使用Unity 2D实现经典的扫雷游戏（下）

在使用Unity 2D实现经典的扫雷游戏上篇中，我们分享了如何创建项目，游戏中的元素以及完成了第一个版本的编码。今天下篇，我们将来实现整个扫雷游戏。

创建类

网格将给予我们辅助，它用于访问所有元素，处理更加复杂的游戏逻辑。例如：计算某个特定元素的邻接地雷数量，或是显示整个无雷元素区域。

我们现在创建一个新的C#脚本，命名为:Grid。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Grid : MonoBehaviour {
    //初始化
    void Start () {
    }

    //每帧调用一次Update

    void Update () {
    }
}

脚本不必是附加到一个游戏对象上的类型，所以我们移除MonoBehaviour定义，以及Start和Update函数。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Grid {

}

元素二维数组

网格需要跟踪游戏中的每一个元素。我们可以使用一个二维数组，也称为矩阵来实现。

下面的代码会创建一个宽度为10，高度为13的新的二维数组，或者说：10*13个元素。如果我们要访问位于x=0,y=1的元素，可以写成elements[0,1]。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Grid {
    // 网格本身
    public static int w = 10; // 这是宽度
    public static int h = 13; //这是高度
    public static Element[,] elements = new Element[w, h];
}

在网格中注册

让我们快速切换到Element脚本，修改Start函数，以便每个元素能将自己自动注册到网格。

//初始化
void Start () {
    //随机决定它是否是一颗地雷

    mine = Random.value < 0.15;

    // 注册到网格
    int x = (int)transform.position.x;
    int y = (int)transform.position.y;
    Grid.elements[x, y] = this;
}

transform.position的x和y坐标类型是float，因此我们必须在使用之前将它们转换为int。this值是元素本身的引用。

显示所有地雷

现在返回到我们的Grid类，实现显示所有地雷的函数。这非常简单，因为我们只需要遍历每个元素，为标记为地雷的元素加载地雷纹理。

//显示所有地雷
public static void uncoverMines() {
    foreach (Element elem in elements)
        if (elem.mine)
            elem.loadTexture(0);
}

我们只需简单的检查每个元素的mine变量，并为相应元素使用loadTexture函数。loadTexture函数需要输入邻接地雷数量，但这对本身是地雷的元素而言并不重要，所以我们使用0就可以了。函数是公共和静态的，因为我们希望能在所有地方都能使用它，而不仅仅是在Grid类之内。

点击Element脚本，修改下OnMouseUpAsButton函数，以便当用户点击一个地雷时，它会使用我们刚创建的uncoverMines函数。

void OnMouseUpAsButton() {
    // 这是个地雷
    if (mine) {
        // 显示所有地雷
        Grid.uncoverMines();

        //游戏结束
        print("you lose");
    }

    //这不是个地雷
    else {
        //显示邻接地雷数量
        //loadTexture(...);
        // 显示无雷区域
        // ...
        //判断游戏是否已获胜
        // ...
    }
}

如果我们按下运行，并单击元素直至触雷，我们就能看到其它所有的雷也都被同时显示了。

计算邻接地雷数量

现在我们将向Grid类添加另一个函数。给定一个位于x,y的元素，这个函数将能计算出其邻接地雷的数量。这听起来有点复杂，但函数最后仅仅是查看了8个周围的元素（上、右、右上、右下、左、左上、左下、下），碰到一个地雷元素就为计数器加1。

所以我们首先要为Grid类添加一个小小的辅助函数。这个函数负责检测某个特定位置是否是地雷。

//判断给定坐标处是否是地雷
public static bool mineAt(int x, int y) {
    //坐标是否在范围内？然后检测是否是地雷。
    if (x >= 0 && y >= 0 && x < w && y < h)
        return elements[x, y].mine;
    return false;
}

我们必须检查坐标是否在elements数组的范围内，防止出现elements[-1,-1]这样会产生错误的访问。

现在我们可以创建实际的adjacentMines函数，以x和y坐标为参数，以counter为返回值。

//计算一个元素的邻接地雷数
public static int adjacentMines(int x, int y) {
    int count = 0;
    //计算邻接地雷
    // ...
    return count;
}

此后我们需要检查所有相邻的元素。 

//计算一个元素的邻接地雷数
public static int adjacentMines(int x, int y) {
    int count = 0;

    if (mineAt(x,   y+1)) ++count; // 上
    if (mineAt(x+1, y+1)) ++count; // 右上
    if (mineAt(x+1, y  )) ++count; // 右
    if (mineAt(x+1, y-1)) ++count; //右下
    if (mineAt(x,   y-1)) ++count; // 下
    if (mineAt(x-1, y-1)) ++count; //左下
    if (mineAt(x-1, y  )) ++count; // 左
    if (mineAt(x-1, y+1)) ++count; // 左上
    return count;
}

让我们返回到Element脚本，再次修改OnMouseUpAsButton函数。

void OnMouseUpAsButton() {
    //这是个地雷
    if (mine) {
        // 显示所有地雷
        Grid.uncoverMines();
        //游戏结束
        print("you lose");
    }

    //这不是个地雷
    else {
        // 显示邻接地雷数
        int x = (int)transform.position.x;
        int y = (int)transform.position.y;
        loadTexture(Grid.adjacentMines(x, y));

