辽宁省沈阳市第十五中学高中数学论文 图形计算器应用能力测试活动学生 图形计算器游戏贪吃蛇.doc

辽宁省沈阳市第十五中学2013年高中数学论文 图形计算器应用能力测试活动学生 图形计算器游戏贪吃蛇 摘要 利用图形计算器的编程功能，在casio fx-cg20图形计算器平台上实现了贪吃蛇游戏。本文中的程序利用了图形计算器中的矩阵来储存数据，通过模拟法实现贪吃蛇游戏，有两种游戏模式，并提供游戏的最高分记录、保存和设置功能。关键词图形计算器；贪吃蛇；前言 观察过以前的获奖论文，大多数的论文只利用到图形计算器的画图功能和小部分的编程功能。图形计算器编程功能的强大之处并未充分体现出来，而本文正是利用了图形计算器强大的编程功能，从而在图形计算器上实现了贪吃蛇游戏。研究目的利用图形计算器的编程功能，在图形计算器上实现贪吃蛇游戏，从而锻炼编程能力和算法能力，同时增强了casio图形计算器的娱乐功能，丰富同学们的课余生活。程序功能说明游戏功能：玩家通过casio图形计算器fx-cg20上的按键b、n、!和$或数学键2、4、6和8控制蛇在地图上寻找食物，每吃下一个食物时，蛇的长度增加一，同时出现另一个食物。本程序有两种游戏模式，一种为有墙模式，另一种为无墙模式。有墙模式下，蛇头碰到四面的墙（即显示的边界）或蛇身时，游戏结束。无墙模式下，只有在蛇头碰到蛇身的情况下游戏才会结束，如果蛇头到达了屏幕的边界，蛇头会在屏幕的另一边出现。（如图1）图 1图 2最高分记录功能：本程序能记录蛇长度的最长纪录，并在游戏结束的时候显示纪录长度和此次游戏的蛇的长度。（如图2）保存功能：玩家可以在游戏中途按p键可暂停游戏，玩家可以选择“save game&exit”（保存并退出游戏），或者“continue”（继续游戏）。（如图3）下次运行程序时，选择“load”即可继续上次保存的游戏。（如图4）图 3图 4设置功能：运行程序并选择“set”（如图4）可进入本程序的设置界面，玩家可以改变蛇头（head）或蛇身（body）的图案、改变蛇身颜色（color）、切换游戏模式（wall）或者返回主菜单（exit）。（如图5）图 5图 6特色：1.本程序提供的所有蛇头和蛇身图案都是由具有方向性的图案组成的。游戏过程中，蛇头始终指向前进方向，蛇身始终沿蛇身指向蛇头方向。（如图6）2.本程序共提供 8种蛇身颜色设置，其中玩家可以将蛇身颜色设置为“colorful”（彩色），设置后游戏过程中的蛇身颜色将由伪随机数决定，呈现出“彩蛇”的效果。 （如图6）研究过程1. 确定程序功能，请参考“程序功能说明”。2. 构思算法：本程序采用的主要算法为模拟法，程序运行时利用矩阵功能储存地图，使用“locate”命令显示蛇头和蛇身。需要记录的数据：蛇头坐标、蛇尾坐标、蛇头前进方向、蛇尾前进方向、食物坐标、蛇身长度、设置数据（颜色、游戏模式及图案设置数据）、地图地图记录方法：用一个218的矩阵保存地图，一个矩阵元素对应屏幕上的一个方格。如果方格为“空”，则用对应的矩阵元素用“0”表示；如果方格上有蛇身，蛇身没有拐弯的地方，用“2”表示，拐弯的地方，用“1”或“1”表示（具体取决于拐弯的方向）。游戏保存的实现：将“需要记录的数据”用另一个矩阵保存下来即可。按键检测方法：使用“getkey”命令获取按键后，因为该命令返回的数值最大为79且一定为正整数，所以创建一个793的矩阵mat h来判断按键。通过读取mat hk,3（k为“getkey”命令的返回值）即可立即判断按键是否有效。若按键有效，则可以非常方便地利用矩阵储存的数据来修改蛇头方向和图案，缩短了代码长度。蛇的实现：蛇前进时，用蛇身图案覆盖蛇头，在蛇头前进方向前一格的位置显示蛇头图案，同时用空格覆盖蛇尾。这样蛇就“前进”了一格。如果蛇头覆盖了食物（即吃下食物），不用空格覆盖蛇尾，则在游戏中显示的蛇会变长一格。3. 使用图形计算器编程实现。4. 进行程序调试。5. 游戏试用。具体实现步骤如下：1. 打开图形计算器，按1进入“计算矩阵”模式。2. 按e进入矩阵存储器。并创建矩阵：矩阵名尺寸用途mat a218程序运行时记录地图信息mat f218保存游戏存档信息mat b61记录最高分及游戏设置信息mat h793用于按键判断将mat b的(3,1)、(5,1)和(6,1)初始化为1，其余矩阵元素为0。mat h的初始化：第27行为1,0,2；第28行为0,-1,1第37行为0,1,3；第38行为-1,0,4第53行为1,0,2；第62行为0,1,3第64行为0,-1,1；第73行为-1,0,4其余矩阵元素为0。