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作者:Spaceack
缘起
我于10月9日在天池大数据科研平台发现了此次比赛。虽然对比赛很感兴趣,但面对新生编程语言和陌生的开发引擎,难免令人心生畏惧。但可爱的月兔形象充满了活力,对我还是蛮有吸引力。因此我想试一试,至少了解一下。得益于完善的官方教程和博客案例引导,我惊喜的发现月兔简洁的语法和富有表现力的数据结构很容易上手。由于井子棋逻辑较为简单,我仅花了约半天时间,便完成了井子棋小游戏的开发。正所谓"天下事有难易乎? 为之,则难者亦易矣;
本篇文章主要分享 "2024年全球 MoonBit 编程创新赛 游戏赛道"参赛过程中九宫棋游戏的开发技巧和心得。以此抛砖引玉。首先介绍下 MoonBit。
MoonBit 简介
-
月兔 语言 MoonBit 是一个AI原生的用于云计算和边缘计算的 WebAssembly 端到端的编程语言工具链。 您可以访问 try.moonbitlang.cn 获得 IDE 环境,无需安装任何软件,也不依赖任何服务器。生成比现有解决方案明显体积更小 的 WASM 文件。并有着更高的运行时性能 和先进的编译时性能。
-
比赛会用到 WASM-4 引擎,此引擎是一个框架,可以开发有趣的复古游戏,最终的编译文件可在浏览器或单片机设备(如 ESP32)上直接运行。
(咱话不多说,直入正题)
开发环境准备
- 简单快速,拢共分为5步。我们目标是以最快速度进入到游戏开发本身,因此略过目录。命令参数,配置等说明,更多细节可通过官网了解。
1. 部署月兔环境
bash
curl -fsSL https://cli.moonbitlang.cn/install/unix.sh | bash
2. 创建项目工作区
bash
mkdir moonbit_wsam4_game
cd moonbit_wsam4_game
moon new --lib --path . --user spaceack --name mygame
3. 安装wasm4依赖
bash
npm install -D wasm4
4. 将 wasm4绑定增加到项目中
bash
moon update && moon add moonbitlang/wasm4
此时的代码目录如下:
5. 更新项目配置
- 使用以下代码覆盖
moon.pkg.json
文件
json
{
// "is-main": true,
"import": ["moonbitlang/wasm4"],
"link": {
"wasm-gc": {
"exports": ["start", "update"],
"import-memory": {
"module": "env",
"name": "memory"
}
},
"wasm": {
"exports": ["start", "update"],
"import-memory": {
"module": "env",
"name": "memory"
},
"heap-start-address": 6590
}
}
}
- 使用以下代码覆盖
top.mbt
文件
rust
pub fn update() -> Unit {
}
pub fn start() -> Unit {
}
编译及运行
- 此时一个
空
游戏代码已经写好了,我们编译并运行看看效果
bash
# 编译
moon build --target wasm
bash
# 运行
npx wasm4 run target/wasm/release/build/mygame.wasm
- 访问 http://localhost:4444 即可查看执行效果。可见绿油油的一片。 这是WASM-4 引擎的默认配色。
游戏开发
小试牛刀
-
top.mbt
文件是游戏的主程序的入口, 简单逻辑的游戏,所有逻辑仅在此文件内编写即可。 -
依据惯例,首先我们尝试在终端打印"Hello, World"。在
start()
函数中调用wasm的trace
方法即可。它可是我们调试程序的好帮手。😊
js
pub fn update() -> Unit {
}
pub fn start() -> Unit {
@wasm4.trace("Hello world!");
}
- 太好啦😊,经过再次编译运行,我们的代码起作用啦,在终端成功打印了Hello World.
设置配色
- wasm 单帧最多支持4种颜色,可以对调色板的4个颜色索引设置配色。这里我们要用到
set_palette
方法。 默认索引1为背景色。
rust
pub fn start() -> Unit {
@wasm4.trace("Hello world!");
@wasm4.set_palette(1, @wasm4.rgb(0x282e30)) // 暗岩灰
@wasm4.set_palette(2, @wasm4.rgb(0xaa337f)) // 陈玫红 Maximum Red Purple
@wasm4.set_palette(3, @wasm4.rgb(0xd4392e)) // 茜红
@wasm4.set_palette(4, @wasm4.rgb(0x898f92)) //
}
- 太好啦,经过再次编译运行,我们的代码起作用啦,背景色成功变为了暗岩灰。
绘制图形
- wasm 界面的长和宽是固定的 160*160像素
- 以左上为坐标0点(第三象限)
- wasm支持绘制矩形,椭圆, 线等基础图形。复杂的图形由基础图形构成, 可练习实现如下效果图: 代码如下:
rust
pub fn update() -> Unit {
@wasm4.set_draw_colors(2) // 选用调色板索引为2的颜色,即茜红
@wasm4.rect(0, 0, 80, 80) // 用茜红绘制一个矩阵 四个参数分别为第三象限的 x, y, width, heigh
@wasm4.set_draw_colors(4)
@wasm4.line(0, 0, 80, 80) //一条斜线 从左上到中间(叠加到矩形之上)
@wasm4.line(0, 80, 160, 80) // 中间一条横线 (叠加到矩形之上)
@wasm4.line(80, 0, 80, 160) // 中间一条竖 线 (叠加到矩形之上)
@wasm4.set_draw_colors(3)
@wasm4.oval(80, 80, 80,80 ) // 圆 第四象限
}
pub fn start() -> Unit {
@wasm4.trace("Hello world!");
@wasm4.set_palette(1, @wasm4.rgb(0xaa337f)) // 陈玫红 Maximum Red Purple
@wasm4.set_palette(2, @wasm4.rgb(0xd4392e)) // 茜红
@wasm4.set_palette(3, @wasm4.rgb(0xffffff)) // 白
@wasm4.set_palette(4, @wasm4.rgb(0x282e30)) // 暗岩灰
}
游戏状态
- 一般游戏可以抽象为一个状态机,总共有
开始
,游戏中
,结束
三种基本状态。那么我们需要构建一个状态结构来描绘游戏的状态信息。 - 以井子棋游戏为例。我们用枚举类型描绘三种状态。并定义一个状态结构来存储状态信息。
- 这里我们能领略到 MoonBit 简单且实用数据导向语言设计的魅力。
rust
enum GameState {
GSInit // 初始状态
GSGameStart // 游戏中
GSGameEnd // 游戏结束
}
struct GameStat {
mut game_state : GameState
mut score : UInt // 胜利得分
mut times: UInt //游戏次数
gamemap : FixedArray[FixedArray[Char]] //地图
mut player_x : Int
mut player_y : Int
mut win: String
mut step: Int
rng : @random.Rand
}
-
三子棋逻辑并不复杂,至多9个变量就可以描述整个状态!