        //显示所有无雷区域
        // ...
        //判断游戏是否已获胜
        // ...
    }
}

如果按下运行，我们现在能在显示一个元素后看到邻接的地雷数量。

显示一个区域

每当用户显示一个没有任何邻接地雷的元素，整个无邻接地雷的元素区域应当被全部自动显示，如下图所示。

有很多算法可以实现这个功能，但最简单的是泛洪算法。如果理解递归，泛洪就相当简单。简而言之，泛洪算法主要完成以下这三步：

• 从某个元素开始

• 完成对这个元素所需的操作

• 以递归方式继续处理每个邻接的元素

我们先从为Grid类添加默认的泛洪算法开始。

// 泛洪空元素
public static void FFuncover(int x, int y, bool[,] visited) {
    // 已访问过？
    if (visited[x, y])
        return;

    // 设置访问标志
    visited[x, y] = true;

    // 递归
    FFuncover(x-1, y, visited);
    FFuncover(x+1, y, visited);
    FFuncover(x, y-1, visited);
    FFuncover(x, y+1, visited);
}

visited变量是一个二维数组，仅用于跟踪算法是否已访问了某个特定元素。剩下的是对4个邻接元素进行默认泛洪递归。或者说算法从某个元素开始，然后继续递归处理上下左右的元素，直到它访问完每个元素。它不做任何实际的事，仅仅是对每个元素访问一次。

我们还应该确保算法不会试图访问网格之外的任何元素，因此要检测x和y坐标是否在0到width或height之间。

// 泛洪空元素
public static void FFuncover(int x, int y, bool[,] visited) {
    // 坐标是否在范围内？
    if (x >= 0 && y >= 0 && x < w && y < h) {
        // 已访问过？
        if (visited[x, y])
            return;

        // 设置访问标志
        visited[x, y] = true;

        // 递归
        FFuncover(x-1, y, visited);
        FFuncover(x+1, y, visited);
        FFuncover(x, y-1, visited);
        FFuncover(x, y+1, visited);
    }
}

我们的算法应当显示每个它访问过的元素，并在碰到地雷时停止。

// 泛洪空元素
public static void FFuncover(int x, int y, bool[,] visited) {
    // 坐标是否在范围内？
    if (x >= 0 && y >= 0 && x < w && y < h) {
        //已访问过？
        if (visited[x, y])
            return;

        // 显示元素
        elements[x, y].loadTexture(adjacentMines(x, y));

        // 接近地雷了？那不必继续下去了
        if (adjacentMines(x, y) > 0)
            return;

        // 设置访问标志
        visited[x, y] = true;

        //递归
        FFuncover(x-1, y, visited);
        FFuncover(x+1, y, visited);
        FFuncover(x, y-1, visited);
        FFuncover(x, y+1, visited);
    }
}

现在回到Element脚本，在用户点击某个元素时，使用算法来显示所有空元素。

void OnMouseUpAsButton() {
    // 这是个地雷
    if (mine) {
        // 显示所有地雷
        Grid.uncoverMines();

        // 游戏结束
        print("you lose");
    }
    // 这不是个地雷
    else {
        // 显示邻接地雷数量
        int x = (int)transform.position.x;
        int y = (int)transform.position.y;
        loadTexture(Grid.adjacentMines(x, y));

        // 显示无雷区域
        Grid.FFuncover(x, y, new bool[Grid.w, Grid.h]);

        // 判断游戏是否已获胜
        // ...
    }
}

我们在当前元素位置调用了算法，并使用了一个大小与网格相当的新boolean数组作为参数。泛洪算法将会使用这个数组跟踪已访问元素。

如果我们按下运行，显示一个空元素（即没有邻接地雷），即可看到泛洪的作用。

检测是否已找到所有地雷

还有最后一件事需要完成，我们还需要在用户显示某个元素时，判断游戏是否已经获胜。这个算法也很简单。

让我们返回到Grid类，编写代码查找尚未被显示的地雷。

public static bool isFinished() {

    foreach (Element elem in elements)
        if (elem.isCovered() && !elem.mine)
            return false;
    // 这里没有 => 这是所有的地雷了 => 游戏胜利
    return true;
}

算法只是简单地查找仍未显示且不是地雷的元素。如果寻找到一个，则返回false，因为用户还没完成。如果寻找不到，则返回true，游戏则获胜，因为所有未显示的元素都包含地雷。

现在我们可以使用Element脚本中的isFinished函数：

 void OnMouseUpAsButton() {

    // 这是个地雷
    if (mine) {
        // 显示所有地雷
        Grid.uncoverMines();

        //游戏结束
        print("you lose");
    }
    //这不是个地雷
    else {
        //显示邻接地雷数
        int x = (int)transform.position.x;
        int y = (int)transform.position.y;
        loadTexture(Grid.adjacentMines(x, y));

        //显示所有无雷区域
        Grid.FFuncover(x, y, new bool[Grid.w, Grid.h]);

        // 判断游戏是否已获胜
        if (Grid.isFinished())
            print("you win");
    }
}

如果我们按下运行，即可愉快的开始游戏了。

结语

这就是我们的Unity 2D扫雷游戏教程。这一次我们学习了很多有关Unity和C#编程的知识。了解泛洪算法，并能用任何编程语言实现它，对每个开发者来说都是非常有用的。

在上篇发布后，就有开发者在后台留言给小编问：右键插上小红旗功能呢？其实这篇教程是抛砖引玉，现在该读者朋友们让这个游戏变得更加有趣了。你们可以：插上小红旗标记地雷位置、添加更高级的关卡、添加漂亮的图像和好听的音乐、增加比赛成绩等。

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