基于Linux系统的C语言多关卡推箱子设计

基于Linux系统的C语言多关卡推箱子设计

前言

   经典推箱子是一个来自古老的游戏，目的是训练人们的逻辑思维能力，巧妙的利用有限的空间和通道，合理的安排上下左右移动的次序和位置，箱子只可以推，不可以拉，而且一次只能推动一个，胜利的条件是把所有的箱子都推到目的地，从而完成游戏的要求。
   现在市场上的推箱子游戏各种各样，有基于Windows下C语言编写的，有基于JAVA和Python设计的，而基于Linux环境下设计的推箱子游戏非常少，因为一些头文件不兼容和人们对Windows操作系统的依赖性，加上Linux操作系统一切都是文件，所有的操作基本上都是在Terminal里面进行操作的，而且Linux下的可视化界面相对没有Windows下更加美观，     
   而且软件的安装没有Windows下更加便捷，所有的操作都是通过命令去完成实现的，所以设计出一款基于Linux操作系统下的推箱子小游戏也是非常不错的，而且利用Linux下标准IO的操作使得游戏更加的充满趣味性和可玩性，更好的体验该环境下的特色，从而改变人们对于Linux的一些看法，认识到Linux系统下设计的游戏和其他环境下一样，有着显著的优势和特点。

以下是本篇文章正文内容，下面案例仅供参考

一、设计方案

   推箱子游戏在开始后，可以通过按Q键，此时调用程序退出函数，结束游戏，也可以按其他键进行游戏初始化，此时进入游戏第一关。
   第一关如果挑战失败，此时调用程序退出函数结束游戏，如果第一关挑战成功，显示本关完成挑战，显示所使用的游戏步数。
   此时给玩家一个交互的选择，按Q键结束游戏，按回车键进入第二关，依次执行相关的操作。
   直到第五关挑战成功，此时显示本关所用的步数，然后退出游戏，游戏结束。

二、功能设计

2.1功能简述

 由键盘中的w，s，a，d四个字母分别代表上下左右来控制人的运动；
 当本关通过时，可以选择回车进行下一关，也可以选择q键直接退出游戏。
 当本关完成后，会显示完成本关所使用的步数，而且每一关都比上一关增加难度，要完  成的推箱子数不同，当5关全部完成后退出游戏，游戏结束。
 当箱子碰到墙壁而无法推动时，会进入游戏已经结束，退出游戏。

其他几个方位键操作思想类似，因代码较长，仅以向上方位键展示
代码示例：

	switch (ch)
	{
    
    
	case 'w':
	case 'W':
		//下一个地方等于空地或者是目的 能走
		if(7 == map[cas][i-1][j]||3 == map[cas][i-1][j])
	{
    
    
		return;
	}
		if (map[cas][i - 1][j] == 0 || map[cas][i - 1][j] == 3)
		{
    
    
			//走的实质是交换连个位置的值
			//原来的地方(map[i-1][j])人（5）走了
			map[cas][i][j] -= 5;
			//新的地方(map[i][j])人（5）来了
			map[cas][i-1][j] += 5;
			step++;
		}
                  //相邻的地方
		if (map[cas][i - 1][j] == 4 || map[cas][i - 1][j] == 7)
		{
    
    
			//相邻的地方的相邻
			if (map[cas][i - 2][j] == 0 || map[cas][i - 2][j] == 3)
			{
    
           //怎么走，三步
				//原来的地方
				map[cas][i][j] -= 5;
				//相邻
				map[cas][i - 1][j] += 1;
				//隔壁的隔壁
				map[cas][i-2][j] += 4;
				step++;
			}
		}
	

2.2流的类型和操作

标准I/O中流的缓冲类型有3种，分别是全缓冲，行缓冲，无缓冲。
全缓冲。在这种情况下，当填满标准I/O缓冲区后才进行实际的I/O操作。对于存放在磁盘上的普通文件，用标准I/O打开时默认是全缓冲的。当缓冲区已满或执行flush操作时才会进行磁盘操作。
行缓冲。当在输入和输出中遇到换行符时执行I/O操作。
无缓冲。不对I/O操作进行缓冲，即在对流的读写时会立刻操作实际的文件。标准出错流是不带缓冲的。

