SYSU-SSE 3D游戏编程与设计 学习笔记（1）--离散仿真引擎基础

前言

中山大学软件工程学院 3D游戏编程与设计课程学习记录博客
游戏代码: 游戏代码

简答题

1. 解释游戏对象（GameObjects）和资源（Assets）的区别与联系
   游戏对象是在游戏中真实存在一个物体，是可以进行选中操作的对象，而资源则是对游戏对象的一个修饰，比如一个正方体是游戏对象，但是其表面的图案等具体信息是资源来设定的。
2. 下载几个游戏案例，分别总结资源、对象组织的结构（指资源的目录组织结构与游戏对象树的层次结构）
   资源的目录组织结构基本包括Prefabs预设，resources动态加载的资源文件，Scenes场景文件，Scenes场景文件，Scripts脚本代码文件，Sounds音效文件，Textures所有的贴图等等…而游戏对象树类似于多个父子继承关系，一个游戏对象往往是包括了多个子对象。
3. 编写一个代码，使用 debug 语句来验证 MonoBehaviour 基本行为或事件触发的条件

• 基本行为包括 Awake() Start() Update() FixedUpdate() LateUpdate()
• 常用事件包括 OnGUI() OnDisable() OnEnable()

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class NewBehaviourScript1 : MonoBehaviour {

    void Awake()
    {
        Debug.Log("Awake!");
    }
    void Start()
    {
        Debug.Log("Start!");
    }
    void Update()
    {
        Debug.Log("Update!");
    }
    void FixedUpdate()
    {
        Debug.Log("FixedUpdate!");
    }
    void LateUpdate()
    {
        Debug.Log("LateUpdate!");
    }
    void Reset()
    {
        Debug.Log("Reset!");
    }
    void OnGUI()
    {
        Debug.Log("onGUI!");
    }
    void OnDisable()
    {
        Debug.Log("onDisable!");
    }
    void OnDestroy()
    {
        Debug.Log("onDestroy!");
    }
}

• Awake()：用于在游戏开始之前初始化变量或游戏状态。在脚本整个生命周期内它仅被调用一次.Awake在所有对象被初始化之后调用。
• Start()：仅在Update函数第一次被调用前调用。Start在behaviour的生命周期中只被调用一次。
• FixedUpdate()：固定帧更新，更新频率默认为0.02s。
• Update()：正常帧更新，用于更新逻辑，每一帧都执行。FixedUpdate比较适用于物理引擎的计算，因为是跟每帧渲染有关。Update就比较适合做控制。
• LateUpdate()：在所有Update函数调用后被调用，和fixedupdate一样都是每一帧都被调用执行，这可用于调整脚本执行顺序。
• OnGUI()：在渲染和处理GUI事件时调用。这意味着OnGUI也是每帧执行一次。
• Reset()：在用户点击检视面板的Reset按钮或者首次添加该组件时被调用。
• OnDisable()：当物体被销毁时 OnDisable将被调用，并且可用于任意清理代码。脚本被卸载时，OnDisable将被调用，OnEnable在脚本被载入后调用。
• OnDestroy()：当MonoBehaviour将被销毁时，这个函数被调用。OnDestroy只会在预先已经被激活的游戏物体上被调用。

4. 查找脚本手册，了解GameObject，Transform，Component 对象

• 分别翻译官方对三个对象的描述（Description）
  GameObject: 游戏中的每个对象都是一个游戏对象(GameObject)。然而，游戏对象(GameObjects)本身不做任何事情。它们需要特殊属性(special properties)才能成为一个角色、一种环境或者一种特殊效果。 Transform：变换(Transforms)是每个游戏对象(GameObject)的关键组件(Component)。它们决定游戏对象 (GameObject)的位置、旋转方式及缩放。 Reset：在游戏中，组件(Components)就是对象和行为的螺栓与螺母，它们是每个游戏对象 (GameObject)的功能零件。
• 描述下图中 table 对象（实体）的属性、table 的 Transform 的属性、 table 的部件
  table 的对象是GameObject，第一个选择框是 activeSelf属性，第二个选择框是Transform属性，第三个选择框是Mesh Filter筛网过滤器属性，第四个选择框是Box Collider属性，第五个选择框是Mesh Renderer筛网渲染器属性，第六个选择框是Default-Material属性。

