C# - 第 17 章：开发一个简单的游戏 - 《程序员的必备修养》

游戏设计
游戏界面开发
游戏逻辑实现
游戏测试和优化
- 测试游戏功能
- 优化建议

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在这一章中，我们将用 C# 开发一个简单的游戏。通过这个项目，你将学习如何设计游戏、开发游戏界面、实现游戏逻辑以及进行游戏测试和优化。这个项目不仅能帮助你巩固前面学到的 C#知识，还能让你在实践中体验开发游戏的乐趣。

游戏设计

确定游戏类型

首先，我们需要确定我们将要开发的游戏类型。为了便于初学者理解和实现，我们将开发一个经典的贪吃蛇游戏。

游戏规则

玩家控制蛇在游戏区域内移动，吃掉随机出现的食物。
每吃一个食物，蛇的长度会增加，得分也会提升。
如果蛇撞到墙壁或自身，游戏结束。

graph LR
A[蛇头] -- 碰撞 --> B[墙壁/蛇身]
B --> C[游戏结束]

游戏设计图

我们先用一个简化的设计图来展示游戏的基本框架：

graph LR
A[游戏开始] --> B[初始化]
B --> C[游戏循环]
C --> D{游戏结束?}
D -->|否| C
D -->|是| E[游戏结束]

游戏界面开发

界面布局

我们将使用 Windows Forms 创建游戏界面。游戏界面包括以下几个部分：

游戏区域：显示蛇和食物的区域。
得分显示：显示当前得分。
游戏控制按钮：开始、暂停和重新开始游戏。

创建 Windows Forms 项目

打开 Visual Studio，创建一个新的 Windows Forms 项目。
在设计器中添加一个 Panel 控件作为游戏区域，Label 控件用于显示得分，Button 控件用于游戏控制。

初始化游戏界面

public partial class Form1 : Form
{
    private Panel gamePanel;
    private Label scoreLabel;
    private Button startButton;
    private Button pauseButton;
    private Button restartButton;
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
        InitializeGameComponents();
    }
    private void InitializeGameComponents()
    {
        // 初始化游戏区域
        gamePanel = new Panel
        {
            Location = new Point(10, 10),
            Size = new Size(300, 300),
            BackColor = Color.Black
        };
        this.Controls.Add(gamePanel);
        // 初始化得分显示
        scoreLabel = new Label
        {
            Location = new Point(320, 10),
            Size = new Size(100, 30),
            Text = "Score: 0"
        };
        this.Controls.Add(scoreLabel);
        // 初始化游戏控制按钮
        startButton = new Button
        {
            Location = new Point(320, 50),
            Size = new Size(75, 30),
            Text = "Start"
        };
        startButton.Click += StartButton_Click;
        this.Controls.Add(startButton);
        pauseButton = new Button
        {
            Location = new Point(320, 90),
            Size = new Size(75, 30),
            Text = "Pause"
        };
        pauseButton.Click += PauseButton_Click;
        this.Controls.Add(pauseButton);
        restartButton = new Button
        {
            Location = new Point(320, 130),
            Size = new Size(75, 30),
            Text = "Restart"
        };
        restartButton.Click += RestartButton_Click;
        this.Controls.Add(restartButton);
    }
    private void StartButton_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        // 开始游戏逻辑
    }
    private void PauseButton_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        // 暂停游戏逻辑
    }
    private void RestartButton_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        // 重新开始游戏逻辑
    }
}

游戏逻辑实现

定义蛇和食物

我们需要定义蛇和食物的属性和行为。蛇由一系列的方块组成，每吃一个食物，蛇的长度增加一个方块。

public class Snake
{
    public List<Point> Body { get; private set; }
    public Direction CurrentDirection { get; set; }
    public Snake()
    {
        Body = new List<Point>
        {
            new Point(5, 5),
            new Point(4, 5),
            new Point(3, 5)
        };
        CurrentDirection = Direction.Right;
    }
    public void Move()
    {
        // 移动逻辑
    }
    public void Grow()
    {
        // 增加长度逻辑
    }
    public bool CheckCollision()
    {
        // 碰撞检测逻辑
    }
}
public class Food
{
    public Point Position { get; private set; }
    public Food()
    {
        GenerateNewFood();
    }
    public void GenerateNewFood()
    {
        // 随机生成食物位置逻辑
    }
}
public enum Direction
{
    Up,
    Down,
    Left,
    Right
}

游戏循环

游戏循环是游戏的核心，它包括以下几个步骤：

更新蛇的位置。
检测蛇是否吃到食物。
检测蛇是否碰到墙壁或自身。
更新游戏界面。

private Timer gameTimer;
private Snake snake;
private Food food;
private int score;
public Form1()
{
    InitializeComponent();
    InitializeGameComponents();
    InitializeGameLogic();
}
private void InitializeGameLogic()
{
    snake = new Snake();
    food = new Food();
    score = 0;
    gameTimer = new Timer
    {
        Interval = 100
    };
    gameTimer.Tick += GameTimer_Tick;
}
private void StartButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    gameTimer.Start();
}
private void PauseButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    gameTimer.Stop();
}
private void RestartButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    gameTimer.Stop();
    InitializeGameLogic();
    gamePanel.Invalidate();
}
private void GameTimer_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    snake.Move();
    if (snake.CheckCollision())
    {
        gameTimer.Stop();
        MessageBox.Show("Game Over!");
    }
    if (snake.Body[0] == food.Position)
    {
        snake.Grow();
        food.GenerateNewFood();
        score += 10;
        scoreLabel.Text = $"Score: {score}";
    }
    gamePanel.Invalidate();
}

渲染游戏界面

private void gamePanel_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    Graphics g = e.Graphics;
    // 绘制蛇
    foreach (Point point in snake.Body)
    {
        g.FillRectangle(Brushes.Green, new Rectangle(point.X * 10, point.Y * 10, 10, 10));
    }
    // 绘制食物
    g.FillRectangle(Brushes.Red, new Rectangle(food.Position.X * 10, food.Position.Y * 10, 10, 10));
}
private void InitializeGameComponents()
{
    // 省略前面的代码
    // 添加 Paint 事件
    gamePanel.Paint += gamePanel_Paint;
}

游戏测试和优化

测试游戏功能

基本功能测试：确保蛇可以正确地吃到食物，长度增加，得分提升。
碰撞检测测试：测试蛇撞到墙壁或自身时，游戏是否正确结束。
界面测试：测试游戏界面在不同分辨率下的显示效果。

优化建议

提高游戏性能：优化游戏循环中的渲染和逻辑处理，尽量减少不必要的计算。
增加游戏难度：随着得分的增加，可以逐渐提高游戏的速度，增加游戏的挑战性。
丰富游戏体验：可以增加道具、障碍物等元素，使游戏更具趣味性。

通过这一章的学习，我们完成了一个简单的贪吃蛇游戏的开发。从游戏设计、界面开发到逻辑实现和测试优化，你应该对 C# 的应用有了更深入的理解。希望你能继续探索和尝试，开发出更多有趣的项目。