Создание Zero Player Game, используя libgdx

в 9:45, , рубрики: java, libgdx, Алгоритмы, генетический алгоритм, для начинающих, искусственный интеллект, метки: , , , ,

Идея

  1. Игровое пространство — клетчатое поле ограниченное рамкой
  2. Существующие типы клеток:
    • Пустая клетка — белый
    • Стена — чёрный
    • Зверь — красный
    • След — коричневый
    • Дом — зелёный
  3. Перемещение зверя оставляет неисчезающий след
  4. При запуске генерируется лабиринт
  5. Зверь знает состояние соседних клеток и на основании этого строит карту при перемещении
  6. При перемещении зверь расходует силы, которые восстанавливаются в доме(+5) или на любой клетке(+1)
  7. При столкновении звери объединяются в стаи(дома переносятся в соседние точки), если несколько зверей одновременно отдыхают в доме их карты объединяются
  8. (Не реализовано)Разные «кланы» случайным образом объединяются или воюют
  9. (Не реализовано)Генетический алгоритм для различных поведений зверей, случайно перемешивающиеся при размножении(+мутации), более перспективный вид выживет в войнах

Почему libgdx?

Разработку я вёл с разных устройств, домашний комп на ubuntu и планшет на win8, связка java + eclipse позволила делать это без проблем. Libgdx использован для удобства работы с камерой, возможности добавления графики в дальнейшем, а также для создания версии под андроид.

В этой статье

Заготовка игры, в которой реализовано:

  • Игровое поле
  • Генерация лабиринта
  • Создание зверя кликом по карте
  • Перемещение существа, обходя препятствия, по полю с целью построить полную карту местности.

Результат:

Начало

После создания и импорта проекта в eclipse добавим необходимые поля(в зависимости от версии libgdx некоторые уже могут быть добавлены)

SpriteBatch batch;//Класс для рисования спрайтов на игровом поле
OrthographicCamera camera;//Перемещение по игровому полю
Texture texture;//Текстура клетки(на видео это png изображение - белый квадрат с чёрной рамкой)

В методе create() инициализируем их:

batch = new SpriteBatch();
batch.disableBlending();
camera = new OrthographicCamera(FIELD_SIZE, FIELD_SIZE);

Добавим необходимые константы:

public static final int FIELD_SIZE = 51;//Размер поля(поле квадратное)
public static float UPDATE_TIME = 0.001f;//интервал между "шагами" существ

Далее пригодится абстрактный класс Cell, который будет описывать общий функционал клеток.

public abstract class Cell {

	public Color color;
	
	Sprite sprite;
	
	public Cell(Texture texture, Color color){
		this.color = color;
		sprite = new Sprite(texture);
		sprite.setColor(color);
		sprite.setSize(1, 1);
	}
	
	public abstract void update(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture);
	
	public void setColor(Color color){
		this.color = color;
		sprite.setColor(color);
	}
	
	public void draw(SpriteBatch batch,int x, int y){
		
		sprite.setPosition(x-Main.FIELD_SIZE/2-sprite.getWidth()/2, y-Main.FIELD_SIZE/2-sprite.getHeight()/2);
		sprite.draw(batch);
	}
}

Сразу рассмотрим двух его наследников Wall и Empty.

public class Wall extends Cell {

	public Wall(Texture texture) {
		super(texture, new Color(0f, 0f, 0f, 1));
	}

	@Override
	public void update(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {

	}

}

public class Empty extends Cell {

	public Empty(Texture texture) {
		super(texture, new Color(1, 1, 1, 1));
	}

	@Override
	public void update(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {

	}

}

Теперь необходимо создать лабиринт. пояснять алгоритм не буду, он неплохо изложен тут. Этот алгоритм я выделил в отдельный класс MazeGenerator с единственным методом getMaze(int size), который возвращает двумерный массив нулей и единиц, где 0 — пустая клетка, 1 — стена.

Игровое поле будет храниться в простом двумерном массиве:

Cell[][] map;

Создание поля выглядит так:

map = new Cell[FIELD_SIZE][FIELD_SIZE];

		texture = new Texture(Gdx.files.internal("tile.png"));//не забываем подгрузить изображение

		char[][] bmap = (new MazeGenerator()).getMaze(FIELD_SIZE - 1);
		for (int i = 0; i < FIELD_SIZE; i++)
			for (int j = 0; j < FIELD_SIZE; j++) {
				if (bmap[i][j] == 0)
					map[i][j] = new Empty(texture);
				if (bmap[i][j] == 1)
					map[i][j] = new Wall(texture);
			}

Теперь мы имеем случайный лабиринт при каждом запуске программы. Можно поиграться с константами и определить для себя лучшую комбинацию.

Создание Zero Player Game, используя libgdx

Да на этом скрине tile.png это просто белый квадрат.

Зверь

Настало время наполнить мир жизнью.

