基于Unity设计的井字棋小游戏

- 日理万妓 2024-04-07 14:58 69阅读 0赞

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## Unity设计的井字棋小游戏 ##

## 作业要求 ##

编程实践，小游戏

*  游戏内容： **井字棋** 或 贷款计算器 或 简单计算器 等等
 *  技术限制： 仅允许使用 **[IMGUI][]** 构建 UI
 *  作业目的：
    
     *  了解 OnGUI() 事件，提升 debug 能力
     *  提升阅读 API 文档能力

> 井字棋，有ESC的概念，展示逻辑与业务逻辑要分开
> 
> 3D作业评分指标：ECS的基本理念要在实验报告中体现。一个具体指标就是OnGUI代码少

## 项目文档 ##

### 游戏说明 ###

这是一个在Unity3D上，使用IMGUI做的一个井字棋小游戏，界面上参照网站 https://playtictactoe.org/。

游戏具备双人模式和人机模式，通过点击右下角的小人图标即可转换模式，通过点击右下角的刷新图标可以重新开启一盘棋，先后手会随着游戏的进行而来回转变，战绩显示在右中间一栏，为"O胜局：平局：X胜局"。

### ECS ###

![在这里插入图片描述][87fc1fa285964feab2b5e18589745c58.png]

*  实体: 唯一的游戏对象Tictactoe。
 *  组件: Prefabs文件夹里的图标文件和声明样式的GUISkin文件。
 *  系统: Scripts文件夹里的四个C\#文件 TheGame、ChessBoard、Player、Robot，负责处理游戏逻辑。

### 游戏效果 ###

*  双人模式（可以看到连成一线的一方棋子会被高亮）

![在这里插入图片描述][f20dd20cfa9a4247a2a9091ad1e0ca24.gif_pic_center]

*  单人模式  
    ![在这里插入图片描述][b71dddd4f23044fcbee8a466e31b0ca2.gif_pic_center]

### UML类图 ###

UML类图如下所示，游戏有四个类组成，其中`TheGame`是主类。

![在这里插入图片描述][3e27bc56b1b24cc4ad0c8928b8bd6380.png]

### 项目配置 ###

**游戏搭建过程：**

1.  创建一个Unity 2D项目 Tictactoe
2.  右键创建一个空的游戏对象 Tictactoe
3.  在资源区（Assets）创建一个文件夹 Prefabs，并将所有图片资源拖进去（备注：所有资源已打包到Gitee仓库）

![在这里插入图片描述][1768a67fdec34b708e9c2413ea34d8ec.png]

1.  在资源区创建一个文件夹 Scripts，将所有C\#文件拖进去（TheGame，Player，Robot，ChessBoard类）

![在这里插入图片描述][19b4c8e4f4d34dc2985ae4f13d1365be.png]

1.  创建一个GUISkin，配置TheSkin，配置内容如下：（背景：资源文件Black，文字颜色：白， 字体大小：20+）
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>Box</th> 
       <th>Button</th> 
       <th>Label</th> 
      </tr> 
     </thead> 
    </table>

![在这里插入图片描述][e1ec15f115454428af00fa813bdd8032.png_pic_center]

1.  点击游戏对象Tictactoe，将The Game类拖给该对象，然后按照如下方式配置The Game脚本里的所有GUISkin和Texture2D

![在这里插入图片描述][3e3e9f0281a547bfb9e2590cc7cd30f7.png]

注意不要忘记配置GUIStyle White Background，展开White Background并将GreyWhite拖入即可，如下所示  
![在这里插入图片描述][5c87e33c8bc34d2ebc56320de39c39bd.png]

1.  配置完成后的资源文件如下，点击运行即可开始游戏

![在这里插入图片描述][78588ee141fc48e988a7e2dee78bd77e.png]

