Flutter for OpenHarmony 实战：碰撞检测算法与游戏结束处理

Flutter for OpenHarmony 实战：碰撞检测算法与游戏结束处理

文章目录

• [Flutter for OpenHarmony 实战：碰撞检测算法与游戏结束处理](#Flutter for OpenHarmony 实战：碰撞检测算法与游戏结束处理)
• • 一、前言
  • 二、碰撞检测概述
  • • [2.1 墙壁碰撞](#2.1 墙壁碰撞)
    • [2.2 自身碰撞](#2.2 自身碰撞)
    • [2.3 检测时机](#2.3 检测时机)
  • 三、墙壁碰撞检测
  • • [3.1 边界判断算法](#3.1 边界判断算法)
    • [3.2 坐标越界示例](#3.2 坐标越界示例)
    • [3.3 代码实现](#3.3 代码实现)
  • 四、自身碰撞检测
  • • [4.1 蛇身遍历算法](#4.1 蛇身遍历算法)
    • [4.2 头部与身体比较](#4.2 头部与身体比较)
    • [4.3 时间复杂度分析](#4.3 时间复杂度分析)
  • 五、碰撞响应机制
  • • [5.1 游戏结束状态设置](#5.1 游戏结束状态设置)
    • [5.2 定时器清理流程](#5.2 定时器清理流程)
    • [5.3 UI状态更新](#5.3 UI状态更新)
  • 六、完整代码实现
  • 七、测试用例
  • 八、总结
  • 社区支持

一、前言

碰撞检测是游戏开发中的核心机制。在贪吃蛇游戏中，需要检测两种碰撞：撞墙（边界碰撞）和撞自己（自身碰撞）。本文将详细讲解这两种碰撞的检测算法、游戏结束处理流程以及状态管理。

二、碰撞检测概述

贪吃蛇游戏中需要检测的碰撞类型：

2.1 墙壁碰撞

• 蛇头超出网格边界
• x坐标 < 0 或 x ≥ 30
• y坐标 < 0 或 y ≥ 20

2.2 自身碰撞

• 蛇头与蛇身任意一节坐标重合
• 不包括蛇头本身（索引0）

2.3 检测时机

每次蛇移动后，在插入新头部之前检测：

void _update() {
  Point newHead = _getNewHead();  // 计算新头部位置

  if (_checkCollision(newHead)) {  // 碰撞检测
    _gameOver();
    return;
  }

  snake.insert(0, newHead);  // 无碰撞才插入
}

三、墙壁碰撞检测

3.1 边界判断算法

bool _checkCollision(Point point) {
  // 检查墙壁碰撞
  if (point.x < 0 || point.x >= gridWidth ||
      point.y < 0 || point.y >= gridHeight) {
    return true;
  }

  // 检查自身碰撞（稍后讲解）
  // ...

  return false;
}

判断条件分析：

条件	含义	示例
point.x < 0	超出左边界	x=-1
point.x >= gridWidth	超出右边界	x=30
point.y < 0	超出上边界	y=-1
point.y >= gridHeight	超出下边界	y=20

为什么使用>=而不是>？

• 有效坐标范围：0到gridWidth-1（即0到29）
• gridWidth=30时，x=30已经超出边界
• 所以判断条件是 x >= 30

3.2 坐标越界示例

// 示例1：蛇头在右边缘，向右移动
Point head = Point(29, 10);  // 最右边
direction = Direction.right;
Point newHead = Point(30, 10);  // 越界！
_checkCollision(newHead);  // 返回true

// 示例2：蛇头在上边缘，向上移动
Point head = Point(15, 0);   // 最上边
direction = Direction.up;
Point newHead = Point(15, -1);  // 越界！
_checkCollision(newHead);  // 返回true

3.3 代码实现

完整的墙壁碰撞检测：

bool _checkCollision(Point point) {
  // 墙壁碰撞检测
  if (point.x < 0 || point.x >= gridWidth ||
      point.y < 0 || point.y >= gridHeight) {
    return true;
  }

  // 自身碰撞检测
  for (var segment in snake) {
    if (segment.x == point.x && segment.y == point.y) {
      return true;
    }
  }

  return false;
}

四、自身碰撞检测

4.1 蛇身遍历算法

// 自身碰撞检测
for (var segment in snake) {
  if (segment.x == point.x && segment.y == segment.y) {
    return true;  // 发现碰撞
  }
}

算法说明：

1. 遍历snake列表中的每一节
2. 将新头部坐标与每节坐标比较
3. 如果x和y都相等，说明碰撞
4. 返回true表示碰撞

4.2 头部与身体比较

重要： 蛇头移动到的新位置，可能与蛇身的任意一节重合。

// 示例：蛇身坐标
snake = [
  Point(5, 10),  // 索引0：当前头部
  Point(4, 10),  // 索引1：第二节
  Point(3, 10),  // 索引2：第三节
];

// 蛇向右移动，新头部
Point newHead = Point(6, 10);

// 检测：newHead与snake[0/1/2]比较
// (6,10) vs (5,10) → 不同
// (6,10) vs (4,10) → 不同
// (6,10) vs (3,10) → 不同
// 结果：无碰撞