流的开始代码示例：

void start_soko(void)
{
    
    
 FILE* frp = fopen("soko.bin","w+");
 if(NULL == frp)
 {
    
    
 	printf("数据加载错误!\n");
 	return;
 }
 fread(map,1,490,frp);
 fclose(frp);
}

流的结束代码示例：

void exit_soko(void)
{
    
    
 FILE* fwp = fopen("soko.bin","w+");
 printf("游戏结束，退出游戏");
 if(NULL == fwp)
 {
    
    
 	printf("数据保存错误!\n");
 }
 fwrite(map,1,490,fwp);
 fclose(fwp);
 exit(0);
}

2.3标准I/O

参数	功能简述
r或rb	打开存在的只读文件
r+或r+b	打开存在的可读写文件
w或wb	打开只写文件，若文件不存在创建文件，文件存在则擦写以前的内容。
w+或w+b	打开可读写文件，若文件不存在创建文件，文件存在则擦写以前的内容。
a或ab	附加的方式打开只写文件，若文件不存在创建文件，文件存在保留原先内容，数据附加在文件尾。
a+或a+b	附加的方式打开可读写文件，若文件不存在创建文件，文件存在保留原先内容，数据附加在文件尾。

2.4流的使用

Fopen函数常用于使用标准I/O打开文件，如果打开文件成功则指向FILE的指针，如果打开文件失败则返回NULL。
Fclose函数常用于使用标准I/O关闭文件，该函数将流的缓冲区内的数据全部写入文件中，并释放相关资源。如果关闭文件成功则返回0，如果关闭文件失败则返回错误。
Fread函数是当文件流被打开之后，可对文件流按照指定单位的大小进行读操作。
Fwrite函数是文件流被打开后，可对文件流按照指定的单位大小进行写操作。 

2.5两个主要问题

设计中的两个主要解决的问题是：怎样生成地图、怎样实现人或人和箱子的移动。
这也是本次设计的核心和难点，只有解决了这两个问题，推箱子的基本功能才能实现。    
然后整个操作都是在地图绘制的基础上进行的，解决了这些基本的问题，才能在此基础上设计更多新颖的附加功能，比如增加游戏的关卡数，计算完成游戏所使用的步数等。

2.6地图的生成

设计中用三维整形数组中的数字元素表示不同的物体，比如0表示空地，1表示墙，3表示目的地，4表示箱子，5表示人，7表示箱子推到目的地。
然后用一个switch语句给每个数字赋予不同的符号，再输出三维数组，生成地图。

2.7人或人和箱子的移动

设计中要想使人移动，首先要找到人的起始位置，然后才能开始移动。人向四个方向移动的原理是相同的，可以先研究一个方向的移动，找到人的位置后，以人向上走为例，可以通过数组下标表示。
首先要判断人的上面是否为空地，因为向上进行移动，是空地则可以进行移动，移动后判断并改变人员原位置的数值元素和空地原位置的数值元素；否则不移动。
如果人的上面是目的地，人也是可以移动的，同样判断人原位置数值元素，并改变人员位置的数值元素和前一位置的数值元素。
如果人前面是空地上的箱子。如果箱子前面是空地，则可以进行移动，改变箱子前位置的数值元素，还是判断原位置的数值元素，然后改之；如果箱子前为目的地，则一样移动和改变数值元素，使得箱子推到目的地。
如果人前面是箱子已经推到目的地，则不可推动已经到达目的地的箱子，如果人的另一面是空地，则可以进行移动，执行上面的一些操作。
每一次移动，在完成本关后，都会进行初始化，然后再一次显示相应关卡的地图，这样便可以实现人或人和箱子的移动。

三、模块设计与使用

    本设计包括5个模块，分别是初始化模块、图画模块、箱子移动模块、小人移动模块和功能控制模块。

3.1初始化模块

   该模块包括屏幕初始化和游戏每一关的初始化。屏幕初始化主要用于输出游戏的操作提示，游戏的每一关的初始化是构建每一关的关卡和箱子数。

初始化部分代码示例：

   system("clear");//清屏
  	if(1==lose())
  	{
    
    
  	       system("clear");
  		printf("游戏失败！\n");
  		exit_soko();return 0;
  	}

3.2图画模块

    该模块主要用于被其他模块调用，用于画墙、画箱子、画目的地、画小人。
    其中墙用“#”表示，箱子用“$”表示，目的地用“o”表示，小人用“@”表示。

地图模块（思想）的代码示例：

int  map[填空][填空][填空] =  
/*三维数组里第一个表示关卡数，后面两个二表示行和列*/
{
    
    
 //0:空 1:#:墙
 //3：0 4：$  //目的地和箱子
 //5：@	  //人
 //7:m		  //目的(3)和箱子(4)在一起
 //8：@	  //人(5)和目的(3)在一起
 /*二维数组示例*/
    {
    