### OnGUI逻辑说明 ###

*  OnGUI()函数在每一帧都会调用，用于刷新游戏界面。在下面代码中，该函数负责整个游戏界面的布局，和游戏主要逻辑函数的调用。
    
     *  界面布局包括：背景板、棋盘、标题、更新按钮、变换模式按钮
     *  游戏逻辑大体是：**下棋 - 判定**，相关函数如下：
        
         *  robotAction()：如果是在人机模式下机器人的回合，机器人会决定下一步要走的棋子并推进游戏过程，在其他状态下不进行操作
         *  chessBoradUpdate()：生成棋子，并接受玩家的点击事件
         *  gameCheck(): 进行胜负判定，如果有一方获胜或平局则锁定棋盘
     *  在IMGUI设计上，使用成组（BeginGroup/EndGroup）来生成相对位置简化各个组件的定位

void OnGUI(){
        GUI.skin = customSkin;
    
        // Generate GamePad
        GUI.Box(new Rect(0, 0, Screen.width, Screen.height), ""); // Full Screen Game Pad
    
        GUI.BeginGroup(new Rect(Screen.width * 0.5f - 300, Screen.height * 0.5f - 200, gamePadWidth, gamePadHeight));
    
            GUI.Box(new Rect(padding + 2, padding + 2, 3 * chessSideLength - 4, 3 * chessSideLength - 4), "", whiteBackground); // 棋盘
    
            robotAction(); // 机器人回合：机器人下棋
    
            chessBoardUpdate(); // 显示棋子 + 玩家回合：玩家下棋
    
            gameCheck(); // 判定胜负
    
            GUI.Label(new Rect (2 * padding + 3 * chessSideLength, padding, 150, 100), "The Game"); // 游戏Title
    
            gradeLabelUpdate(); // 更新比分表
    
            GUI.BeginGroup(new Rect(2 * padding + 3 * chessSideLength, padding + 200, 150, 100));
    
                setResetButton(); // Reset Button: 重新开启一盘棋
    
                setGameModeButton(); // Game Mode Button: 更改游戏模式 - 人机/双人
    
            GUI.EndGroup ();
    
        GUI.EndGroup ();
    }

### Robot的算法说明 ###

众所周知，井字棋是一个**先手必不输，后手必不赢**的游戏，下面算法纯属是我脑洞，机器人也有可能会输（不然谁还愿意玩呢）。

1.  敌方棋子赋予权值-50，右方棋子赋予权值60，空位置权值为0。
2.  井字棋的赢法共有8种：横横横竖竖竖撇捺，每次在下棋前计算每一种赢法对应的位置棋子的权值之和的绝对值
3.  每一个空位置的优先级等于与它相关的赢法的权值的最大值。（例如最左上的位置，与他相关的赢法由最上一横和最左一竖）
4.  找到一个最大优先级的空位置，作为Robot下棋的位置。

> 举例：
> 
> \[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XvhQjh5i-1662706285215)(image/Robot.png)\]
> 
> O是玩家，X是机器人，下棋顺序是 O\[1,1\] -> X\[2,0\] -> O\[2,1\]，现在第四回合，轮到机器人下棋：
> 
> 权值矩阵是：\[\[0,0,0\],\[0,-50,0\],\[60,-50,0\]\]
> 
> 赢法矩阵是：\[0,50,10,60,100,0,50,10\] （横，横，横，（从左到右）竖，竖，竖，（从上到下）捺，撇）
> 
> 优先级矩阵是：\[\[60,100,10\],\[60,0,50\],\[0,0,60\]\]
> 
> 故选择位置\[0,1\]作为下一步棋。

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[Link 1]: https://download.csdn.net/download/sheziqiong/86871335
[IMGUI]: https://docs.unity3d.com/Manual/GUIScriptingGuide.html
[87fc1fa285964feab2b5e18589745c58.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/07/cb7ef8b553a14f42a792aa4f34b354d7.png
[f20dd20cfa9a4247a2a9091ad1e0ca24.gif_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/07/3e1fd26d266a41e7845fda872ca25eb3.gif
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[5c87e33c8bc34d2ebc56320de39c39bd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/07/540c5275aea84c2fa167b462ec18e1dc.png
[78588ee141fc48e988a7e2dee78bd77e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/07/6d34a01083064e069dce5bfa5ee52d19.png