java贪吃蛇游戏的设计论文.pdf

摘要 近年来， Java 作为一种新的编程语言，以其简单性、可移植性和平台无关性等优点， 得到了广泛地应用，特别是Java与万维网的完美结合，使其成为网络编程和嵌入式编程 领域的首选编程语言。JBuilder是Borland 公司用于快速开发Java应用的一款优秀的集成 开发环境，它以其友好的开发界面、强大的组件支持等优点，得到广大程序员的接受和 认可。 “贪吃蛇”游戏是一个经典的游戏，它因操作简单、娱乐性强而广受欢迎。本文基 于 Java技术和 JBuilder开发环境，开发了一个操作简单、界面美观、功能较齐全的“贪 吃蛇”游戏。整个游戏程序分为二个功能模块，六个类模块，实现了游戏的开始、暂停、 结束。通过本游戏的开发，达到学习Java技术和熟悉软件开发流程的目的。 本文在介绍 Java 相关技术和国内外发展现状的基础上，对“贪吃蛇”游戏的整个生命周 期的各个开发阶段进行了详细地介绍。首先，分析了开发本游戏软件的可行性，重点分 析本设计所采用的技术的可行性。其次，从游戏主界面等几方面，分析了本游戏的功能 需求；从可使用性和安全性方面分析了属性需求。然后，进行了游戏的概要设计和详细 设计，这也是本文的重点。概要设计给出二个功能模块的主框架以及六个类模块的函数 调用关系；详细设计介绍了Java2标准运行环境的配置，重点给出各个类模块的程序流程 图以及 UML 图，列表介绍了各个类包含的变量、使用的方法，展示了游戏的界面。为了保 证程序代码的正确性和功能实现的可靠性，本文还介绍了游戏软件的程序调试过程和功 能测试结果。 目录 第一章系统开发环境 1 1.1 开发工具 1 1.2 应用环境 1 第二章系统需求分析 2 2.1 需求分析 2 2.2 可行性分析 2 第三章系统概要设计 3 3.1 设计目标 3 3.2 系统功能模块 3 第四章系统详细设计 5 4.1 程序设计 5 4.2 各功能界面截图 8 第五章系统测试. 14 5.1 测试的意义 . 14 5.2 测试过程 . 14 5.3 测试结果 . 14 参考文献 . 15 第一章系统开发环境 1.1 开发工具 Sun Microsystems公司在推出Java 语言的同时 , 推出了一套开发工具JDK 。Sun 提供 的基于字符模式的Java 开发工具包JDK： Java 开发工具（ JDK ）是许多Java 专家最初 使用的开发环境。 Java 是平台无关的语言是指用Java 写的应用程序不用修改就可在不同 的软硬件平台上运行。 Java源程序编写借助于记事本，Editpuls，UltraEdit等第三方编辑工具。 所有的 Java 文件编辑、编译、调试、解释运行都是通过使用字符命令来执行操作。 JDK由一个标准类库和一组建立，测试及建立文档的Java 实用程序组成。其核心Java API 是一些预定义的类库，开发人员需要用这些类来访问Java 语言的功能。JDK 是整个 Java 的核心， 包括了 Java 运行环境 （ Java RuntimeEnvirnment） ，一堆 Java 工具和 Java 基础的类库 (rt.jar)。不论什么Java 应用服务器实质都是内置了某个版本的JDK 。因此 掌握 JDK是学好 Java 的第一步。 JDK里面是 java 类库和 java 的语言规范 , 它提供的是无论你用何种开发软件写java 程序都必须用到的类库和java 语言规范 . 没有 jdk, 你的 java 程序根本就不能用。 最主流的 JDK 是Sun公司发布的 JDK，除了 Sun之外，还有很多公司和组织都开发了自 己的 JDK，例如 IBM公司开发的 JDK ，BEA 公司的 Jrocket，还有 GNU 组织开发的 JDK 等等。其 中 IBM的JDK 包含的 JVM （Java Virtual Machine）运行效率要比SunJDK 包含的 JVM 高出许 多。而专门运行在x86平台的 Jrocket 在服务端运行效率也要比SunJDK 好很多。但不管怎 么说，我们还是需要先把Sun JDK掌握好。 1.2 应用环境 (1) 操作系统： Solaris、Windows NT、 Windows 95 等 (2). 应用软件： jdk1.5 第二章系统需求分析 2.1 需求分析 本系统主要是完成贪吃蛇游戏的基本操作。用户可以自己练习和娱乐。本系统需要满 足以下几点要求： (1) 利用方向键来改变蛇的运行方向。 (2) 空格键暂停或继续游戏，并在随机的地方产生食物。 (3) 吃到食物就变成新的蛇体，碰到壁或自身则游戏结束，否则正常运行。 2.2 可行性分析 贪吃蛇游戏是一种简单的大众的游戏，自从计算机实现以来，深受广大电脑玩家的喜爱， 做一个简单的贪吃蛇小游戏。 贪吃蛇的核心算法时如何实现移动和吃掉食物，没有碰到食物的时候，把当前运动 方向上的下个节点入队，并以蛇节点的颜色绘制这个节点，然后把头指针所指的节点出 队，并以游戏框架内部背景色重绘出队的节点，这样就可以达到移动的效果。而在吃到 食物的时候 , 则只需把食物入队即可。实现贪吃蛇的基本的蛇身移动、吃到食物身体增长、 和碰到墙壁或自身死亡，能够暂停和开始。 本次设计我将主要运用java 语言来完成。 Java语言是一种跨平台，适合于分布式计算 环境的面向对象编程语言，用Java写的应用程序不用修改就可在不同的软硬件平台上运 行。 由于 Java主要用于网络应用程序开发，因此对安全性有较高的要求。如果没有安全 保证，用户从网络下载程序执行就非常危险。Java通过自己的安全机制防止了病毒程序 的产生和下载程序对本地系统的威胁破坏。 第三章系统概要设计 3.1 设计目标 本软件是针对贪吃蛇小游戏的JAVA程序，利用方向键来改变蛇的运行方向，空格键 暂停或继续游戏，并在随机的地方产生食物，吃到食物就变成新的蛇体，碰到壁或自身 则游戏结束，否则正常运行。 3.2 系统功能模块 本系统共包括1 个 java 源文件和7 个类文件。 1. 类之间的关系如图1 所示。 图 1 类之间的关系 SnakeGame SnakeFrame Snake Node SnakePanel StatusRunnable SnakeRunnable 2java 源文件及其功能如表所示。 表 1 java源文件及其功能 序号文件名主要功能 1 SnakeGame 该文件为程序入口，含有main 方法。 2 SnakeFrame 实现菜单控制运行等总体要求，实现方向键控制蛇的 方向，空格键控制游戏暂停或继续，还有分数等。 3 Snake 该文件实现蛇的结构和具体运动，如判断食物是否和 怎样被吃掉及判断后的动作。 4 Node 该文件实现组成蛇身的单位-食物。 5 SnakePanel 该文件实现画板功能，用红蓝间隔画蛇身。 6 StatusRunnabl e 该文件为记录状态的线程。 7 SnakeRunnable 该文件为蛇运动以及记录分数的线程。 第四章系统详细设计 4.1 程序设计 1. 主类 SnakeGame （1）主类为此程序的入口，定义了SnakeFrame 的对象 frame, 开始运行此程序。 （2）源代码见文件SnakeGame.Java 2. 类 SnakeFrame （1）成员变量见表2 表 2 主要成员变量 成员变量描述变量类型名称 状态标签Private JLabel statusLabel 分数标签Private JLabel scoreLabel 蛇面板private JPanel snakePanel 速度标签private JLabel speedLabel 蛇类对象private Snake snake 菜单条private JMenuBar bar 游戏菜单JMenu gameMenu 帮助菜单JMenu helpMenu 速度菜单JMenu speedMenu 新菜单项JMenuItem newItem 暂停菜单项JMenuItem pauseItem 关于菜单项JMenuItem aboutItem 慢菜单项JMenuItem slowItem 中间菜单项JMenuItem midItem 快菜单项JMenuItem fastItem 开始菜单项JMenuItem beginItem 帮助菜单项JMenuItem helpItem （2）方法见表3 表 3 主要方法 方法名功能 SnakePanel() 创建蛇的面板 addKeyListener 监视器 setBounds() 设置尺寸 JLabel() 设置标签 JMenu() 创建菜单 JMenuItem 构造菜单项 3 类 Snake （ 1）成员变量见表4 表 4 主要成员变量 成员变量描述变量类型名称 是否运动boolean isRun 蛇体ArrayList body 食物Node food 方向int derection 分数int score 状态int status 速度int speed 慢public static final int SLOW 中public static