C#面向对象实践项目--贪吃蛇

目录

一、项目整体架构与核心逻辑

二、关键类的功能与关系

1. 游戏核心管理类：Game

2. 场景接口与基类

3. 具体场景类

4. 游戏元素类

5. 基础结构体与接口

三.类图

四、核心流程解析

五、项目可优化部分

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一、项目整体架构与核心逻辑

该项目运用场景管理模式和接口驱动设计，将游戏划分为开始、进行中、结束这三个场景，借助接口实现不同模块间的交互，同时通过继承来复用代码。其核心逻辑如下：

1. 场景切换机制：游戏以场景为单位进行管理，各个场景需实现ISceneUpdate接口的Update方法，以此完成场景内的逻辑更新与画面渲染。
2. 对象绘制体系：游戏中的物体（例如墙壁、蛇身、食物）实现IDraw接口的Draw方法，从而实现统一的绘制操作。
3. 输入处理方式：开始场景和结束场景共用一套输入逻辑（利用W/S键选择选项，J键确认），这部分逻辑在基类中实现。

项目源代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{enum E_SceneType{Begin,Game,End,}class Game{//要想得到控制台的数值，就要把Game类中的成员用const修饰为常量，方便其他类使用public const int w = 80;public const int h = 30;public static ISceneUpdate nowScene;public Game (){//隐藏光标Console.CursorVisible = false;//设置游戏窗口大小Console.SetWindowSize(w, h);//设置缓冲区Console.SetBufferSize(w, h);ChangeScene(E_SceneType.Begin);}public void StartGame(){while(true){if(nowScene !=null){nowScene.Update();}}}public static void ChangeScene(E_SceneType type){//切换场景之前先清理之前场景内容Console.Clear();switch (type){case E_SceneType.Begin:nowScene = new BeginScene();break;case E_SceneType.Game:nowScene = new GameScene();break;case E_SceneType.End:nowScene = new EndScene();break;}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{interface ISceneUpdate{void Update();}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{abstract class BeginOrEndBaseScene:ISceneUpdate{protected int selIndex = 0;protected string strTilte;protected string strOne;public abstract void EnterJDoing();public void Update(){//开始和结束场景的游戏逻辑//选择当前的选项，然后监听键盘输入wsj//后续在控制台输出的文本都会显示为白色，直至再次对ForegroundColor属性进行修改Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;//显示标题Console.SetCursorPosition(Game.w / 2 - strTilte.Length, 5);Console.Write(strTilte);//显示下方的选项Console.SetCursorPosition(Game.w / 2 - strOne.Length, 8);Console.ForegroundColor = selIndex == 0 ? ConsoleColor.Red : ConsoleColor.White;Console.Write(strOne);Console.SetCursorPosition(Game.w / 2 - 4, 10);Console.ForegroundColor = selIndex == 1 ? ConsoleColor.Red : ConsoleColor.White;Console.Write("结束游戏");//检测输入switch (Console.ReadKey(true).Key){case ConsoleKey.W:--selIndex;if (selIndex < 0)selIndex = 0;break;case ConsoleKey.S:++selIndex;if (selIndex > 1)selIndex = 1;break;case ConsoleKey.J:EnterJDoing();break;}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class BeginScene : BeginOrEndBaseScene{public BeginScene (){strTilte = "贪吃蛇";strOne = "开始游戏";}public override void EnterJDoing(){if(selIndex ==0){Game.ChangeScene(E_SceneType.Game);}else{Environment.Exit(0);}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class EndScene : BeginOrEndBaseScene{public EndScene(){strTilte = "游戏结束";strOne = "回到开始界面";}public override void EnterJDoing(){if(selIndex ==0){Game.ChangeScene(E_SceneType.Begin);}else{Environment.Exit(0);}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class GameScene : ISceneUpdate{Map map;Snake snake;Food food;int upDateInded = 0;public GameScene (){map = new Map();snake = new Snake(40, 10);food = new Food(snake);}public void Update(){if(upDateInded %10000==0){map.Draw();food.Draw();snake.Move();snake.Draw();//检测是否死亡if(snake .CheakEnd (map)){//结束逻辑Game.ChangeScene(E_SceneType.End);}snake.CheakEatFood(food);upDateInded = 0;}++upDateInded;//在控制台中检测玩家输入，不被卡住的解决方案if (Console.KeyAvailable){switch (Console .ReadKey (true).Key){case ConsoleKey.W:snake.ChangDir(E_MoveDir.Up);break;case ConsoleKey.A:snake.ChangDir(E_MoveDir.Left);break;case ConsoleKey.S:snake.ChangDir(E_MoveDir.Down);break;case ConsoleKey.D:snake.ChangDir(E_MoveDir.Right);break;}}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{interface IDraw{void Draw();}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{struct Position{public int x;public int y;public Position (int x,int y){this.x = x;this.y = y;}public static bool operator ==(Position p1,Position p2){if (p1.x == p2.x && p1.y == p2.y)return true;return false;}public static bool operator !