碰撞示例：

// 蛇绕成一圈
snake = [
  Point(5, 10),
  Point(5, 11),
  Point(5, 12),
  Point(6, 12),
  Point(7, 12),
];

// 蛇头向上移动
Point newHead = Point(5, 9);
// 然后向右、向下移动...
Point newHead = Point(7, 11);
// 最终撞到自己的身体：(7,11) 与 (7,12) 相邻但y不同

4.3 时间复杂度分析

for (var segment in snake) {  // O(n)
  if (segment.x == point.x && segment.y == segment.y) {
    return true;
  }
}

时间复杂度：O(n)

• n = snake.length（蛇的长度）
• 最坏情况：遍历整个蛇身
• 最好情况：第一节就碰撞（不太可能，因为蛇头不会撞到当前头部位置）

优化思路：

• 蛇较短时（<100节），O(n)可接受
• 蛇很长时，可以用HashSet存储身体坐标，O(1)查询
• 但贪吃蛇游戏中蛇一般不会太长，O(n)足够

五、碰撞响应机制

5.1 游戏结束状态设置

void _gameOver() {
  isGameOver = true;
  gameTimer?.cancel();
  setState(() {});
}

状态变化：

• isGameOver：false → true
• 停止定时器
• 更新UI显示游戏结束信息

5.2 定时器清理流程

void _gameOver() {
  isGameOver = true;          // 标记游戏结束
  gameTimer?.cancel();         // 取消定时器
  setState(() {});             // 触发UI更新
}

为什么必须取消定时器？

• 定时器会持续触发_update()
• 如果不取消，会不断检测碰撞
• 导致_gameOver()被重复调用
• 浪费CPU资源

定时器清理时机：

1. 游戏结束时：gameTimer?.cancel();
2. 速度变化时：先cancel再重新创建
3. 组件销毁时：dispose中cancel
   

5.3 UI状态更新

@override
Widget build(BuildContext context) {
  return Scaffold(
    body: Column(
      children: [
        Expanded(
          child: CustomPaint(
            painter: GamePainter(...),
          ),
        ),
        // 游戏结束时显示
        if (isGameOver)
          Container(
            child: Column(
              children: [
                Text('游戏结束!'),
                Text('最终得分: $score'),
                ElevatedButton(
                  onPressed: () => _initGame(),
                  child: Text('重新开始'),
                ),
              ],
            ),
          ),
      ],
    ),
  );
}

UI变化：

• 游戏区域：定格在最后状态
• 游戏结束面板：从隐藏变为显示
• 控制按钮：隐藏（isGameOver为true时不显示）

六、完整代码实现

class _GameHomePageState extends State<GameHomePage> {
  // ...

  bool _checkCollision(Point point) {
    // 墙壁碰撞检测
    if (point.x < 0 || point.x >= gridWidth ||
        point.y < 0 || point.y >= gridHeight) {
      return true;
    }

    // 自身碰撞检测
    for (var segment in snake) {
      if (segment.x == point.x && segment.y == point.y) {
        return true;
      }
    }

    return false;
  }

  void _gameOver() {
    isGameOver = true;
    gameTimer?.cancel();
    setState(() {});
  }

  void _update() {
    if (nextDirection != null) {
      direction = nextDirection!;
    }

    Point newHead = _getNewHead();

    // 碰撞检测
    if (_checkCollision(newHead)) {
      _gameOver();
      return;
    }

    snake.insert(0, newHead);

    if (newHead.x == food!.x && newHead.y == food!.y) {
      score += 10;
      if (speed > 80) {
        speed -= 5;
        gameTimer?.cancel();
        _startGame();
      }
      _spawnFood();
    } else {
      snake.removeLast();
    }

    setState(() {});
  }
}

七、测试用例

测试1：墙壁碰撞

// 边界测试
test('右边界碰撞', () {
  snake = [Point(29, 10)];
  direction = Direction.right;
  Point newHead = Point(30, 10);
  expect(_checkCollision(newHead), true);
});

test('上边界碰撞', () {
  snake = [Point(15, 0)];
  direction = Direction.up;
  Point newHead = Point(15, -1);
  expect(_checkCollision(newHead), true);
});

测试2：自身碰撞

test('撞到身体', () {
  snake = [
    Point(5, 10),
    Point(4, 10),
    Point(3, 10),
  ];
  // 蛇头移动到(3,10)，与第三节重合
  Point newHead = Point(3, 10);
  expect(_checkCollision(newHead), true);
});

八、总结

本文讲解了碰撞检测算法：

1. 墙壁碰撞：检测坐标是否超出0-29和0-19范围
2. 自身碰撞：遍历蛇身，比较坐标
3. 游戏结束：设置标志、取消定时器、更新UI
4. 时间复杂度：O(n)，n为蛇身长度

关键要点：

• 碰撞检测在移动前执行，防止无效移动
• 定时器必须清理，避免资源浪费
• 使用isGameOver标志控制UI状态

下篇预告：《Flutter for OpenHarmony 实战：食物生成算法与难度递增系统》

社区支持

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