3D游戏编程——牧师和恶魔

简答题

游戏对象运动的本质

游戏对象的运动过程实际就是游戏对象随着时间进行空间位置、旋转角度、大小的变化。
游戏对象的运动过程本质上是使用矩阵变换（平移、旋转、缩放）改变游戏对象的空间属性。

抛物线运动

请用三种方法以上方法，实现物体的抛物线运动。

方法一：使用物体的重力属性

public class usegravity : MonoBehaviour
{// Start is called before the first frame updatevoid Start(){gameObject.AddComponent<Rigidbody>();// 给一个初始速度gameObject.GetComponent<Rigidbody>().velocity = new Vector3(1, 0, 0);}
}

方法二：使用transform.position

主要使用的是公式
$$y=x^2$$

public class usegravity : MonoBehaviour
{public Vector3 initial;// Start is called before the first frame updatevoid Start(){initial = transform.position;}// Update is called once per framevoid Update(){transform.position -= new Vector3(Time.deltaTime, Time.deltaTime * Time.deltaTime + 2 * initial.y * Time.deltaTime, 0);}
}

方法三：使用transform.translate

与方法二类似。

public class usegravity : MonoBehaviour
{public Vector3 initial;// Start is called before the first frame updatevoid Start(){initial = transform.position;}// Update is called once per framevoid Update(){initial.x -= 0.1f;transform.Translate(Time.deltaTime * new Vector3(initial.x, initial.x*initial.x, 0), Space.World);}
}

太阳系模拟

写一个程序，实现一个完整的太阳系， 其他星球围绕太阳的转速必须不一样，且不在一个法平面上。

public class sunround : MonoBehaviour {public Transform sun;public int x, y, z, speed;// Use this for initializationvoid Start () {speed = Random.Range(150, 200);x = Random.Range(-50, 50);y = Random.Range(-50, 50);z = Random.Range(-50, 50);}// Update is called once per framevoid Update () {var axis = new Vector3(x, y, z);transform.RotateAround(sun.position, axis, speed * Time.deltaTime);}
}

Priests and Devils

完整工程文件在github(https://github.com/JennySRH/3DGame/tree/master/PriestsAndDevils)。

游戏视频https://www.bilibili.com/video/av68091576

游戏中的事物

牧师，恶魔，船，河流，两岸

其中牧师是红色方块，恶魔是蓝色球体，船是棕色长方体。

但是这样的游戏界面实在太过于单调，所以经过我的修改，最终游戏界面如下图所示，其中，水面还利用正弦函数增加了波浪效果。

规则表

游戏对象

灰色长方体——堤岸

棕色长方体——船

蓝色长方体——河

红色正方体——牧师

蓝色球体——恶魔

设计过程

游戏框架如下图所示

Director职责如下所示：

• 获取当前游戏的场景
• 控制场景运行、切换、入栈与出栈
• 暂停、恢复、退出
• 管理游戏全局状态
• 设定游戏的配置
• 设定游戏全局视图

public class Director : System.Object {private static Director _instance;             //导演类的实例public SceneController scene { get; set; }public static Director GetInstance(){if (_instance == null){_instance = new Director();}return _instance;}
}

Director类是单实例的，具有全局属性，可以在任何地方访问它，它继承至 C# 根对象，所以不会受 Unity 引擎管理，也不要加载。它通过一个抽象的场景接口访问不同场的场记（控制器）。例如：它不知道每个场景需要加载哪些资源，它可以与实现 SceneController 的不同场记对话。

controller

虽然在本次项目中，我们只创建了一个场景控制器FirstController，但是为了设计的完整性，我们还是需要定义一个场记控制器接口SceneController。

public interface SceneController
{void LoadResources();           //加载场景void print();                   // 打印 测试用int getPosition(string name);   // 获取位置void moveto(string name);		// 移动void Reset();	                // reset
}

我们实现SceneController接口，创建了FirstController，并挂载到一个空物体上，便于初始化加载。该场景控制器首先需要加载游戏中的资源，并进行各种初始化。在此之前，我们先要将游戏对象做成预制，便于我们的直接使用。

然后加载到场景中。

   public void LoadResources(){Debug.Log("load resource");state = -1;// 创建新的GUImygui = new UserGUI();// 加载数量fromDevilNum = fromPriestNum = 3;toDevilNum = toPriestNum = 0;// 加载地面GroundFrom = Object.Instantiate(Resources.Load("ground", typeof(GameObject)), new Vector3(0, -5, 15), Quaternion.identity, null) as GameObject;GroundFrom.name = "groundfrom";GroundTo = Object.Instantiate(Resources.Load("ground", typeof(GameObject)), new Vector3(0, -5, -15), Quaternion.identity, null) as GameObject;GroundTo.name = "groundto";// 加载水Water = Object.Instantiate(Resources.Load("Water", typeof(GameObject)), new Vector3(0, -9, 0), Quaternion.identity, null) as GameObject;Water.name = "water";// 加载船boat = new Boat();// 加载牧师对象for (int i = 0;i < 3;i ++){Role temp = new Role("Cube");temp.setName("Priest"+ i);Priests[i] = temp;float p_z = (float)(8 + i * 1.5);Priests[i].setOriginalPos(new Vector3(0, 0, p_z));Priests[i].setDestPos(new Vector3(0, 0, -p_z));}// 加载恶魔对象for (int i = 0; i < 3; i++){Role temp = new Role("Sphere");temp.setName("Devil" + i);Devils[i] = temp;float p_z = (float)(13 + i * 1.5);Devils[i].setOriginalPos(new Vector3(0, 0, p_z));Devils[i].setDestPos(new Vector3(0, 0, -p_z));}}