=(Position p1, Position p2){if (p1.x == p2.x && p1.y == p2.y)return false;return true;}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{abstract class GameObject : IDraw{public Position pos;public abstract void Draw();}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class Map : IDraw{public Wall[] walls;public Map (){walls = new Wall[Game.w + (Game.h - 3) * 2];int index = 0;for (int i = 0; i < Game .w ; i+=2){walls[index] = new Wall(i, 0);++index;}for (int i = 0; i < Game .w; i+=2){walls[index] = new Wall(i, Game.h - 2);++index;}for (int i = 1; i < Game .h-2; i++){walls[index] = new Wall(0, i);++index;}for (int i = 1; i < Game.h - 2; i++){walls[index] = new Wall(Game .w-2,i);++index;}}public void Draw(){for (int i = 0; i < walls .Length ; i++){walls[i].Draw();}}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{enum E_SnakeBodyType{Head,Body,}class SnakeBody : GameObject{public E_SnakeBodyType type;public SnakeBody (E_SnakeBodyType type ,int x,int y){this.type = type;pos = new Position(x, y);}public override void Draw(){Console.SetCursorPosition(pos.x, pos.y);Console.ForegroundColor = type == E_SnakeBodyType.Head ? ConsoleColor.Yellow : ConsoleColor.Green;Console.Write(type == E_SnakeBodyType.Head ? "㊣" : "0");}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{enum E_MoveDir{Up,Down,Left,Right,}class Snake : IDraw{SnakeBody[] bodys;E_MoveDir dir;//来记录当前蛇的长度int nowNum;public Snake(int x, int y){bodys = new SnakeBody[200];bodys[0] = new SnakeBody(E_SnakeBodyType.Head, x, y);++nowNum;dir = E_MoveDir.Right; }public void Draw(){//画一节一节的身子for (int i = 0; i < nowNum ; i++){bodys[i].Draw();}}public void Move(){//移动前//擦除最后一个位置SnakeBody lastBody = bodys[nowNum - 1];Console.SetCursorPosition(lastBody.pos.x, lastBody.pos.y);Console.Write("  ");//在蛇头移动之前 从蛇尾开始 不停的让后一个的位置等于前一个的位置for (int i = nowNum -1; i >0; i--){bodys[i].pos = bodys[i - 1].pos;}switch (dir){case E_MoveDir.Up:--bodys[0].pos.y;break;case E_MoveDir.Down:++bodys[0].pos.y;break;case E_MoveDir.Left:bodys[0].pos.x -= 2;break;case E_MoveDir.Right:bodys[0].pos.x += 2;break;}}public void ChangDir(E_MoveDir dir){if(dir==this.dir ||nowNum >1&&(this.dir==E_MoveDir .Left &&dir==E_MoveDir.Right ||this.dir ==E_MoveDir.Right && dir ==E_MoveDir.Left ||this.dir==E_MoveDir.Up && dir==E_MoveDir.Down ||this.dir==E_MoveDir.Down && dir==E_MoveDir.Up)){return;}//只要没有return 就记录外边传入的方向，按照这个方向移动this.dir = dir;}public bool CheakEnd(Map map){//头碰到墙壁蛇死亡for (int i = 0; i < map.walls .Length ; i++){if(bodys[0].pos ==map.walls [i].pos ){return true; }}//头碰到身子蛇死亡for (int i = 1; i <nowNum; i++){if(bodys[0].pos==bodys [i].pos){return true;}}return false;}//通过传入一个位置来判断是否和蛇重合public bool CheakSamePos(Position p){for (int i = 0; i < nowNum ; i++){if(bodys[i].pos ==p){return true;}}return false;}public void CheakEatFood(Food food){if(bodys [0].pos ==food.pos ){//吃到了就应该让食物的位置再随机 增加蛇身体的长度food.RandomPos(this);//长身体AddBody();}}private void AddBody(){SnakeBody frontBody = bodys[nowNum - 1];//先长bodys[nowNum] = new SnakeBody(E_SnakeBodyType.Body, frontBody.pos.x, frontBody.pos.y);//再加长度++nowNum;}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class Wall : GameObject{public Wall (int x,int y){pos = new Position(x, y);}public override void Draw(){Console.SetCursorPosition(pos.x, pos.y);Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;Console.Write("■");}}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;namespace 贪吃蛇
{class Food : GameObject{public Food(Snake snake){RandomPos(snake);}public override void Draw(){Console.SetCursorPosition(pos.x, pos.y);Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Cyan;Console.Write("o");}//随机位置的行为 行为 和蛇的位置有关系 有了蛇再做考虑public void RandomPos(Snake snake){//随机位置Random r = new Random();int x = r.Next(2, Game.w / 2 - 1) * 2;int y = r.Next(1, Game.h - 4);pos = new Position(x, y);//得到蛇//如果重合就会进if语句if(snake .CheakSamePos (pos)){RandomPos(snake);}}}
}

