毕业设计(论文)-基于java的贪吃蛇游戏开发.doc

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论文编号：

德州科技职业学院

毕 业 论 文

题 目

姓 名：____________________

学 号：____________________

所在院系：____________________

所学专业：____________________

指导教师：____________________

完成时间：____________________
Java贪吃蛇游戏设计
目录

JAVA贪吃蛇游戏设计 4
目录 4
前言 6
1.JAVA语言的概述及开发工具 8
1.1Java语言特点 8
1.1.1 平台无关性 8
1.1.2安全性 8
1.1.3面向对象 8
1.1.4分布式 8
1.1.5健壮性 8
1.2 J2ME介绍 9
1.3 关于ECLIPSE 10
1.4 WTK介绍 11
2.需求分析 11
2.1游戏的介绍 11
2.2游戏开发的可行性 12
2.3设计目的 12
2.4游戏需求 12
2.4.1游戏界面需求 12
2.4.2游戏形状需求 12
2.4.3键盘事件处理 13
2.4.4显示需求 13
2.4.5接口控制 13
2.4.6环境介绍 13
3.功能设计 14
3.1 游戏的流程图 14
3.详细设计 15
3.1游戏主界面的开发 15
3.2 绘制蛇身 15
3.3创建初始“蛇”及“蛇”的移动 16
3.4 吃掉食物，蛇身增长 16
3.4随机产生食物 17
3.5键盘事件处理 18
3.6 判断游戏结束 19
4游戏测试与发布 21
4.1游戏运行的效果图 21
4.2 测试结果 22
5.自我评价和总结 22
5.1遇到的问题及解决办法 22
5.2 总结 23
6．参考资料 23
7.附加源代码 23

前言
随着3G的到来，让人们的目光聚集到一个新兴的互联网终端——手机上。手机的随身性让玩家有了随时随地完游戏的可能。据我调查行业分析师也对这一行业持普遍的乐观态度。yramid Researcher 的最新报告显示，手机游戏市场正在稳步发展。用户数从2008年的1.83亿到现在将增长到3亿。据报告分析，2014年，市场 规模有望达到180亿美元。
手机游戏的发展有以下推动因素
1． 更好更快的无限网络以及易于操作的手机终端改善了用户的体验；
2. 触摸屏，3D动画处理能力以及在线互动能力让游戏开发商把游戏做的更好；
3.苹果应用商店模式刺激作用。
J2ME是一种针对移动电话和PDA这样的小型设备的Java语言。大部分的手机厂商都迫切希望Java手机推广应用。上千万的手机已经到了消费者手中。它已经极大的提高了移动电话支持游戏的能力。它有着比SMS或WAP 更好控制的界面。允许使用子图形动画。并且可以通过无限网络连接到远程服务器。支持Java的手机的普及，所以目前它成为最好的移动游戏开发环境。J2ME不是手机上配置的唯一解释语言，但是它是许多厂商支持的行业标准。一些专用的解释语言也在某些区域有上着上佳的表现。如北美的Qualcomm的BREM和一些韩国运营上支持的名为GVM的标准。
基于以上分析，Java手机游戏的开发具有重要的意义。