3. 返回主菜单，进入“程序”模式。4. 创建程序“snake”，代码请参考“程序代码分析”或附件。5. 创建程序“sload”，代码请参考“程序代码分析”或附件。6. 创建程序“spause”，代码请参考“程序代码分析”或附件。7. 创建程序“sset”，代码请参考“程序代码分析”或附件。程序代码分析为了便于阅读和交流，笔者将由计算器转换成txt文件得出的代码加以修改并增加缩进，同时还添加了程序注释。如需将代码导入计算器中，请参见附件。一、主程序snakeprogrammode:run_mat _a,b,f,hbstr 3食物图案_#e692_#e691_#e693_#e690_#e5ea_#e5e9_#e5eb_#e5e8_#e69c_#e69b_#e69d_#e69a_#e5ee_#e5ed_#e5ef_#e5ec_#e6c4_#e6c2_#e6c3_#e6c1_#e6cf_#e6ce_xkif r=1:then locate g,h,str 2根据游戏设置选择显示蛇身的颜色或生成随机数决定蛇身颜色，用蛇身图案覆盖当前的蛇头else if r=2:thenblue locate g,h,str 2else if r=3:then red locate g,h,str 2else if r=4:then magenta locate g,h,str 2else if r=5:then green locate g,h,str 2else if r=6:thencyan locate g,h,str 2else if r=7:then yellow locate g,h,str 2else ranint#(1,7)xif x=1:then locate g,h,str 2else if x=2:thenblue locate g,h,str 2else if x=3:then red locate g,h,str 2else if x=4:thenmagenta locate g,h,str 2else if x=5:then green locate g,h,str 2else if x=6:thencyan locate g,h,str 2else yellow locate g,h,str 2ifend:ifend:ifend:ifend:ifend:ifendifend:ifend:ifend:ifend:ifend:ifend:ifendg+cg:h+dh改变蛇头坐标，即蛇头前进一格if q:then 判断游戏模式有墙模式下，判断蛇头是否到达边界，如果是则结束游戏if g=0 or g=22 or h=0 or h=8:thenlbl 5lmat bq+1,1=lmat bq+1,1locate 1,1,the length of snakelocate 1,2,best:locate 6,2,mat bq+1,1locate 1,3,last:locate 6,3,lred locate 7,4,game overfor 1i to 200:nextwhile notgetkeywhileendgoto 6ifendelse 无墙模式下，如果蛇头到达了边界，则蛇头将从对边出现if g=0:then 21gelse g=22=1g:ifendif h=0:then 7helse h=8=1h:ifendifend当前的蛇头位置被蛇身覆盖，跳转到标志5结束游戏mat ag,h=goto 5locate g,h,str 1在新位置显示蛇头图案getkeyx:x=xk2mat ag,h修改矩阵a表示该位置已被蛇覆盖判断有没有吃到食物if gm or hn:thenlocate s,t, 如果没有吃到食物，用空格覆盖蛇尾if mat as,t2:then判断是否需要修改蛇尾方向if f:then 0f:mat as,teelse 0e:mat as,tf:ifendifend0mat as,ts+es:t+ft蛇尾前进一格if q=0:then无墙模式下，蛇尾到达边界后，在另一边出现if s=22:then 1selse if s=0:then 21selse if t=0:then 7telse t=8=1tifend:ifend:ifendifendelse 如果吃下了食物，再随机生成一个食物，保证食物不会出现在蛇上doranint#(1,21)mranint#(1,7)nlpwhile mat am,nlocate m,n,str 3l+1lifendgetkeyx:x=xklpwhile not k如果没有检测到任何按键，则继续循环if k=48:then 如果按下了p键，调用子程序“spause”prog spauseg=0=stopgoto 4else if mat hk,3=1 and mat hk,3=4:then根据矩阵h的信息判断是否按下了按键b、n、!