    1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
     1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,
     1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,
     1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,
     1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,3,0,0,0,0,0,1,1,1,1,
     1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,
     1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,4,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,
     1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,4,0,0,3,0,0,0,0,1,
     1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,4,0,0,0,1,0,0,0,1,1,
     1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,
     1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,
     1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,
     1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,0,4,0,5,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,
     1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,}

};
int cas = 0;	//为0表示第一关
//记录每一关的箱子数 或者是项目和目的在一起的总数
int boxSum[] = {
    
    第一关目标,第二关目标，......};

3.3箱子移动模块

   该模块用于实现对箱子的上下左右移动，包括目的地之间、空地之间、目的地与空地之间箱子的移动。

3.4小人移动

该模块用于控制小人的移动，从而推动箱子的移动到达目的地。

3.5功能控制模块

 该模块是几个函数功能的集合，包括在屏幕上输出功能信息，关卡数、指定位置状态等。

多关卡代码（思想）示例：

int cur(){
    
    
   int i,j,k=0;
   for(i=0;i<9;i++){
    
    
   	for(j=0;j<11;j++){
    
    
   		if(map[cas][i][j]==4){
    
    
   		}
   	}
   }//遍历整个二
}//计算地图中有多少个终点

判断输赢（思想）示例：

int lose(){
    
    
   int i,j;
   int k=0;
   for(i=0;i<14;i++){
    
    
   	for(j=0;j<28;j++){
    
    
   		if(i>0 && j>0 ){
    
    	
   		if(map[cas][i][j] == 4||map[cas][i][j] == 7){
    
    
if(((map[cas][i-1][j] == 1 || map[cas][i-1][j] == 4 || map[cas][i-1][j] == 7) &&(map[cas][i][j-1] == 1 || map[cas][i][j-1] == 4 || map[cas][i][j-1] == 7))
|| ((map[cas][i][j-1] == 1 || map[cas][i][j-1] == 4 || map[cas][i][j-1] == 7) && (map[cas][i+1][j] == 1 || map[cas][i+1][j] == 4 || map[cas][i+1][j] == 7))
|| ((map[cas][i+1][j] == 1 || map[cas][i+1][j] == 4 || map[cas][i+1][j] == 7) && (map[cas][i][j+1] == 1 || map[cas][i][j+1] == 4 || map[cas][i][j+1] == 7))
|| ((map[cas][i][j+1] == 1 || map[cas][i][j+1] == 4 || map[cas][i][j+1] == 7) && (map[cas][i-1][j] == 1 || map[cas][i-1][j] == 4 || map[cas][i-1][j] == 7))){
    
    
   			k++; }
   		}
   	}
   	}
   }

按键退出（思想）示例：

 case 'Q':
 case 'q':
 exit_soko();

按键移动（思想）示例：

void keyDown()
{
    
    
   //分析按键过程
   //定位人在哪里
   int i, j;
   for (i = 0; i < 填空; i++)
   {
    
    
   	for (j = 0; j < 填空; j++)
   	{
    
    
   		if (map[cas][i][j] == 填空 || map[cas][i][j] == 填空)
   			break;//beak只能跳出一条语句
   	}
   	if (map[cas][i][j] == 填空|| map[cas][i][j] == 填空)
   		break;//break只能跳出一条语句
   }

四、结果验证

游戏退出：

游戏失败：

挑战成功：

所有关卡挑战成功：

总结

   基于Linux的推箱子游戏设计在对对程序的编写过程中，设计最大的亮点是模块化设计，将执行功能的各个部分封装成一个个模块，即子函数。
   在主函数中编写需要调用功能的子函数名即可执行相应的功能，目的是便于修改，减小对程序大规模的修改，降低了程序编写过程中的出错率。
   最大的特点是可以实现对数据的记录修改，在Linux环境下，通过借用标准IO的打开、关闭、读写操作实现对整个游戏是否记忆上次游戏位置，是否退出、开始游戏，进行了操作。
   程序在编写的时候考虑到实际的应用需求和视觉审美效果，尽最大程度的在保证程序正常实现各功能的前提下，增加游戏的难度，使游戏的界面呈现出美的效果。
   为了提高游戏的难度实现多关卡模式，地图设计的过程中原来的二维数组优化成了三维数组，原来的符号元素，在地图设计中改成了1：2的对称的效果。
   设计最大的难点是c语言头文件在不同操作环境下不匹配的问题，要实现相应的功能需要借助已有的头文件，编写函数进行调用。

源代码文件