1.Java语言的概述及开发工具
1.1Java语言特点
1.1.1 平台无关性
Java引进虚拟机原理，并运行于虚拟机，实现不同平台之间的Java接口。Java的数据类型与机器无关。
1.1.2安全性
Java的编程类似C++,但舍弃了C++的指针对存储器地址的直接操作，程序运行时，内存由操作系统分配，这样可以避免病毒通过指针入侵系统。它提供了安全管理器，防止程序的非法访问。
JAVA手机网[]
1.1.3面向对象
   Java吸收了C++面向对象的概念，将数据封装于类中，实现了程序的简洁性和便于维护性，使程序代码可以只需一次编译就可反复利用。
1.1.4分布式
Java建立在TCP/IP网络平台上，提供了用HTTP和FTP协议传送和接收信息的库函数，使用其相关技术可以十分方便的构建分布式应用系统。
1.1.5健壮性
Java致力于检查程序在编译和运行时的错误，并自动回收内存，减 少了内存出错的可能性。Java取消了C语言的结构、指针、#define语句、多重继承、goto语句、操作符、重载等不易被掌握的特性，提供垃圾收集器自动回收不用的内存空间。
1.2 J2ME介绍
虽然 Java 已经被用到许多企业级软体上，可是其实骨子里面还是非常适合用在嵌入式系统之中。Java平台演进到Java2后，Java平台分别针对不同领域的需求被分成四个版本，亦即J2EE、J2SE、J2ME以及JavaCard中J2ME定位在消费性电子产品的应用上。这个版本针对资源有限的电子消费产品的需求精简核心类库，并提供了模块化的架构让不同类型产品能够随时增加支持的能力。这个版本的应用层面相当广泛，会是未来Java平台发展的重点项目。
J2ME在1999年的JavaOne开发人员大会上初次亮相，它的目标是面向智能无线设备和小型计算机设备的开发人员。J2ME的一个关键优点是，J2ME与所有支持Java的设备都是兼容的。支持Java的设备就是任何运行Java虚拟机器的计算机。Motorola、Nokia等生产厂商都生产支持Java的设备。
JAVJ2ME平台是由配置（Configuration）和简表（Profile）构成的。配置是提供给最大范围设备使用的最小类库集合，在配置中同时包含Java虚拟机。简表是针对一系列设备提供的开发包集合。在J2ME中还有一个重要的概念是可选包（Optional Package），它是针对特定设备提供的类库，比如某些设备是支持蓝牙的，针对此功能J2ME中制定了JSR82（Bluetooth API）提供了对蓝牙的支持。
目前，J2ME中有两个最主要的配置，分别是Connected Limited Devices Configuration（CLDC）和Connected Devices Configuration（CDC）。

net]
1.3 关于ECLIPSE
   Eclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括 Java 开发工具（Java Development Tools，JDT）。
虽然大多数用户很乐于将 Eclipse 当作 Java IDE 来使用，但 Eclipse 的目标不仅限于此。Eclipse 还包括插件开发环境（Plug-in Development Environment，PDE），这个组件主要针对希望扩展 Eclipse 的软件开发人员，因为它允许他们构建与 Eclipse 环境无缝集成的工具。由于 Eclipse 中的每样东西都是插件，对于给 Eclipse 提供插件，以及给用户提供一致和统一的集成开发环境而言，所有工具开发人员都具有同等的发挥场所。
这种平等和一致性并不仅限于 Java 开发工具。尽管 Eclipse 是使用 Java 语言开发的，但它的用途并不限于 Java 语言；例如，支持诸如 C/C++、COBOL 和 Eiffel 等编程语言的插件已经可用，或预计会推出。Eclipse 框架还可用来作为与软件开发无关的其他应用程序类型的基础，比如内容管理系统。Eclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。
1.4 WTK介绍
WTK 的全称是Sun J2ME Wireless Toolkit —— Sun的无线开发工具包。这一工具包的设计目的是为了帮助开发人员简化j2me的开发过程。使用其中的工具可以开发与 Java Technology for the Wireless Industry (JTWI, JSR 185) 规范兼容的设备上运行的j2me 应用程序。　WTK是用来开发MIDP的，为了让MIDlet可以顺利编译和执行，WTK必须具有CLDC和MIDP的类库，WTK可以帮助我们省去额外安装调试这些类库的时间
2.需求分析
2.1游戏的介绍
游戏的名称叫“贪吃蛇”，节：一条蛇可以看成有许多正方形的“小格子”拼凑成，我把它称作节。节是蛇身上最小的单位。 
  段：当许多节连成一条直线，我称它为段。贪吃蛇只有一段，如果它拐弯就变成两段。 
  链表：用来保存每一段的状态，链表的元素单位是段。且链表的最后一个元素表示蛇的头部段。 
  坐标系：MIDP中的坐标以左上角那点为(0,0)，向右则x递增，向下则y递增。 
2.2游戏开发的可行性
游戏开发至今已经有30多年，在这个短暂的时期里，随着硬件的水平的提高。游戏开发新技术层出不穷，经典游戏比比皆是，游戏这个名称一直存在于每个人的日常生活中。因此，游戏对于现代人的成长历程，绝对是一个不可或缺的重要角色.而从技术方面来看，现在的java技术也融入了手机中。这些都为开发的这款贪吃蛇游戏提供了条件。
2.3设计目的
综合运用在校所学的知识和技能，设计开发贪吃蛇游戏，使自己熟悉应用系统的开发的过程，培养独立思考的能力，校验学习效果和动手能力，提高工程实践能力。
2.4游戏需求
给出一条小蛇和随机出现一个食物，当小蛇吃到食物时就加分。
2.4.1游戏界面需求
良好的用户界面，有分数显示和暂停。
2.4.2游戏形状需求
良好的方块形状设计，绘制小蛇和食物，小蛇由几个方块组成，食物由一个方块组成。
2.4.3键盘事件处理
小蛇可以通过键盘方向键（上，下，左，右）进行方向的移动。
2.4.4显示需求
当小蛇吃掉几个食物后会变长，平且吃完食物时食物会消失，并立即产生一个1个新的事物。
2.4.5接口控制
本软件通过键盘进行操作，在windows操作系统下，利用键盘的上下左右键进行操作，要使用键盘的接口事件。
2.4.6环境介绍
操作系统：Microsoft Windows XP
程序语言：Java 2
开 发 包：Java(TM) 2 Standard Edition (5.0)
       Sun Micro. J2ME   Wireless Tool Kit 2.2
IDE:    Eclipse 3.01