、$或数学键2、4、6、8，再根据矩阵h的信息修改蛇头图案和方向if d and mat hk,1:then0dmat hk,1ccmat ag,hstrmid(str 4,mat hk,3,1)str 2strmid(str 5,mat hk,3,1)str 1else if c and mat hk,2:then0cmat hk,2ddmat ag,hstrmid(str 4,mat hk,3,1)str 2strmid(str 5,mat hk,3,1)str 1ifend:ifendifend:ifendgetkeykwhileendlbl 6menu play again?,yes,1,no,7lbl 7:stop二、子程序sloadprogrammode:run读取游戏存档信息mat fmat astrmid(str 7,mat f14,8,4)str 4strmid(str 7,mat f15,8,4)str 5strmid(str 4,2,1)str 2strmid(str 5,2,1)str 1for 1i to 21for 1j to 7mat ai,j0=locate i,j,str 2nextnextmat f1,8g:mat f2,8h: mat f3,8s:mat f4,8tmat f5,8c:mat f6,8d: mat f7,8e:mat f8,8fmat f9,8m:mat f10,8nmat f11,8lmat f12,8rmat f13,8qlocate g,h,str 1locate m,n,str 3fill(0,mat f)三、子程序spauseprogrammode:run暂停游戏时显示菜单，以及实现游戏保存功能0kmenu pause,continue,1,save game&exit,2lbl 1locate g,h,str 2for 1i to 600:nextwhile notgetkeywhileendreturnlbl 2mat amat fgmat f1,8:hmat f2,8: smat f3,8:tmat f4,8cmat f5,8:dmat f6,8: emat f7,8:fmat f8,8mmat f9,8:nmat f10,8lmat f11,8rmat f12,8qmat f13,8strsrc(str 7,str 4)mat f14,8strsrc(str 7,str 5)mat f15,80g四、子程序ssetprogrammode:run实现游戏设置菜单，本程序可以在主菜单上显示当前设置lbl 0:0tif strcmp(strleft(str 5,1),h):thenhead:+str 5str 5:ifendif strcmp(strleft(str 4,1),b):then body:+str 4str 4:ifendif q:thenwall:enabledstr 1else wall:disabledstr 1ifendif r=1 and r_#e6ce_,9部分字符无法显示，请见图8图 8lbl 9:x+4x:lbl 8:x+4x:lbl 7:x+4xlbl 6:x+4xlbl 5:x+4x:lbl 4if t:thenstrmid(str 7,x,4)str 5:xmat b6,1else strmid(str 7,x,4)str 4:xmat b5,1ifendgoto 0lbl a1rmenu set color,_black _,b,_blue _,c,_red _,d,_magenta _,e,_green _,f,_cyan _,g,_yellow _,h,colorful,ilbl i:r+1rlbl h:r+1rlbl g:r+1rlbl f:r+1rlbl e:r+1rlbl d:r+1rlbl c:r+1rlbl bgoto 0lbl j: not qq:goto 0lbl 3strmid(str 4,6,4)str 4