基于VC的扫雷游戏开发

1. 引言：

1.1 背景：

“扫雷”是Windows操作系统自带的一款小游戏，以其简约的界面而不失逻辑推理的玩法深得广大玩家的喜爱。该游戏通过左键打开安全的格子，格子上的数字表明了在此格周围的八个格子中地雷的总数；用右键标记地雷、待定地雷；双击已开的格子自动开出周围八个未开格子。将所有非雷格子全部打开则游戏成功，开到有雷格子则游戏失败。

1.2 开发环境与工具：

在VisualC++6.0开发环境下，用C语言以及从easyX图形库下载的扩充库<graphics.h>、标准输入输出库<stdio.h>、屏幕处理库<conio.h>、日期和时间头文件<time.h>、多媒体相关应用程序接口"winmm.lib"、Windows7扫雷音效文件等完成此次开发。

1.3 意义：

虽然并没有涉及到优秀的游戏编程语言C++或JAVA,也没有利用可观的界面框架MFC，没有载入任何漂亮的图片。用的只是最基础的C语言，去操控着整个游戏画面的形成，都是用最简单的函数一点点地勾勒出来的界面，而算法方面也是经过了精心的策划最终敲定的。这个过程中锻炼了我们的编程能力。

2. 总体构架与分析：

2.1 设计流程：

游戏整体设计思路即从三大方面展开：界面与鼠标、算法、优化。下图简单表明了大概的设计流程。

2.2 ※基本思路与算法：

首先需要建立这个9X9表格，利用二维数组map[9][9]存储每个格子的情况（1就是有雷，0就是无雷，当然这里用宏定义可以提高可读性，作为初学者我们务必要遵循这些良好的习惯,因此用MINE和NOMINE表示有无雷），另外还建立了一个_map[9][9]存储格子状态，由右键控制其变化（2就是未翻，3就是已翻，4就是标记，5就是待定）。当玩家左击下去，利用鼠标捕获函数获得用户点击的坐标(x,y)然后将它转换成数组下标（这样就实现了界面到代码化的过度）会出现两种情况，有雷与无雷，有雷则直接失败，无雷又分9种情况（编一个判断函数judge()（后面会详细介绍）:以点击的这个格子为中心搜索周围8个的情况累计总数）。周围有0—8个雷，当是1-8个雷的时候则只会在你点下去的格子上显示数字并不会延展（这是最简单的情况也是递归的出口！），但当是0个的时候，则要进入递归去搜索以周围8个格子“各自”为中心的雷数情况。而这8个格子每个格子又都套用刚才“点击那个格子”的方法去计算他们各自周围的雷数。依次类推，而递归必须要出口，这个出口就是直到递归到表格的边界或递归到一个有数字的格子（可以从Windows上的扫雷的边缘观察，看是不是这样的）。另外还有开格函数open()（后面会详细介绍），它也嵌套调用了judge()函数,只不过添加了一些更为复杂的判断。至此，扫雷的基本思路就已经理清了。

2.3 头文件、宏定义、所有函数声明、全局变量：

2.4 主函数框架：main()

主函数中用initgraph(640,480)创建一个640*480大小的图形窗口，包含对界面的初始化函数menu() stop()，以及定义类MOUSEMSG（其中用到了对象的坐标、以及鼠标信息（左键、右键、双击）），再在whlie(true)永真循环内对鼠标的时时捕获函数GetMouseMsg()，随时锁定了用户鼠标的所在位置。如果鼠标落在事先设定好的“难度方块”范围内则用move()函数伸展出9X9 16X16的选择方块，在extend()函数中进一步对用户的鼠标进行捕获。而如果鼠标落在事先设定好的“退出方块”范围内则closegraph()退出操作系统。如此以来，会形成多重永真循环，在未到达出口时（即没有扫到雷或者用户没有主动点击退出），那么是在游戏的进行阶段，当到达出口时（即用户扫到雷或者扫雷成功或主动点击退出），那么将调用MessageBox()函数询问用户是否要重来，是的话则嵌套调用extend（）函数重新开始，否则退出操作系统。

2.5 ※游戏正式开始函数框架：extend()）

3. 开场界面：此界面被封装在int first()函数中,当用户按下任意键时返回1,主函数响应其值，进入游戏主界面。

3.1 自弹音乐：随着用Beep()函数编写的的背景音乐“星之所在”的响起，

屏幕逐渐打印出如下图示。（此部分代码单独编写在“音符.cpp”文件中）

（自弹音乐及封面图示）

※算法详解：利用<windows.h>头文件中的Beep（频率值，时间间隔）可以蜂鸣出不同的音效。通过参考网站上提供的do,ri,mi,fa,so,la,xi不同音阶对应的频率值，可用switch()筛选出传递来的音符和节拍，并将单个的音符声响编写成一个Note(intnote,int time)函数。而对于乐曲“星之所在”，又通过参考网站上的乐谱将所有音符“频率化”，将所有节拍“时间化”（定义宏E代表八分音符，F代表四分音符），就构成了所需参数。而频率和时间分别储存于两个含有142个元素的数组note[]和time[]中。再利用指针推移可提取对应音符应该声响的秒数。并将调用Note()函数的这个主调函数取名为Music()，再在first()函数中调用Music()。这样就模拟了弹奏。而对于画面的逐渐显示，则通过建立IMAGE类型对象img,调用loadimage()（加载指定路径位图到img中缓存）和putimage()（在指定坐标处显示在位图对象里以指定坐标为起始点的指定宽度、高度的位图）。最终构成函数Picture()，只要在Note()函数之前调用次函数，那么每次声响都会伴随着画面的一点点推移。下面是“音符.cpp”文件中关于弹奏的代码：

（开场界面图示）

3.2 雷图样的绘制：

（1）先画出一个正立的正三角形，再画出一个倒立的正三角形。三角形属于多边形所以可以用填充多边形函数fillpoly(顶点数，存有各点横纵坐标的数组地址)进行显示。

（2）再在经过计算的坐标处画出填充圆fillcircle(圆心横坐标，圆心纵坐标，圆半径)（在此之前要用setfillstyle(颜色)声明接下来的填充颜色，默认的填充颜色是白色，那么画黑色圆则要用setfillstyle(BLACK)。

3.3 “125代表队”字样显示：outtextxy(字样横坐标,纵坐标,存字数组)

3.4 “按任意键进入”字样往返移动效果：

※算法详解：设想这一排字在移动，利用outtextxy()可以在指定位置打印指定的文字，而字样只需在固定的纵坐标处以不同的横坐标打印出来即可，相当于x是每次自增1，而y不变，那么用for循环就可以很容易实现。但是字幕要有移动的效果，必须兼具两点：第一，字幕要在原地停留小段时间；第二，上一时刻的字幕要被覆盖成原来的样子。至于停留，我们可以用Sleep(毫秒数)暂停。这样就解决了单向移动问题，至于字幕到达右端又返回的过程可以以此类推。但是我们在此其间可以在任意时刻按任意键，我们先来解决“任意时刻”，显然如果为原for语句套上一个while(true)｛……｝永真循环那么就能让字幕一直往返运动了，但是这样的话就没有了出口，到底何时才是个尽头呢？巧妙的是我们要按任意键啊~于是在while语句里面加上一个if(kbhit())如果有按键就返回主函数开始游戏。下面是代码截图：

下面是对代码的详细解释：

（1）外部定义一个IMAGE类的对象tmp,此对象用于存储指定坐标区域的位图。

（2）在while(true)循环外利用getimage()函数截取当前字样连同其背景的矩形存储于tmp对象中，getimage(&tmp,i,450,textwidth("按任意键进入"),textheight("按任意键进入"))其中&tmp表明了要存入的地址，i是上述所说的在推移的横坐标，450是不变的纵坐标，textwidth（）\textheight（）的作用是获取按引号内字串的宽度和高度。这样以来，就tmp中就存储了一个同“按任意键进入”宽度高度相同的长条黑色矩形。

（3）在for语句里用outtextxy(i,450,“按任意键进入”)打印字样，又用Sleep(20)让字样暂留一小段时间后，再用putimage(i,450,&tmp)放出刚才保存的黑色矩形覆盖字样。

4 界面与鼠标：

（游戏界面图示）

4.1 矩形与网格的绘制：

用bar(左上x,左上y,右下x,右下y)绘制一个灰色矩形，并在利用循环推移k变量的增加，在内用line(起点x,起点y,终点x,终点y)为矩形绘制表格。

4.2 鼠标与数组下标，数组下标与中心的关系：

之前定义了MouseMsg类型的对象m,又时时利用GetMouseMsg()获取了鼠标的信息，其中的m.uMsg中存有鼠标的横纵坐标。但是对于用户的点击，我们并不希望就在他点击的位置打印数字，标记红旗等，我们希望的是在表格中的小方块中心打印图样，这样会非常美观。不仅如此，还要对表格内的情况进行记录，如哪些位置有雷，哪些位置无雷，哪些已经翻过，哪些被标记过。下面就是对这两种转换（其中（130，210）是9x9表格的左上坐标，20是每个小方格的边长）：

点击位置坐标->数组下标：i=(m.y-130)/20;j=(m.x-210)/20;

数组下标->表格中心：x=210+20*j;y=130+20*i;

4.3 各种图样绘制：

（1）暂停与继续图样：

两个矩形构成一个暂停按钮，一个三角形构成一个启动按钮。而三角形同上文中的雷图样的画法类似，均是用填充多边形函数fillpoly()绘制。

（2）选中小方块与底色小方块的绘制：

利用fillrectangle()函数绘制带有边框的填充矩形，而两者的不同则是选中小方块是浅灰色的，底色小方块是和底色相同的深灰色。另外还需注意，此函数之所以带参，说明它并不是一个在指定位置打印的图片的函数。与用户点下的位置密切相关，其打印的位置是按“点击位置坐标->数组下标（实参）”转换，而这样以来，再在函数中经过“数组下标（形参）->表格中心处”的转换即可达到打印的目的（之所以不直接传入点击处的坐标值，是缘于在编写过程中需要用数组下标去标记表格内的有雷、无雷、点击过、未点击过等情况，所以重用避免混淆）。这样可以在之后绘制雷、小红旗、问号（前三项如法炮制，不再敷述）、彩色数字、光标选中效果中嵌套调用，提供方便。

（3）彩色数字的绘制：

此函数colornumber(m,x,y)中第一个参数是指周围的雷数目，其余就是上文提到的数组下标。具体过程则是当用户按下一个非雷格子的时候出现以浅灰色（表示已经翻过）的格子为背景的1-8不同颜色的数字。显然可以先用blank(x,y)打印一个已翻的格子图样，再用switch..case..语句筛选这8个数字，不同的case对应不同的颜色。而需要注意一点的是outtextxy()函数的形参是数组地址，那么不能直接把整型变量写入，必须用sprintf(数组地址，原始数据的格式，原始变量)进行转换。

4.4 鼠标移动时的选中效果：

※基本算法：定义整型变量lastx,lasty存储上一时刻鼠标所在的位置。“此时”鼠标坐标经转换成数组下标,再用全局数组 _map1[x][y]判断鼠标“此时”所在位置是否“未翻”，如果未翻，则用blank()函数将鼠标所在位置指向的小方块变成浅灰色，这样就实现了“选中状态”。但是lastx,lasty还没有起到作用，我们可以将“此时”的坐标赋给“lastx,lasty”，这样当下一次while(true)循环时，lastx,lasty就拥有的是上一时刻鼠标的位置。于是趁循环才开始，就把上一时刻所在的位置用remove()覆盖还原成底色。

5 算法：

5.2 初始化与随机布雷：

（1）初始化：

利用两个循环将_map1[9][9]与map1[9][9]进行了初始化。分别将这81个格子的状态用UNHIT和NOMINE来表征。前者表征了所有格子的附加状态（右键），后者表征了格子有无雷这一重要状态，两者分开使用使得代码更加清晰，有条理。

（2）随机布雷：

利用随机数发生器的初始化函数srand()实现随机种子的产生，其参数是unsigned型的变量，并且每一个不同的值都对应着一组不同的随机数。要想每次都是不同组的随机数，那么可以调用time(NULL)函数获取当前系统的时间并将其强制转换成unsigned型，就能达到此目的。此后，它同随机数产生函数rand()联合使用才可以达到产生不同组随机数的目的。下面分析代码：代码中用永真循环实现了随机布雷，其中rand()%9表明产生0-8的随机数（套用公式a-b的随机数a+rand()%(b-a+1）），同时用s记录已经随机布雷的个数，满10个后则退出循环。

5.3 标记：

当点击右键的时候，转换其鼠标坐标为数组下标，利用switch..case..语句对_map1[x][y]进行筛选。其中minenum表示显示在左下位置记录剩余雷数个数的变量，minenumber()函数负责打印左下角剩余雷数的个数。下面的流程很清晰的表明了这段代码的用意：

5.3 ※蔓延：此程序段是本游戏的核心算法。

（浅灰色蔓延图示）

※算法详解：首先定义一个整型变量num用于统计以形参i,j为数组下标格子周围8个格子的总雷数。并且这种搜索的前提必须是此格子“未翻”或“待定”。满足了此前提后用switch..case..语句进行一重筛选，筛选出此格子是“有雷”还是“无雷”。

如果是“有雷”，那么表明游戏失败，于是用for语句摊牌所有布下的雷，将他们全部都打印出来。并且建立一个HWND类的对象wnd，利用GetHWnd()获取窗口的句柄作为MessageBox()的第一个参数。如果玩家选择的是Yes按钮则：1.将9X9选项的红色字体用outtextxy()还原成白色。2.用cover()将上局的表格覆盖成黑色。3.嵌套调用extend()函数，重新开始。如果玩家选择的是No则退出。

如果是“无雷”，那么就要对以此格子为中心周围8个格子进行搜索（除了检查是否有雷，还需注意数组下标必须大于等于0，这样就排除了边界情况）。map1[i-1][j-1],map1[i-1][j],map1[i-1][j+1],map1[i][j-1],map1[i][j+1],map1[i+1][j-1],map1[i+1][j],map1[i+1][j+1]。这八个数组变量分别表示这8个格子的有无雷情况。如果有雷，则num++。最后如果0<num<=8，那么就用number()这个函数进行数字的打印、已翻的格子的统计、胜负的判定（如果胜利，其中包含文件读取，读取历史最快记录，同玩家此次游戏所用时间进行比较，进而弹出不同的对话框）；如果num=0，则说明无雷，则先用number()函数在此格上打印一个空白浅灰色格子。再在不越界的情况下以周围8个格子为中心搜索他们各自周围的总雷数情况（递归调用judge()函数）。这样，当递归到“边界”或“有雷的格子”时，则此次judge()就已经找到出口。

5.4 ※开格：这也是本游戏非常重要的算法。

※算法详解：所谓开格，即指当玩家在以某个格子为中心，在其周围标记了已经确定的雷之后，对着中心格子左键双击，电脑自动帮你把其余的格子打开的过程。但是如果标记错误，那么就直接失败，避免了玩家在游戏中投机取巧的bug。那么这个过程是具体应该怎么实现呢？下面依次详细解释它的含义：

（1）同judge()函数中一样搜索周围总雷数num。

（2）变量all用于检测“雷的位置是否和红旗位置匹配”，如果匹配则all++。

（3）如果all==num，证明匹配数和总数相同，说明此次开格是正确的。那么就用judge()去递归，去搜索，去蔓延，但是注意前提是“不搜索有雷（标记）的格子且不能越界”。

（4）如果all!=num，证明匹配数和总数不同，说明此次开格是错误的（玩家想要投机取巧试探雷的位置或者纯属标记错误）。那么则进行游戏失败的处理。

6.优化：

6.1 ※计时与暂停：此算法有效巧妙地避免了“多线程”，是亮点算法。

（1）计时功能：

※算法详解：clock()函数是用来获取时间差并在左下角打印时间的函数，其传入的参数是在游戏开始时获取的系统时间（time_t类型的变量）。在clock()函数内部也有一个时间变量t2用于获取函数被调用时的系统时间（如果未暂停，每while(true)循环一次就要获取一次时间）这样（t2-t1）得到的就是从游戏开始进行到目前的时间。

（2）暂停功能：

※算法详解：内部变量onoff用来标记玩家是否按过暂停（按过暂停STOP，未按暂停KEEPON）。clock()函数可以打印时间差，那么按下暂停后clock()函数内的t2仍然继续获取时间，唯一能变的就是传入的实参“初始时间t1”。显然当暂停以后，我们如果能把“暂停到继续”的时间计算出来，然后同游戏开始时获取的系统时间“做加法”，那么就弥补了损失的这段时间即t1=t1+(t4-t3)。那么，t4和t3应该怎么处理呢？显然我们可以想下，游戏原先是正常进行，当你按下暂停的时候就打破了这个规律，那么着手点显然就是按下暂停的那个if()语句：首先要将onoff标记成STOP状态，其次获取此时的系统时间（暂停时）t3,然后进入while(true)循环，实现暂停状态，而此循环的出口就是玩家点击“继续键”。一旦点击继续键，即时获取继续时的时间t4，再马上break，跳出这个暂停状态。（其中t1,t2,t3,t4均设置成了全局变量，就是想到他们将在不同函数中使用）

6.2 背景音效：

（1）对于一般按键响铃printf(“\a”)解决。而游戏开始、游戏成功、游戏失败的音效则利用“restorator2007”将C:\\Program Files\\Microsoft Games\\

Minesweeper\\MineSweeper.dll的音效文件导出。并用“千千静听”转换成.wav格式的音频文件。

（2）包含多媒体接口：#pragma comment(lib,"winmm.lib")

（3）调用PlaySound()函数进行.wav格式文件的播放：PlaySound(音乐文件路径，NULL，以何种方式查找);

参数一：指定.wav文件的存放路径

参数二：停止所有与调用任务有关的声音

参数三：SND_FILENAME：指定以WAV文件名来调用

SND_ASYNC：用异步方式播放声音，PlaySound函数在开始播放后立即返回（相当于多线程）

6.3 最快记录：

这段代码写在获胜的if语句下。定义了两个文件指针*fp1（用于读取最高纪录）,*fp2（用于覆盖写入新最高纪录）。首先，以读取方式打开文件。1.如果不存在“record.txt”文件则以写入方式打开并用InputBox(数组地址，输入长度，“正文”，“标题栏”)弹出一个对话框接受玩家姓名的输入。再用fprintf()语句写入刚才的姓名和所用时间。2.如果存在“record.txt”文件，则先要用fscanf()语句读入旧时间记录，并和新的时间进行比较，如果新时间比旧时间快，则重复上述写入操作。反之弹出鼓励玩家的对话框。最后，关闭文件。

6.4 安装包：

安装包的制作，利用了“小兵安装包制作工具”软件。安装界面由我们自己用PhotoShop进行剪辑，拼凑。并同时配上了悦耳的背景音乐“星之所在”。

7.参考内容：

（1）函数使用方法：MSDN、EasyX

（2）各种音符对应Beep()函数中的形参值：

http://qqhack8.blog.163.com/blog/static/114147985201122624025880/

（3）“星之所在”乐谱：http://www.sooopu.com/html/94/94629.html

（4）安装包制作：小兵安装包制作工具

（5）dll格式文件导出：Restorator2007

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