作为场记类，FirstController还需要响应各种事件。在本游戏中需要响应的事件为：鼠标点击、游戏重置、检测游戏输赢。游戏点击的事件触发是通过Move类来通知的。Move类实际上是一个检测类，挂载到所有可以移动的游戏对象上，用来检测是否有鼠标点击事件。如果鼠标点击了某个可移动的游戏对象，该类将告知场记，然后场记再交给相应的处理程序。

public class Move : MonoBehaviour {void OnMouseDown(){//Debug.Log("onmousedown");Director.GetInstance().scene.moveto(transform.name);}// Use this for initializationvoid Start () {}// Update is called once per framevoid Update () {}
}

model

而本游戏中的事物如船、牧师、恶魔等，便是MVC模式中的model了。我们创建一个Role类和Boat类来作为相应的模型类，用来记录每个事物的状态等。

public class Role {public GameObject character;public Move moveto;public int position;    // 0:from 1:to 2:boatpublic int boatPos;     // 0 1public Vector3 origin;public Vector3 dest;public Role(string name){position = 0;character = Object.Instantiate(Resources.Load(name, typeof(GameObject)), Vector3.zero, Quaternion.identity, null) as GameObject;moveto = character.AddComponent(typeof(Move)) as Move;}public void setName(string name){character.name = name;}public void getBoat(int i){position = 2;if (i == 1){boatPos = 0;character.transform.position = new Vector3(0, -3, 4);}else if(i == 2){boatPos = 1;character.transform.position = new Vector3(0, -3, 6);}else if(i == 3){boatPos = 1;character.transform.position = new Vector3(0, -3, -4);}else{boatPos = 0;character.transform.position = new Vector3(0, -3, -6);}}public void setOriginalPos(Vector3 a){character.transform.position = a;origin = a;}public void setDestPos(Vector3 a){dest = a;}public void MoveToOrigin(){position = 0;character.transform.position = origin;}public void MoveToDest(){position = 1;character.transform.position = dest;}}public class Boat{public int[] BoatState;  // 记录船上的载荷位置public int num;         // 记录载荷public int position;        // 记录船的位置:0在from的位置，1在to的位置public GameObject thisboat;public Move moveto;public Boat(){num = 0;position = 0;BoatState = new int[2];BoatState[0] = BoatState[1] = 0;thisboat = Object.Instantiate(Resources.Load("Boat", typeof(GameObject)), new Vector3(0, -4, 5), Quaternion.identity, null) as GameObject;thisboat.name = "boat";moveto = thisboat.AddComponent(typeof(Move)) as Move;}
}

view

场景类的接口是IUserAction。

public interface IUserAction 
{void display();void setLose();void setWin();
}

UserGUI实现了该场景类的接口，用来作为GUI显示button、label等部件。同时通过跟controller的交互传递信息，改变状态。

public class UserGUI : MonoBehaviour, IUserAction {private int state;public UserGUI(){state = -1;}public void setWin(){state = 1;}public void setLose(){state = 0;}public void display(){OnGUI();}void OnGUI(){GUIStyle style = new GUIStyle{border = new RectOffset(10, 10, 10, 10),fontSize = 50,fontStyle = FontStyle.BoldAndItalic,};// normal:Rendering settings for when the component is displayed normally.style.normal.textColor = new Color(200 / 255f, 180 / 255f, 150 / 255f);    // 需要除以255，因为范围是0-1GUI.Label(new Rect(240, 10, 200, 80), "Priests and Devils", style);if (GUI.Button(new Rect(50, 10, 100, 50), "Reset")){Director.GetInstance().scene.Reset();}if (state == 0){style.normal.textColor = new Color(255 / 255f, 0 / 255f, 0 / 255f);GUI.Label(new Rect(330, 350, 200, 80), "You Lose!", style);}if (state == 1){style.normal.textColor = new Color(255 / 255f, 0 / 255f, 0 / 255f);GUI.Label(new Rect(340, 350, 200, 80), "You Win!", style);}}
}

基本的框架搭建完毕后，再在此基础上进行游戏逻辑的设计（游戏的动作、输赢逻辑等）就简单多了，在此不做赘述，详细见github(https://github.com/JennySRH/3DGame/tree/master/PriestsAndDevils)。

实现效果如下所示：