[Урок]Игра "Жизнь"

Дата: Суббота, 25 Октября 2014, 20:41 | Сообщение # 1

старожил

Сейчас нет на сайте

Сегодня я покажу как написать игру "Жизнь".
Сразу хочу обратить внимание на то, что я не буду использовать ООП. Так же по совету опытных программистов я решил, что не стоит игру нагружать потоками, синглтонами и прочей ерундой. Если будет большое желание - я сделаю отдельный урок по разработке маленького параллельного игрового движка.

Игра "Жизнь"
Суть игры элементарна! Есть массив клеток. Каждая клетка может находиться в состоянии "1" или "0".

Если возле пустой клетки находится три живых клетки - зарождается жизнь.

Если же у живой клетки есть 2-3 соседа, то она продолжает жить (в противном случае погибает либо от одиночества, либо от "тесноты").
Вот и всё.

Код
Игру можно было легко сделать и в консоли, но мне показалось, что получится "круче" если будет графика.
Я использовал SFML, дабы не зацикливать ваше внимание на нюансах OpenGL/DirectX. Всё, что нас сейчас интересует, - это игра.
Перед тем, как взглянуть на мой код, попробуйте самостоятельно написать такую игру. Если у вас получится, то можете гордиться собой.

На этапе настройки SFML я не буду останавливаться, ведь всё написано здесь.
Итак. Имеем следующее:

Код

По условию игры есть массив клеток, где каждая клетка может становится либо "0", либо "1". Ничего не напоминает? Да-да! Это тоже самое, что true или false. Следовательно у нас есть массив булевых значений:

Код

bool Generation[MAP_WIDTH][MAP_HEIGHT];

Но нам одного массива недостаточно, потому что мы каким-то образом должны "запоминать" это поколение клеток, чтобы его нормально обновлять:

Код

bool OldGeneration[MAP_WIDTH][MAP_HEIGHT];

Что-то в этом есть... Не так ли?
Но наши поколения пусты! Что же нам делать?
Верно! Нам нужно его создать. Следовательно создадим функцию Generate:

Код

void Generate()
{
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        if(rand()%10 == 1)
        {
         Generation[x][y] = OldGeneration[x][y] = true;
        }
        else
        {
         Generation[x][y] = OldGeneration[x][y] = false;
        }
       }
      }
}

Может быть кто-то из вас испугался циклов for... Но ничего здесь страшного нет! Мы всего лишь "пообщаемся" с каждой ячейкой массива =)
Что касаемо rand()%10 - здесь мы генерируем число в диапазоне от 0 до 9. Следовательно rand()%N вернет число в диапазоне от 0 до (N-1).
Если сгенерирована единица, то мы ставим в ячейку клетку. В противном случае в ячейке никого нет.
В OldGeneration мы зафиксировали поколение, чтобы нормально обновлять Generation.
Теперь нужно написать функцию обновления поколения:

Код

void Update()
{
      UpdateOldGeneration();
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        char cellsCount = GetCellsCount(x,y);
        if(OldGeneration[x][y] == false)
        {
         if(cellsCount == 3)
         {
          Generation[x][y] = true;
         }
        }
        else
        {
         if((cellsCount < 2)||(cellsCount > 3))
         {
          Generation[x][y] = false;
         }
        }
       }
      }
}

Описание функций UpdateOldGeneration и GetCellsCount(x,y) я приведу ниже. Могу лишь сказать, что UpdateOldGeneration копирует Generation в OldGeneration, а GetCellsCount возвращает количество живых клеток возле OldGeneration[x][y] (с проверками на выход из массива).
В функции Update мы всего лишь закодировали правила игры:

Цитата

Если возле пустой клетки находится три живых клетки - зарождается жизнь.
Если же у живой клетки есть 2-3 соседа она продолжает жить (в противном случае погибает либо от одиночества, либо от "тесноты").

Вот описание UpdateOldGeneration:

Цитата

void UpdateOldGeneration()
{
for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
{
for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
{
OldGeneration[x][y] = Generation[x][y];
}
}
}

А вот и GetCellsCount:

Код

char GetCellsCount(char x, char y)
{
return GetCell(x-1,y)+GetCell(x-1,y-1)+GetCell(x,y-1)+GetCell(x+1,y-1)+
GetCell(x+1,y)+GetCell(x+1,y+1)+GetCell(x,y+1)+GetCell(x-1,y+1);
}

"Ну вот! Опять какая-то функция!" - скажите вы. Но не беспокойтесь, мы скоро закончим : )
GetCell всего лишь возвращает значение определенной клетки, если её координаты находятся в диапазоне массива:

Код

char GetCell(char x, char y)
{
      if((x < 0)||(x > MAP_WIDTH - 1)||(y < 0)||(y > MAP_HEIGHT - 1))
      {
       return 0;
      }
      return (char)OldGeneration[x][y];
}

Что ж! Логика написана. Теперь попытайтесь всё вывести на консоль.
А вот мой код с выводом и прочей чепухой:

Код

#include <SFML/Graphics.hpp>
#include <time.h>
#define WINDOW_WIDTH 640
#define WINDOW_HEIGHT 480
#define WINDOW_TITLE "Life Game"
#define CELL_SIZE 5
#define MAP_WIDTH WINDOW_WIDTH/CELL_SIZE
#define MAP_HEIGHT WINDOW_HEIGHT/CELL_SIZE
#define FPS 22

bool Generation[MAP_WIDTH][MAP_HEIGHT];
bool OldGeneration[MAP_WIDTH][MAP_HEIGHT];

void Generate()
{
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        if(rand()%10 == 1)
        {
         Generation[x][y] = OldGeneration[x][y] = true;
        }
        else
        {
         Generation[x][y] = OldGeneration[x][y] = false;
        }
       }
      }
}

void UpdateOldGeneration()
{
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        OldGeneration[x][y] = Generation[x][y];
       }
      }
}

char GetCell(char x, char y)
{
      if((x < 0)||(x > MAP_WIDTH - 1)||(y < 0)||(y > MAP_HEIGHT - 1))
      {
       return 0;
      }
      return (char)OldGeneration[x][y];
}

char GetCellsCount(char x, char y)
{
      return GetCell(x-1,y)+GetCell(x-1,y-1)+GetCell(x,y-1)+GetCell(x+1,y-1)+
       GetCell(x+1,y)+GetCell(x+1,y+1)+GetCell(x,y+1)+GetCell(x-1,y+1);
}

void Update()
{
      UpdateOldGeneration();
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        char cellsCount = GetCellsCount(x,y);
        if(OldGeneration[x][y] == false)
        {
         if(cellsCount == 3)
         {
          Generation[x][y] = true;
         }
        }
        else
        {
         if((cellsCount < 2)||(cellsCount > 3))
         {
          Generation[x][y] = false;
         }
        }
       }
      }
}

void Draw(sf::RenderWindow* window, sf::RectangleShape* rectangle)
{
      for(int y = 0; y < MAP_HEIGHT; y++)
      {
       for(int x = 0; x < MAP_WIDTH; x++)
       {
        if(Generation[x][y])
        {
         rectangle->setPosition(x*CELL_SIZE, y*CELL_SIZE);
         window->draw(*rectangle);
        }
       }
      }
}

int main()
{
      srand(time(NULL));
      sf::RenderWindow window(sf::VideoMode(WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT), WINDOW_TITLE);
      window.setFramerateLimit(FPS);
      sf::RectangleShape rectangle;
      rectangle.setFillColor(sf::Color(250,50,50));
      rectangle.setSize(sf::Vector2f(CELL_SIZE,CELL_SIZE));
      Generate();
         while (window.isOpen())
         {
             sf::Event event;
             while (window.pollEvent(event))
             {
                 if (event.type == sf::Event::Closed)
                     window.close();
             }
       if(sf::Keyboard::isKeyPressed(sf::Keyboard::R))
       {
        Generate();
       }
       Update();
             window.clear();
       Draw(&window,&rectangle);
             window.display();
         }
      return 0;
}

That's all.

Вот скриншот:

Добавлено (25.10.2014, 20:41)
---------------------------------------------
*facepalm* что-то мне стыдно стало за этот код...

Сообщение отредактировал Saitei - Пятница, 15 Августа 2014, 18:17

TreeLoys

Дата: Суббота, 24 Января 2015, 17:06 | Сообщение # 2

частый гость

Сообщений: 61

Сейчас нет на сайте

Можно я использую ваш материал на своем сайте с ссылкой на эту статью? http://kfni.ho.ua/sfml.html
И да, извини что влезу, но #define не желательно уже использовать const int WINDOW_WIDTH = 640;

http://kfni.ho.ua/ - мой сайт по урокам SFML

Сообщение отредактировал TreeLoys - Суббота, 24 Января 2015, 17:47

Saitei

Дата: Воскресенье, 01 Февраля 2015, 17:20 | Сообщение # 3

старожил

Сообщений: 2408

Сейчас нет на сайте

Цитата TreeLoys (

)

Можешь

Ozzy659

Дата: Суббота, 14 Февраля 2015, 01:34 | Сообщение # 4

уже был

Сообщений: 2

Сейчас нет на сайте

Здравствуйте, мне очень понравился ваш урок, в связи с чем у меня возник вопрос:
Возможно у вас есть схожие уроки/примеры простых игр? Или не совсем простых, но снабжённых комментариями наподобие данного урока?

