大规格的 map 值传入。同时还要对 draw()方法进行修改，确保能够满足题目的要求。

⑧Game9

Game9 实现的是 AI 对战的内容，即添加了另一条蛇，由 AI 操控，当有一条蛇死亡时，另一方获胜。

该过程的实现是新添加了 snake2 类与 ai 类，其中 sanke2 类的定义与 sanke 类的定义相仿，只是对蛇段材质的内容进行了更新与修改；而 ai 类的实现将在后续进行详细说明。同时，还对 listen()方法进行了修改，加写了 aplay()等方法，加设了 ames 等属性。使得该 Game 类能够适应 AI 对战的相应需求。

⑨Game10

Game10 实现的是双人对战的内容，即可以实现对两条蛇的同时控制，当一条蛇死亡后，另一条蛇获胜。

该过程的实现主要是基于 Game9，将其中的 ai 对象删除后，修改 listen()方法使之能够同时监听两种键盘，实现对 mes 和 ames 属性的同时监控，从而实现同时控制的效果。