植物大战僵尸

项目主要内容与目标

模仿设计并实现基于面向对象思想的一个简单版控制台植物大战僵尸, 植物设计包含向日葵, 普通豌豆射手, 双发豌豆射手, 寒冰豌豆射手, 地刺, 窝瓜, 土豆地雷, 火爆辣椒. 僵尸设计包含普通僵尸, 路障僵尸, 铁桶僵尸, 铁门僵尸, 摇旗僵尸, 橄榄僵尸, 小丑僵尸, 读报僵尸, 撑杆僵尸, 舞王僵尸. 还具有非常动态 UI 界面和僵尸或植物的形象, 友好的用户交互界面.

真实动感的交互界面

以下的 gif 动画都是游戏 控制台界面 的输出.

我使用了 OpenCV 对制作的特制的视频进行解析, 每一个像素点灰度值一一映射到特定的字符中, 制作出了真实动感的用户交互界面:

开始界面 :

骚气的南大紫作为游戏背景, 加上动感的植物和 START 按钮 :blush: 任意键开始

僵尸来了! 按数字键 (在视图下方有 SHOP 显示) 或者 按 b 进入商店用方向键选择 , 这里展示选择后的种植过程:

按 c 铲除植物 , 铲除过程:

游戏中还有很多动感彩蛋, 下面举几个例子:

游戏进行时也非常有吸引力 :sweat_smile:

动感 zombie, peashooter 和 sunflower, 实时显示的血量条, 让用户有更好的代入体验

一不小心挂了, 在碰到植物路线基地时还有 地块的反色效果 (碰到火爆辣椒也会), 下面是死亡回放:

OpenCV 代码见附件, 以下是部分代码:

``python class CharFrame: ascii_char = "$@B%8&WM#*oahkbdpqwmZO0QLCJUYXzcvunxrjft/\|()1{}[]?-_+~<>i!lI;:,\"^ '. "

# 像素映射到字符
def pixelToChar(self, luminance):
    return self.ascii_char[int(luminance/256*len(self.ascii_char))]

# 将普通帧转为 ASCII 字符帧
def convert(self, img, limitSize=-1, fill=False, wrap=False):
    if limitSize != -1 and (img.shape[0] > limitSize[1] or img.shape[1] > limitSize[0]):
        img = cv2.resize(img, limitSize, interpolation=cv2.INTER_AREA)
    ascii_frame = ''
    blank = ''
    if fill:
        blank += ' '*(limitSize[0]-img.shape[1])
    if wrap:
        blank += '\n'
    for i in range(img.shape[0]):
        for j in range(img.shape[1]):
            ascii_frame += self.pixelToChar(img[i,j])
        ascii_frame += blank
    return ascii_frame

```

当然少不了背景音乐 :grin:

游戏还有背景音乐支持

(因为现在音乐版权原因, 所以类别比较单一, 但是我有想过设计一些针对特定场景比较好玩的)

UI 部分亮点总结:

动态的切换动画, 除了上面的开始, 新纪录, 商店界面, 还有 GAME OVER , 暂停的动画界面.
动态的 生物形象 , 没有拘泥于基本要求中简易的僵尸两个字等作为用户所感受到的, 而是采用了丰富的跳动的植物和僵尸形象.
动态的 血量条 显示, 血厚不厚, 还有多久 gg 一目了然.
动态的子弹设计, 不同子弹生动形象表达了它的作用.
富有美感的 UI 设计, 比如上面图中的 ENERGY , SCORE 设计, SHOP 提供两种方式 , 兼顾便利性与美感.

项目整体架构

源代码文件结构

E:. │ admin.cpp │ admin.h │ common.h │ linemap.cpp │ linemap.h │ main.cpp │ peashooter.cpp │ peashooter.h │ Project4.vcxproj │ Project4.vcxproj.filters │ Project4.vcxproj.user │ sunflower.cpp │ sunflower.h │ testDoubleBuffer.cpp │ txt2video.cpp │ video.cpp │ video.h │ zombie.cpp │ zombie.h │ ├─Debug │ │ admin.obj │ │ linemap.obj │ │ main.obj │ │ peashooter.obj │ │ Project4.log │ │ sunflower.obj │ │ testDoubleBuffer.obj │ │ txt2video.obj │ │ vc142.idb │ │ vc142.pdb │ │ video.obj │ │ zombie.obj │ └─VideoData end.txt inShop.txt newRecord.txt pause.txt shop.txt shopMain1.txt shopMain2.txt start.txt your.txt

类间关系

整体来看:

zombie 类继承结构:

peashooter 类继承结构:

在数据封装方面, 各生物属性通过函数访问, 限制操作. 每个生物对自己的属性形成绑定; 因为游戏中行之间非常类似, 所以独立定义 Admin 类成员 linemap 类型, 使不同行的数据的共同性得到更大利用.

在类间继承关系上, 我最大程度考虑的利用多态进行代码复用, 在各个生物的 getHurt() (获取攻击力), getMe() (获取 UI 动态展示形态), getLive() (获取生命力)等共通的属性函数采用了纯虚函数或者虚函数实现. 顶层调用采用指针类型 vector 并将其指向动态对象, 来实现动态绑定. 考虑细粒度地分为 zombie 类与 peashooter 类分别继承, 顶层调用不必知道具体是哪一种类型的 zombie 或者 peashooter, 给程序拓展和设计带来方便.

```c++ class obj { public: vector mZom; vector mSun; vector mPea;

// ...
// 如上每一个生物的子类在创建时不需要知道具体是哪一类的, 许多函数被声明为虚函数, 也是动态绑定

```

泛型编程

模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。

```c++ template class CommonBullet { private: vector elems;

public: T* getMe(T const&); T& getLastElem(); T getHurt(); // ... } ```

这里使用类模板, 不同 子弹的操作大同小异 , 但是在动感界面中, 不同子弹长得不一样, 就是数据类型不一样(自定义的), 所以这里使用泛型模板来实现会更简单.

设计思路与实现过程

如何呈现更好的动态效果?

在高效的更新界面方法之下, 每次更新后刷新界面, 类似于视频一帧一帧刷新过程. 但是当数据量非常大时，特别是本项目采用了控制台 180x50 全屏显示, 刷新界面可能须要几秒钟甚至更长的时间，并且会出现闪烁现象，为了解决这些问题。采用双缓冲技术:

双缓冲即在内存中创建一个与屏幕画图区域一致的对象，先将图形绘制到内存中的这个对象上，再一次性将这个对象上的图形复制到屏幕上，在“别的地方”绘制好，然后再直接搬过来, 这样能大大加快画图的速度。双缓冲技术中，内存就充当了“别的地方”。双缓冲技术分为五步：

在内存中申请缓冲区，创建兼容内存；

创建位图，并将位图与缓冲区内存相关联起来；

在兼容内存里绘制；

将绘制好的位图拷贝到当前设备；

释放兼容内存。