3.功能设计
3.1 游戏的流程图
进入游戏界面

点击开始按钮，游戏开始，蛇随机产生
/^\/^\
_|__| O|
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\____|__________/ \
\_______ \
`\ \ \
| | \
/ / \
/ / \\
/ / \ \
/ / \ \
/ / _----_ \ \
/ / _-~ ~-_ | |
( ( _-~ _--_ ~-_ _/ |
\ ~-____-~ _-~ ~-_ ~-_-~ /
~-_ _-~ ~-_ _-~
~--______-~ ~-___-~

操作：
右移、
下移、
左移、
上移

游戏中途欲中断，稍候进行游戏
没有吃到食物，且碰到边界

单击退出游戏
单击暂停游戏

单击开始游戏，游戏恢复正常。

3.详细设计
3.1游戏主界面的开发

屏幕的背景用白色，由于屏幕高比宽长，所以取以宽为边长的矩形区域作为游戏区域，下面的部分作为分数、信息区域。

图一（游戏的主界面）
3.2 绘制蛇身
protected void paint(Graphics g) {
//清屏
g.setColor(0, 255, 0);
g.fillRect(0,0,width,height);
g.setColor(0);

//绘制蛇身
for(int i = 0;i < snakeNum;i++){
g.fillRect(snake[i][0],snake[i][1],SNAKEWIDTH,SNAKEWIDTH);
}
//绘制食物
if(b){
g.fillRect(foodX,foodY,SNAKEWIDTH,SNAKEWIDTH);
}
}

3.3创建初始“蛇”及“蛇”的移动
蛇的初始长度为5，边长为10个像素(背景为黄色），蛇头初始位于屏幕（100，30），方向向左，用向量表来记录每个蛇的位置以及方向。
部分参考代码如下：
private void move(int direction){
//蛇身移动
for(int i = snakeNum - 1;i > 0;i--){
snake[i][0] = snake[i - 1][0];
snake[i][1] = snake[i - 1][1];
}
}
3.4 吃掉食物，蛇身增长
当小蛇吃掉食物后，会增长，
部分代码：
/**
* 吃掉食物，自身增长
*/
private void eatFood(){
//判别蛇头是否和食物重叠
if(snake[0][0] == foodX && snake[0][1] == foodY){
snakeNum++;
generateFood();
}
}

3.4随机产生食物
部分代码：
* 产生食物
* 说明：食物的坐标必须位于屏幕内，且不能和蛇身重合
*/
private void generateFood(){
while(true){
foodX = Math.abs(random.nextInt() % (width - SNAKEWIDTH + 1))
/ SNAKEWIDTH * SNAKEWIDTH;
foodY = Math.abs(random.nextInt() % (height - SNAKEWIDTH + 1))
/ SNAKEWIDTH * SNAKEWIDTH;
boolean b = true;
for(int i = 0;i < snakeNum;i++){
if(foodX == snake[i][0] && snake[i][1] == foodY){
b = false;
break;
}
}
if(b){
break;
}
}
}

3.5键盘事件处理
可以通过键盘控制蛇的移动方向
public void keyPressed(int keyCode){
int action = this.getGameAction(keyCode);
//改变方向
switch(action){
case UP:
if(direction != DIRECTION_DOWN){
direction = DIRECTION_UP;
}
break;
case DOWN:
if(direction != DIRECTION_UP){
direction = DIRECTION_DOWN;
}
break;
case LEFT:
if(direction != DIRECTION_RIGHT){
direction = DIRECTION_LEFT;
}
break;
case RIGHT:
if(direction != DIRECTION_LEFT){
direction = DIRECTION_RIGHT;
}
break;
case FIRE:
//暂停和继续
isPaused = !isPaused;
break;
}
}

3.6 判断游戏结束
只有一种游戏结束的方式，即蛇头碰到蛇身游戏结束。
参考代码：
private boolean isGameOver(){
//边界判别
if(snake[0][0] < 0 || snake[0][0] > (width - SNAKEWIDTH) ||
snake[0][1] < 0 || snake[0][1] > (height - SNAKEWIDTH)){
return true;
}
//碰到自身
for(int i = 4;i < snakeNum;i++){
if(snake[0][0] == snake[i][0]
&& snake[0][1] == snake[i][1]){
return true;
}
}

return false;
}

4游戏测试与发布
4.1游戏运行的效果图

图一表示小蛇正在移动

图二表示，随机产生一个食物

图三表示小蛇吃掉食物增长后继续移动
4.2 测试结果
程序运行良好，未出现bug.
5.自我评价和总结
5.1遇到的问题及解决办法
先是图形化界面的设计，一直想不出好的办法，最后翻看了教程才解决了这个问题，后来在蛇的移动上也遇到了些问题。上网查了一下，才知道蛇身是由一连串的基本图形组成的，每过1秒检查前面是什么，如果是空的，就把图画成普通身子的样子。再在前方在画一个头，并将其左标记入数组，数组要足够大，在把尾巴画成背景色，如果前面是食物，尾巴就不删除。这个里面的难点就是数组里面的操作和坐标的表示。把头添在最后一个元素，把第一个元素提起。
5.2 总结
这款游戏的优点，就是简单的画面和容易的操作很容易使玩家就上手，适合不通年龄段的玩家娱乐。当然这款游戏也存在有不足的地方，有些功能还是没有实现。通过这次设计过程中，我查阅了大量的资料，对java有了更深刻的认识，通过这次的设计，更提高了我在程序设计和调试方面的技巧，更重要的是我认识了自己的不足，在编程方面我还需要努力学习来充实自己，来获取更大的收获。
6．参考资料
【1】Java2实用教程（第三版） 清华大学出版社。
【2】java编程思想（第四版） 机械工业出版社。
【3】J2ME 游戏开发实例大全 清华大学出版社出版。
7.附加源代码
import java.util.*;
import javax.microedition.lcdui.*;

/**
* 贪吃蛇游戏
*/
public class SnakeCanvas extends Canvas implements Runnable{
/**存储贪吃蛇节点坐标,其中第二维下标为0的代表x坐标，第二维下标是1的代表y坐标*/
int[][] snake = new int[200][2];
/**已经使用的节点数量*/
int snakeNum;
/**贪吃蛇运动方向,0代表向上，1代表向下,2代表向左,3代表向右*/
int direction;
/*移动方向*/
/**向上*/
private final int DIRECTION_UP = 0;
/**向下*/
private final int DIRECTION_DOWN = 1;
/**向左*/
private final int DIRECTION_LEFT = 2;
/**向右*/
private final int DIRECTION_RIGHT = 3;

/**游戏区域宽度*/
int width;
/**游戏区域高度*/
int height;

/**蛇身单元宽度*/
private final byte SNAKEWIDTH = 4;

/**是否处于暂停状态,true代表暂停*/
boolean isPaused = false;
/**是否处于运行状态,true代表运行*/
boolean isRun = true;

/**时间间隔*/
private final int SLEEP_TIME = 300;

/**食物的X坐标*/
int foodX;
/**食物的Y坐标*/
int foodY;
/**食物的闪烁控制*/
boolean b = true;

/**Random对象*/
Random random = new Random();

public SnakeCanvas() {
//初始化
init();
width = this.getWidth();
height = this.getHeight();
//启动线程
new Thread(this).start();
}