using System;namespace 贪吃蛇
{class Program{static void Main(string[] args){Game game = new Game();game.StartGame();}}
}

二、关键类的功能与关系

1. 游戏核心管理类：Game

• 功能概述：
  • 负责初始化游戏窗口，包括隐藏光标、设置窗口大小和缓冲区等操作。
  • 管理场景的切换，通过ChangeScene方法清除当前场景内容，并创建新的场景实例。
  • 运行游戏主循环，持续调用当前场景的Update方法。
• 成员变量：
  • nowScene：类型为ISceneUpdate，用于引用当前场景对象。
  • w和h：作为常量，定义了游戏窗口的宽度（80）和高度（30）。
• 类间关系：
  • 与ISceneUpdate接口的实现类（如BeginScene、GameScene、EndScene）相关联，通过多态的方式调用场景的更新逻辑。
  • 提供静态方法ChangeScene，供其他类触发场景切换操作。

2. 场景接口与基类

• ISceneUpdate接口：
  • 定义：包含Update()方法，所有场景类都必须实现该方法，用于处理场景的逻辑更新和画面渲染。
  • 实现类：BeginScene、GameScene、EndScene。
• BeginOrEndBaseScene基类：
  • 功能：为开始场景和结束场景提供通用的输入处理逻辑，例如选项选择（通过selIndex记录当前选中项）和键盘监听（W/S键切换选项，J键确认）。
  • 成员变量：
    • selIndex：用于记录当前选中的选项索引。
    • strTilte和strOne：分别表示场景标题和第一个选项的文本内容。
  • 抽象方法：EnterJDoing()，由子类实现具体的确认逻辑（如开始游戏、退出游戏等）。
  • 子类：BeginScene、EndScene。

3. 具体场景类

• BeginScene（开始场景）：
  • 功能：显示 “贪吃蛇” 标题和 “开始游戏”“结束游戏” 选项，当用户选择 “开始游戏” 时，切换到游戏场景；选择 “结束游戏” 时，退出程序。
  • 实现：继承自BeginOrEndBaseScene，重写EnterJDoing方法，根据选中的索引来决定执行切换场景操作还是退出程序。
• EndScene（结束场景）：
  • 功能：显示 “游戏结束” 标题和 “回到开始界面”“结束游戏” 选项，根据用户的选择切换回开始场景或者退出程序。
  • 实现：同样继承自BeginOrEndBaseScene，重写EnterJDoing方法来实现相应的逻辑。
• GameScene（游戏场景）：
  • 功能：
    • 管理游戏中的核心元素，包括地图（Map）、蛇（Snake）和食物（Food）。
    • 处理游戏的更新逻辑，如地图绘制、蛇的移动、食物检测、碰撞检测等。
    • 监听玩家的输入（W/A/S/D键），用于改变蛇的移动方向。
  • 成员变量：
    • map：类型为Map，代表游戏地图。
    • snake：类型为Snake，代表游戏中的蛇。
    • food：类型为Food，代表游戏中的食物。
    • upDateInded：用于控制更新频率，避免画面刷新过于频繁。