final int MID 快public static final int FAST 运动中public static final int RUNNING 已暂停public static final int PAUSED 游戏结束public static final int GAMEOVER 左public static final int LEFT 上public static final int UP 右public static final int RIGHT 下public static final int DOWN （ 2）方法见表5 表 5 主要方法 方法名功能 isEaten() 判断食物是否被蛇吃掉，如果食物在蛇 运行方向的正前方，并且与蛇头接触， 则被吃掉 isCollsion() 判断是否碰撞 makeFood() 在随机的地方产生食物 changeDerection(int newDer) 改变运行方向 move() 蛇在运行中所采取的措施 4. 类 Node （ 1）成员变量见表6 表 6 主要成员变量 成员变量描述变量类型名称 食物块宽public static final int W 食物块高public static final int H 横坐标int x 纵坐标int y （2）源代码见文件SnakeGame.java 5. 类 SnakePanel 此类为画蛇的面板类，是实现红蓝间隔画蛇身算法的类。 源代码见文件源代码见文件SnakeGame.java 6. 类 StatusRunnable 此类为线程的子类，实现记录状态的功能。 源代码见文件SnakeGame.java 7.类 SnakeRunnable 此类为线程的子类，实现蛇运动以及记录分数的功能。 源代码见文件SnakeGame.java 4.2 各功能界面截图 1、贪吃蛇游戏的基本运行界面 （1）生成初始界面： 图 1 初始界面 （2）游戏菜单栏: 图2 游戏菜单栏 （3）速度菜单栏: 图3 速度菜单栏 2、程序开始运行界面 （1）鼠标点击New Game 按钮，开始游戏（红色方块为食物，蓝黄相间 为初始的蛇体） ： 图4游戏初始界面 （2）按空格键，游戏开始运行，蛇开始移动，并且吃到一次食物即红 色方块后就变成蛇体： 图 5 游戏开始运行界面 （3）按方向键改变蛇的运行方向，并且碰壁后从新开始游戏，红色方 块随机地方产生： 图6 游戏运行界面 第五章系统测试 5.1 测试的意义 系统测试是为了发现错误而执行程序的过程，成功的测试是发现了至今尚未发现的错误 的测试。测试的目的就是希望能以最少的人力和时间发现潜在的各种错误和缺陷。应根 据开发各阶段的需求、设计等文档或程序的内部结构精心设计测试用例，并利用这些实 例来运行程序，以便发现错误。系统测试是保证系统质量和可靠性的关键步骤，是对系 统开发过程中的系统分析系统设计和实施的最后复查。根据测试的概念和目的，在进行 信息系统测试时应遵循以基本原则。 5.2 测试过程 (1) 拟定测试计划。在制定测试计划时，要充分考虑整个项目的开发时间和开发进童以及 一些人为因素和客观条件等，使得测试计划是可行的。测试计划的内容主要有测试的内 容、进度安排、测试所需的环境和条件、测试培训安排等。 (2) 编制测试大纲。测试大纲是测试的依据。它明确详尽地规定了在测试中针对系统的每 一项功能或特性所必须完成的基本测试项目和测试完成的标准。 (3) 根据测试大纲设计和生成测试用例。在设计测试用例的时候，可综合利用前面介绍的 测试用例和设计技术，产生测试设计说明文档，其内容主要有被测项目、输人数据、测 试过程、预期输出结果等。 (4) 实施测试。测试的实施阶段是由一系列的测试周期组成的。在每个测试周期中，测试 人员和开发人员将依据预先编制好的测试大纲和准备好的测试用例，对被测软件或设备 进行完整的测试。 (5) 生成测试报告。测试完成后，要形成相应的测试报告，主要对测试进行概要说明，列 出测试的结论，指出缺陷和错误，另外，给出一些建议，如可采用的修改方法，各项修 改预计的工作量及修改的负责人员。 5.3 测试结果 程序运行正常，没有发现什么错误。 参考文献 (1) 耿祥义 ,张跃平 . Java2 实用教程（第三版）. 清华大学出版社，2006。 (2) 陈昊鹏 同译者作品 .Java编程思想 ( 第4版). 机械工业出版社，2007。 (3) 卜照斌 同译者作品 段来盛赖伶等.Java 2 编程详解 . 电子工业出版社，2001。