5. 资源预设（Prefabs）与 对象克隆 (clone)

• 预设（Prefabs）有什么好处？
  预设是一个非常容易复用的类模板，可以迅速方便创建大量相同属性的对象、操作简单，代码量少，减少出错概率。
• 预设与对象克隆(clone or copy or Instantiate of Unity Object)关系？
  预设可以使修改的复杂度降低，一旦需要修改所有相同属性的对象，只需要修改预设即可，所有通过预设实例化的对象都会做出相应变化。而克隆只是复制一个一模一样的对象，这个对象独立于原来的对象，在修改的过程中不会影响原有的对象，这样不方便整体改动。
• 制作 table 预制，写一段代码将 table 预制资源实例化成游戏对象

void Start()
{
    Debug.Log("Start!");
    GameObject cube = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
    cube.name = "a cube";
    cube.transform.position = new Vector3(0, 1, 2);
    cube.transform.parent = this.transform;
}

井字棋游戏实现

游戏演示视频: 演示视频

编程内容

• 了解OnGUI()事件，提升debug能力
• 提升阅读API文档能力
• 训练数据-控制分离的编程思想
• 仅使用IMGUI构建UI编写井字棋小游戏

实现思路

• 确定屏幕中心位置

    int w = Screen.width / 2;

• 放置游戏名称和重新开始按钮

    GUI.Box(new Rect(w - 225, 50, 450, 500), "井字棋");
    if(GUI.Button(new Rect(w - 325, 75, 100, 25), "重新开始")) Reset();

• 根据一个二维数组matrix来确定玩家下棋位置及下棋功能

    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0; j < 3; j++) {
            if(matrix[i, j] == 1) GUI.Button(new Rect(w - 225 + j*Bwidth, 100 + i*Bwidth, Bwidth, Bwidth), "X");
            else if(matrix[i, j] == 2) GUI.Button(new Rect(w - 225 + j*Bwidth, 100 + i*Bwidth, Bwidth, Bwidth), "O");
            //当游戏结束时点击button无效果
            else if(result != 0) GUI.Button(new Rect(w - 225 + j*Bwidth, 100 + i*Bwidth, Bwidth, Bwidth), "");  
            else {
                if(GUI.Button(new Rect(w - 225 + j*Bwidth, 100 + i*Bwidth, Bwidth, Bwidth), "")) {
                    matrix[i, j] = 1 + player % 2;
                    result = Check();
                    player++;       //辅助计算当前回合下棋的玩家
                    cnt++;
                }
            }
        }
    }

• 根据下的棋子数量cnt和Check()函数返回的结果来判断游戏结果

    if(result == 1) {
        GUI.Box(new Rect(w - 325, 50, 100, 25), "玩家1(X)获胜");
    }
    else if(result == 2) {
        GUI.Box(new Rect(w - 325, 50, 100, 25), "玩家2(O)获胜");
    }
    else if(cnt == 9) {
        GUI.Box(new Rect(w - 325, 50, 100, 25), "平局");
    }
    else {
        GUI.Box(new Rect(w - 325, 50, 100, 25), "正在游戏");
    }

• Check()函数先判断同行或同列是否达成获胜条件，再判断两条对角线是否达成获胜条件并返回获胜玩家编号；否则返回0

    for(int i = 0; i < 3; i++) {
		if(matrix[i,0] == matrix[i,1] && matrix[i,1]== matrix[i,2] && matrix[i,0] != 0) return matrix[i,0];
		if(matrix[0,i] == matrix[1,i] && matrix[1,i]== matrix[2,i] && matrix[0,i] != 0) return matrix[0,i];
	}
	if(matrix[0,0] == matrix[1,1] && matrix[1,1] ==matrix[2,2]) return matrix[1,1];
	if(matrix[0,2] == matrix[1,1] && matrix[1,1] ==matrix[2,0]) return matrix[1,1];
	return 0;