4. 游戏元素类

• Map（地图）：
  • 功能：绘制游戏边界的墙壁，墙壁由多个Wall对象组成。
  • 实现：
    • 在构造函数中初始化Wall数组，按照游戏窗口的尺寸生成上下左右四边的墙壁。
    • Draw方法遍历Wall数组，调用每个Wall的Draw方法来绘制墙壁。
• Snake（蛇）：
  • 功能：
    • 管理蛇的身体（由SnakeBody对象数组组成），处理蛇的移动、转向、增长以及碰撞检测等逻辑。
    • 检测蛇是否撞到墙壁或者自己的身体，以此判断游戏是否结束。
    • 检测是否吃到食物，若吃到则增加蛇的身体长度，并重新生成食物的位置。
  • 成员变量：
    • bodys：类型为SnakeBody[]，存储蛇的各个身体部分。
    • dir：类型为E_MoveDir，表示蛇的当前移动方向。
    • nowNum：记录蛇当前的身体节数。
  • 关键方法：
    • Move()：按照当前方向移动蛇头，并让蛇身跟随移动，同时擦除蛇尾的位置。
    • ChangDir()：改变蛇的移动方向，但要避免蛇反向移动（如向左时不能立即向右）。
    • CheakEnd()：检测蛇是否与墙壁或自身身体发生碰撞。
    • CheakEatFood()：检测蛇头是否与食物的位置重合。
• SnakeBody（蛇身体节）：
  • 功能：表示蛇的某一节身体，区分蛇头（Head）和蛇身（Body），绘制时使用不同的颜色和符号（蛇头为黄色 “㊣”，蛇身为绿色 “0”）。
  • 继承：继承自GameObject类，GameObject实现了IDraw接口，因此SnakeBody需要实现Draw方法。
• Food（食物）：
  • 功能：随机生成食物的位置，确保该位置不与蛇的身体重合，并绘制食物（青色 “o”）。
  • 实现：
    • 在构造函数中调用RandomPos方法生成初始位置。
    • RandomPos方法使用随机数生成位置，并通过Snake.CheakSamePos方法检测该位置是否与蛇的身体重合，若重合则重新生成位置。

5. 基础结构体与接口

• Position结构体：
  • 功能：表示二维坐标（x, y），重载了==和!=运算符，方便进行位置比较。
• IDraw接口：
  • 定义：包含Draw()方法，所有需要绘制的游戏元素（如Wall、SnakeBody、Food）都需实现该方法。
• GameObject抽象类：
  • 功能：作为所有游戏物体的基类，提供pos属性（位置），并要求子类实现Draw方法。
  • 子类：Wall、SnakeBody、Food。

三.类图

Game
├─ 依赖 ISceneUpdate（多态调用 Update()）
│  ├─ BeginScene（继承 BeginOrEndBaseScene）
│  ├─ GameScene（实现 ISceneUpdate）
│  └─ EndScene（继承 BeginOrEndBaseScene）
│
└─ 组合 GameScene├─ Map（包含 Wall[]）│  └─ Wall（继承 GameObject，实现 IDraw）├─ Snake（包含 SnakeBody[]）│  └─ SnakeBody（继承 GameObject，实现 IDraw）└─ Food（继承 GameObject，实现 IDraw）BeginOrEndBaseScene
├─ 实现 ISceneUpdate
└─ 派生 BeginScene 和 EndSceneGameObject
└─ 实现 IDraw├─ Wall├─ SnakeBody└─ Food

四、核心流程解析

1. 游戏启动：
   • Program.Main方法创建Game实例，Game的构造函数会初始化窗口，并切换到开始场景（BeginScene）。
2. 场景更新：
   • Game.StartGame进入循环，不断调用nowScene.Update()。
   • 在开始场景和结束场景中，BeginOrEndBaseScene.Update负责处理选项显示和键盘输入，用户按下J键时触发EnterJDoing方法来切换场景。
   • 在游戏场景中，GameScene.Update会执行以下操作：
     • 每隔一定帧数（通过upDateInded控制），调用map.Draw()绘制墙壁，food.Draw()绘制食物，snake.Move()移动蛇，snake.Draw()绘制蛇。
     • 检测蛇是否死亡（snake.CheakEnd），若是则切换到结束场景。
     • 检测蛇是否吃到食物（snake.CheakEatFood），若是则增加蛇的身体长度，并重新生成食物的位置。
3. 蛇的移动与碰撞检测：
   • 蛇的移动逻辑是，蛇头按照当前方向移动，蛇身的每一节依次跟随前一节的位置移动，蛇尾的位置会被擦除。
   • 通过Snake.CheakEnd方法检测蛇头是否与墙壁或蛇身发生碰撞，以此判断游戏是否结束。
4. 食物生成：
   • Food.RandomPos方法生成随机位置，若该位置与蛇的身体重合，则递归调用自身重新生成位置，直到找到合适的位置为止。

五、项目可优化部分

1. 分离职责：可以将输入处理、渲染逻辑和业务逻辑进一步分离，提高代码的可维护性。
2. 增加配置项：把窗口大小、更新频率等参数提取到配置文件中，方便进行调整。
3. 完善分数系统：在GameScene中添加分数统计功能，当蛇吃到食物时增加分数，并在界面上进行显示。
4. 优化碰撞检测：对于蛇身的碰撞检测，可以使用HashSet来存储位置，提高检测效率。