Вот мой вариант "Жизни", дабы отличаться сделан в консоли:

Код

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <array>
#include <ctime>
#include <conio.h>

typedef unsigned char BYTE;

using std::array;

template<size_t I, size_t J, typename T>
void Generate(array<array<T, J>, I> &arr);

template<size_t I, size_t J, typename T>
void UpdateGeneration(array<array<T, J>, I> &arr, array<array<T, J>, I> &oldarr);

template<size_t I, size_t J, typename T>
BYTE GetCell(BYTE x, BYTE y, array<array<T, J>, I> const &arr);

template<size_t I, size_t J, typename T>
BYTE GetCellsCount(BYTE x, BYTE y, array<array<T, J>, I> const &arr);

template<size_t I, size_t J, typename T>
int sumOrganism(array<array<T, J>, I> const &arr);

template<size_t I, size_t J, typename T>
void print(const HANDLE &StdOut, const COORD &Coord, array<array<T, J>, I> const &arr);

int main(void) {
  srand(time(NULL));
  HANDLE hStdOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
  COORD coord {0, 0};

  array<array<bool, 60>, 20> Generation {false};
  array<array<bool, 60>, 20> oldGeneration {false};
  int sum {};

  Generate(Generation);

  do {
   UpdateGeneration(Generation, oldGeneration);
   print(hStdOut, coord, Generation);
   sum = sumOrganism(Generation);
   if(_kbhit() && (_getch() == 27)) return 0;
   if(Generation == oldGeneration) break;
   Sleep(100);
  } while(sum);

  if(!sum) {
   system("cls");
   std::cout << "All organisms were lost!" << std::endl;
  } else {
   std::cout << "\nFinish!" << std::endl;
  }
  system("pause");
  return 0;
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
void Generate(array<array<T, J>, I> &arr) {
  for(auto &i : arr) {
   for(auto &j : i) {
    j = rand()%2;
   }
  }
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
void UpdateGeneration(array<array<T, J>, I> &arr, array<array<T, J>, I> &oldarr) {
  BYTE cellsCount {};
  oldarr = arr;
  for(int i {}; i < I; i++) {
   for(int j {}; j < J; j++) {
    cellsCount = GetCellsCount(i, j, oldarr);
    if(!oldarr[i][j]) {
     if(cellsCount == static_cast<BYTE>(3)) arr[i][j] = true;
    } else {
     if((cellsCount < static_cast<BYTE>(2)) || (cellsCount > static_cast<BYTE>(3))) arr[i][j] = false;
    }
   }
  }
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
BYTE GetCell(BYTE x, BYTE y, array<array<T, J>, I> const &arr) {
  if((x > I - 1) || (y > J - 1)) {
   return 0;
  }
  return static_cast<BYTE>(arr[x][y]);
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
BYTE GetCellsCount(BYTE x, BYTE y, array<array<T, J>, I> const &arr) {
  BYTE Result {};
  Result += GetCell(x-1, y, arr);
  Result += GetCell(x-1, y-1, arr);
  Result += GetCell(x, y-1, arr);
  Result += GetCell(x+1, y-1, arr);
  Result += GetCell(x+1, y, arr);
  Result += GetCell(x+1, y+1, arr);
  Result += GetCell(x, y+1, arr);
  Result += GetCell(x-1, y+1, arr);
  return Result;
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
int sumOrganism(array<array<T, J>, I> const &arr) {
  int Result {};
  for(auto const i: arr) {
   for(auto const j: i) {
    Result += j;
   }
  }
  return Result;
}

template<size_t I, size_t J, typename T>
void print(const HANDLE &StdOut, const COORD &Coord, array<array<T, J>, I> const &arr) {
  SetConsoleCursorPosition(StdOut, Coord);
  SetConsoleTextAttribute(StdOut, FOREGROUND_RED);
  for(auto const i: arr) {
   for(auto const j: i) {
    if(!j) {
     std::cout << " ";
    } else {
     std::cout << "X";
    }
   }
   std::cout << std::endl;
  }
  SetConsoleTextAttribute(StdOut, FOREGROUND_BLUE | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_RED);
  std::cout << "\nESC = Exit" << std::endl;
}

Не могли бы вы при наличии существенных недостатков в моем коде указать на них (не как исправить, а в сторону чего копать).

С уважением.

Сообщение отредактировал Ozzy659 - Суббота, 14 Февраля 2015, 12:39

Saitei

Дата: Воскресенье, 15 Февраля 2015, 17:52 | Сообщение # 5

старожил

Сообщений: 2408

Сейчас нет на сайте

Ozzy659, уроки больше не пишу, потому что они никому не нужны)
По коду: зачем использовать шаблоны там, где они не нужны? Нужно бороться за читабельность кода...

Цитата Ozzy659 (

)

#include <windows.h>

os_specific_shit. Никакой кроссплатформенности... Sleep можно сделать с помощью фишек из стандарта С++11 (усыпить текущий поток на N мили\нано\...секунд)

Сообщение отредактировал Saitei - Воскресенье, 15 Февраля 2015, 17:52

Ozzy659

Дата: Воскресенье, 15 Февраля 2015, 18:56 | Сообщение # 6

уже был

Сообщений: 2

Сейчас нет на сайте

Цитата Saitei (

)

уроки больше не пишу, потому что они никому не нужны)

Очень жаль.