/**
* 初始化开始数据
*/
private void init(){
//初始化节点数量
snakeNum = 7;
//初始化节点数据
for(int i = 0;i < snakeNum;i++){
snake[i][0] = 100 - SNAKEWIDTH * i;
snake[i][1] = 40;
}
//初始化移动方向
direction = DIRECTION_RIGHT;
//初始化食物坐标
foodX = 100;
foodY = 100;
}

protected void paint(Graphics g) {
//清屏
g.setColor(0, 255, 0);
g.fillRect(0,0,width,height);
g.setColor(0);

//绘制蛇身
for(int i = 0;i < snakeNum;i++){
g.fillRect(snake[i][0],snake[i][1],SNAKEWIDTH,SNAKEWIDTH);
}
//绘制食物
if(b){
g.fillRect(foodX,foodY,SNAKEWIDTH,SNAKEWIDTH);
}
}

private void move(int direction){
//蛇身移动
for(int i = snakeNum - 1;i > 0;i--){
snake[i][0] = snake[i - 1][0];
snake[i][1] = snake[i - 1][1];
}

//第一个单元格移动
switch(direction){
case DIRECTION_UP:
snake[0][1] = snake[0][1] - SNAKEWIDTH;
break;
case DIRECTION_DOWN:
snake[0][1] = snake[0][1] + SNAKEWIDTH;
break;
case DIRECTION_LEFT:
snake[0][0] = snake[0][0] - SNAKEWIDTH;
break;
case DIRECTION_RIGHT:
snake[0][0] = snake[0][0] + SNAKEWIDTH;
break;
}
}
/**
* 吃掉食物，自身增长
*/
private void eatFood(){
//判别蛇头是否和食物重叠
if(snake[0][0] == foodX && snake[0][1] == foodY){
snakeNum++;
generateFood();
}
}
/**
* 产生食物
* 说明：食物的坐标必须位于屏幕内，且不能和蛇身重合
*/
private void generateFood(){
while(true){
foodX = Math.abs(random.nextInt() % (width - SNAKEWIDTH + 1))
/ SNAKEWIDTH * SNAKEWIDTH;
foodY = Math.abs(random.nextInt() % (height - SNAKEWIDTH + 1))
/ SNAKEWIDTH * SNAKEWIDTH;
boolean b = true;
for(int i = 0;i < snakeNum;i++){
if(foodX == snake[i][0] && snake[i][1] == foodY){
b = false;
break;
}
}
if(b){
break;
}
}
}

/**
* 判断游戏是否结束
* 结束条件：
* 1、蛇头超出边界
* 2、蛇头碰到自身
*/
private boolean isGameOver(){
//边界判别
if(snake[0][0] < 0 || snake[0][0] > (width - SNAKEWIDTH) ||
snake[0][1] < 0 || snake[0][1] > (height - SNAKEWIDTH)){
return true;
}
//碰到自身
for(int i = 4;i < snakeNum;i++){
if(snake[0][0] == snake[i][0]
&& snake[0][1] == snake[i][1]){
return true;
}
}

return false;
}

/**
* 事件处理
*/
public void keyPressed(int keyCode){
int action = this.getGameAction(keyCode);
//改变方向
switch(action){
case UP:
if(direction != DIRECTION_DOWN){
direction = DIRECTION_UP;
}
break;
case DOWN:
if(direction != DIRECTION_UP){
direction = DIRECTION_DOWN;
}
break;
case LEFT:
if(direction != DIRECTION_RIGHT){
direction = DIRECTION_LEFT;
}
break;
case RIGHT:
if(direction != DIRECTION_LEFT){
direction = DIRECTION_RIGHT;
}
break;
case FIRE:
//暂停和继续
isPaused = !isPaused;
break;
}
}

/**
* 线程方法
* 使用精确延时
*/
public void run(){
try{
while (isRun) {
//开始时间
long start = System.currentTimeMillis();

if(!isPaused){
//吃食物
eatFood();
//移动
move(direction);

//结束游戏
if(isGameOver()){
break;
}

//控制闪烁
b = !b;
}
//重新绘制
repaint();

long end = System.currentTimeMillis();

//延时
if(end - start < SLEEP_TIME){
Thread.sleep(SLEEP_TIME -