-
然后我们使用 let 声明一个名为 gs 的变量, 并将其初始化为 GameStat 类型的一个新实例。
rust
let gs : GameStat = GameStat::new()
pub fn GameStat::new() -> GameStat {
let gamemap : FixedArray[FixedArray[Char]] = [
['0', '0', '0'],
['0', '0', '0'],
['0', '0', '0'],
]
{
game_state: GSInit,
score: 0,
times: 1,
gamemap,
player_x: 1,
player_y: 1,
win: "",
step: 0,
rng: @random.new(),
}
}
处理玩家输入
- 玩家输入可以有多种设备,如键盘,鼠标,游戏手柄等。这里着重介绍下游戏手柄
GamePad
。 - 手柄由4个方向键和2个动作键组成。
定义动作(玩家落子,玩家移动,AI落子策略)
- 有了前面的状态定义,我们可以围绕这些状态参数定义一些动作。
举例1:玩家落子过程
- 地图中地图使用0表示无棋子, 1代表玩家棋子,那么我们可以写一个函数描述落子过程。
rust
pub fn put_point(self : GameStat) -> Unit {
if self.gamemap[self.player_x][self.player_y] == '0' {
self.gamemap[self.player_x][self.player_y] = '1'
}
}
举例2:玩家移动过程
player_x
,player_y
代表玩家坐标。我们可以定义一个左移的过程。
rust
pub fn moveLeft(self : GameStat) -> Unit {
if self.player_x > 0 {
self.player_x = self.player_x - 1
}
}
举例3:AI落子策略
- 为了降低游戏难度,并没有使用复杂的落子策略。而是利用随机数进行随机落子。
- 需要注意,随机坐标可能会与玩家落子点坐标重合,避免坐标重合的方法由很多种,这里使用循环检测的方式生成唯一的坐标。首先随机生成两个坐标,如果坐标点位置不为空则再次调用生成坐标的函数,直到生成两个不同的坐标。
rust
let mut flag = true
while flag {
let limit = 3
let x = self.rng.int(~limit)
let y = self.rng.int(~limit)
if self.gamemap[x][y] == '0' {
self.gamemap[x][y] = '2'
self.step = self.step + 1
flag = false
}
}
胜负判定算法
- 毎落一子后,我们需要对当前棋局状态作出判定。因此我们用规则定义一个
judge
函数。 - 规则如下:
- 横向3个棋子连成一线,则胜利。
- 纵向3个棋子连成一线,则胜利。
- 斜向3个棋子连成一线,则胜利。
- 棋盘上没有空位,则平局。
- 如检查首行是否为同一玩家棋子可以对棋盘做等价性判断:
rust
pub fn judge(self : GameStat) -> Bool {
if (
self.gamemap[0][0] == self.gamemap[1][0] &&
self.gamemap[0][0] == self.gamemap[2][0] &&
self.gamemap[0][0] == '1'
)
}
- 暴力判断的方法,直接遍历所有胜利条件,如果满足其中一个条件则胜利。虽然比较直观,但状态多的时候性能低下。想一想有什么方法可以优化? 欢迎在评论区留言。
图像绘制
- 理清了游戏的整体逻辑,绘制游戏界面的部分更为简单。
- 我们可以独立出一个界面绘制函数
draw_game
此函数首先绘制制标,和记分板,棋盘,最后绘制玩家棋子。 - 根据游戏状态,绘制对应的图形:
rust
pub fn draw_game(self : GameStat) -> Unit {
@wasm4.set_draw_colors(2)
@wasm4.text("Tic-Tac-Toe", 10, 10)
@wasm4.text("S:", 125, 90)
@wasm4.text("T:", 125, 75)
let win_times = self.score.to_string()
let total_times = self.times.to_string()
@wasm4.text(win_times, 140, 90)
@wasm4.text(total_times, 140, 75)
match self.game_state {
GSInit => @wasm4.text("Press x to start", 10, 20)
GSGameStart => @wasm4.text("Game Start", 10, 20)
GSGameEnd => @wasm4.text("Game End", 10, 20)
}
if self.win == "Win" {
@wasm4.set_draw_colors(3)
@wasm4.text("You Win", 30, 30)
} else if self.win == "Loss" {
@wasm4.text("You Loss", 30, 30)
} else if self.win == "Tie" {
@wasm4.text("Tie", 30, 30)
}
}
结语
该篇程序涉及没有复杂的算法,仅使用简单的顺序
,判断
,循环
语句和一就可实现稍稍复杂的小游戏。
正所谓:大道至简 重剑无锋 大巧不工
更多代码细节请见项目仓库源码。
作者正在备战第二款更具创造力的游戏,是与递归
有关的游戏,敬请期待。
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