Создадим потомка Cell:

public class Unit extends Cell {

	Cell[][] my_map = new Cell[3][3];//собственная карта, изначально известны только соседние клетки
	float update_time = Main.UPDATE_TIME;//счётчик шага
	int mapX = 1, mapY = 1;//координаты зверя на собственной карте
	Vector<Action> queue = new Vector<Action>();//список действий для выполнения

	enum Action {
		left, right, up, down//список действий
	}

       public Unit(Texture texture, Cell[][] map, int x, int y) {
		super(texture, new Color(1f, 0, 0, 1));
		for (int i = x - 1; i <= x + 1; i++)
			for (int j = y - 1; j <= y + 1; j++)
				my_map[i - x + 1][j - y + 1] = map[i][Main.FIELD_SIZE - j - 1];

		my_map[1][1] = this;
		homeX = 1;
		homeY = 1;
	}
        private int goRight(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}//map - полная, истинная карта мира, x,y - расположение зверя на ней
	private int goLeft(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}
	private int goUp(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}
	private int goDown(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}

Не хочу загружать пост кодом, поэтому весь метод update приводить не буду.

Алгоритм работы прост: проверяем очередь действий, если она не пуста, то уменьшаем счётчик такта, если он пуст, заново увеличиваем его и выполняем действие и обновляем окрестности на карте. Если действий нет то строим новый маршрут, но об этом немного дальше, а сейчас рассмотрим шаг персонажа.

Для удобства создадим отдельный метод для шага в каждую сторону:

private int goRight(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}//map - полная, истинная карта мира
private int goLeft(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}//x,y - расположение зверя на ней
private int goUp(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}
private int goDown(Cell[][] map, int x, int y, Texture texture) {...}

«Шаг» будет состоять из нескольких действий.

  • Проверка не надо ли расширить собственную карту
  • Расширение карты(создание нового увеличенного массива и копирование в него старой карты)
  • Перемещение н новую клетку
  • Запись изменений в mapX, mapY
Определение маршрута

На мой взгляд самое простое решение — волновой алгоритм, который троит маршрут в случайную пустую клетку
Для этого я добавил новый класс WavePath со статичным методом:

public static Vector<Action> getPath(Cell[][] my_map, int x, int y, int nx,int ny){...}

Этот метод возвращает возвращает последовательность шагов для достижения случайно выбранной точки.

Финальные штрихи

Теперь осталось только рисовть всё это на экран и, перебирая массив карты, обновлять состояние клеток

@Override
	public void render() {
		this.update();//обновление карты

		Gdx.gl.glClearColor(0, 0, 0, 1);
		Gdx.gl.glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);

		batch.setProjectionMatrix(camera.combined);

		batch.begin();
		for (int i = 0; i < FIELD_SIZE; i++)
			for (int j = 0; j < FIELD_SIZE; j++)
				if(!(map[i][j] instanceof Wall))//не рисуем чёрные квадраты на чёрном фоне
				map[i][j].draw(batch, i, j);
		batch.end();
	}

	public void update() {

		Input input = Gdx.input;

		for (int i = 0; i < FIELD_SIZE; i++)
			for (int j = 0; j < FIELD_SIZE; j++)
				map[i][j].update(map, i, j, texture);//обновляем

		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.W))//сдвиг камеры, масштабирование, вращение, ускорение
			camera.zoom-=Gdx.graphics.getDeltaTime();
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.S))
			camera.zoom+=Gdx.graphics.getDeltaTime();

		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.Q))
			camera.rotate(Gdx.graphics.getDeltaTime()*90);
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.E))
			camera.rotate(-Gdx.graphics.getDeltaTime()*90);
		
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.CONTROL_LEFT))
			UPDATE_TIME+=Gdx.graphics.getDeltaTime();
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.SHIFT_LEFT))
			UPDATE_TIME-=Gdx.graphics.getDeltaTime();
		
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.LEFT))
			camera.translate(new Vector2(-Gdx.graphics.getDeltaTime()*50,0));
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.RIGHT))
			camera.translate(new Vector2(Gdx.graphics.getDeltaTime()*50,0));
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.UP))
			camera.translate(new Vector2(0,Gdx.graphics.getDeltaTime()*50));
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.DOWN))
			camera.translate(new Vector2(0,-Gdx.graphics.getDeltaTime()*50));
		
		if(input.isKeyPressed(Input.Keys.SPACE)){//восстановление камеры
			UPDATE_TIME = 1f;
			camera = new OrthographicCamera(FIELD_SIZE, FIELD_SIZE);
		}
		
		camera.update();
		
		if (input.isTouched()) {//садим зверя на поле
			float stepX = Gdx.graphics.getWidth() / FIELD_SIZE;
			float stepY = Gdx.graphics.getHeight() / FIELD_SIZE;
			float x = input.getX();
			float y = input.getY();
			for (int i = 0; i < FIELD_SIZE; i++)
				for (int j = 0; j < FIELD_SIZE; j++) {
					if (x >= stepX * i && x <= stepX * (i + 1)
							&& y >= stepY * j && y <= stepY * (j + 1))
						if (map[i][FIELD_SIZE - j - 1] instanceof Empty)
							map[i][FIELD_SIZE - j - 1] = new Unit(texture, map,
									i, j);
				}
		}

	}

Заключение

Заранее прошу прощения за ошибки, и не полное изложение материала. Исходники на github.

Если кого-то заинтересовало, напишу продолжение.

Автор: opot

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля