【数据结构课设】扫雷 （java实现）
2024-03-28 18:49:24
目录
一、问题描述
二、逻辑结构设计
三、存储结构设计
三、主要操作设计
四、技术难点与解决方法
五、实现与展示
六、详细代码
七、游戏内图片
一、问题描述
设计实现经典扫雷游戏，要求如下：
(1) 分初级、中级和高级三个级别，扫雷英雄榜存储每个级别的最好成绩，即挖出所有地雷
且用时最少者。
(2) 选择级别后出现相对应级别的扫雷区域，用户使用鼠标左键单击雷区中任一方块便启动
计时器。
(3) 单击方块，若所揭方块下有雷，则 Game Over；若所揭方块下无雷，则显示一个数字，
该数字代表方块周围 8 个方块中共有多少颗雷。如果数字为 0，则程序自动揭开方块周
围方块，直到找到非 0 数字的方块。
(4) 用户可以右键单击标记雷，无论用户标记是否正确，程序都将显示剩余雷数少一。
(5) 胜利后，用时少于排行榜最末成绩，则弹窗提示保存成绩
[测试数据]
参照原版设计：win7 或者 winXP 系统下自带扫雷游戏，或者扫雷游戏网页版 -
Minesweeper
[实现提示]
可能用到数组、排序、递归等。
二、逻辑结构设计
图2.1扫雷操作流程图
首先GameStart类中进行程序，调用MineSweeping的构造方法来绘制窗口与基本组件，然后在MineSweeping类中调用GamePanel来绘制雷区，绘制雷区时用了两层for循环遍历，并用if方法判断地雷是否被埋在重复的位置。绘制完毕后便可以开始游戏。
用户点击任意格子后会先进行判断，若为雷，游戏失败。若为数字，不会翻开周围的格子。若为空，则会递归调用翻开周围3*3的格子。
若游戏失败，则结束游戏，用户可以点击顶部的笑脸重新开始游戏。若胜利，则输入名称，并生成一个Hero对象存入到ArrayList当中，排序并显示英雄榜。
三、存储结构设计
该课程设计的类主要包含两个大部分。一个是绘制扫雷地图与组件的类，另一个是存储获胜用户信息的类。在绘制扫雷地图中，包括GamePanel、GameUtils、MineSweeping类等。在存储用户信息及英雄榜排名中，包括Hero、HeroDialog。
图3.1绘制地图uml类图
（1）GameStart是整个游戏开始的入口，从这里开始运行程序。
（2）其中GameUtils存储了绘制扫雷地图时所需要的变量，比如地图的宽、高，地的偏移量、地雷的数量等。并将这些变量全部设置为静态变量，以此能在不同类中很好的调用。
（3） GamePanel绘制雷区的部分，利用randomBomb()和writeNumber()来随机生成地雷与数字，open()与subOpen()来绘制地雷翻开的动作。因为雷区是一个矩阵，因此将地雷与按钮存储到一个二维数组当中，同时在此类中判断游戏是否胜利。
（4）MineSweeping绘制了地图其他组件，将笑脸，倒计时，剩余雷数以及排行榜添加到窗口当中。并对调用GamePanel类，将扫雷地图进行组装，最后实现出扫雷的效果。
图3.2 排行榜制作uml类图
（5）当用户在VistoryDialog中输入名称后，用Hero类来new一个对象，因为考虑到后续的插入操作，在这里使用数组的效率会更高一些，因此将这些对象存入到ArrayList当中
三、主要操作设计
扫雷窗口与雷区生成后，顶部有三个按钮，分别是难度选择，重新开始游戏以及查看排行榜。在游戏进行的任何时候都可以进行难度选择，或是重新开始游戏。用户点击任意格子后会先进行判断，若为雷或数字，不会翻开周围的格子。若为空，则会递归调用翻开周围3*3的格子。数字代表周围3*3的地区有N个雷。若点到雷，游戏失败，若将除了雷以外的其他格子都翻开的话，则游戏成功。输入名称，显示排行榜。
四、技术难点与解决方法
技术难点：
①扫雷时翻开的操作比较难以实现，其一是要判断点开格子下面是否可以继续翻开其他周围的格子，其二是要如何实现翻开其周围的格子
②计时操作难以实现，其要求每秒都要改变秒数。其次在每次重新开局以及选择难度后倒计时都要重置，这一点也难以实现。
解决方法：
①首先用一个if语句进行判断，如果格子下面是数字或地雷的话，则不用继续翻开周围的格子。若格子下面为空，则利用递归算法遍历其周围3*3的格子，若还为空，则继续调用遍历。
②计时操作必须根据用户点下去的一瞬间开始计时。在这里必须要让计时操作与主程序分开开来，因此使用到了Java里面的多线程操作，将计时放到与主程序不一样的线程里面进行操作。这样就可以使计时操作与主程序同步进行。同时在Open()添加一个boolean类型的变量，记录按钮是否被点击，如果被点击，则开始计时。
五、实现与展示
图5.1游戏主要界面
游戏开始的主界面，顶部菜单显示五个部分，分别为计时、难度选择、重新开始按键、排行榜查看以及剩余雷（旗子）数显示。
图5.2难度选择
难度选择可以切换到不同的难度界面。初级是标准的9*9一共10个雷，中级是标准的16*16一共140个雷，高级是标准的16*40一共99个雷
图5.3中级与高级界面
图5.4游戏成功与失败展示
当游戏成功时，会跳出一个对话框，要求用户输入姓名。输入姓名后点击确定会录入到英雄榜当中，并进行排名显示英雄榜。当游戏失败时，点击确定按钮后可以选择顶部笑脸按钮以重新开始游戏。
图5.5游戏排行榜展示
排行榜会显示用户的昵称以及扫雷所花费的时间，并按照升序从上到下依次排列。
六、详细代码
public class GameStart {public static void main(String[] args) {/*GameStart是整个游戏开始的入口，从这里开始运行程序。*/new MineSweeping();//调用MineSweeping绘制窗口框架与基本组件}
}import javax.swing.*;public class Btn extends JButton {public int i,j;
}
import javax.swing.*;
import javax.swing.event.MouseInputAdapter;
import java.awt.*;
import java.awt.event.MouseEvent;public class GamePanel extends JPanel {/*GamePanel绘制雷区的部分，利用randomBomb()和writeNumber()来随机生成地雷与数字，open()与subOpen()来绘制地雷翻开的动作。因为雷区是一个矩阵，因此将地雷与按钮存储到一个二维数组当中，同时在此类中判断游戏是否胜利。*/int count = 0;public GamePanel() {GameUtils.NUM_FLAGS = GameUtils.NUM_MINES;GameUtils.label = new JLabel[GameUtils.MAP_H][GameUtils.MAP_W]; // 用于存储图案GameUtils.isBomb = new boolean[GameUtils.MAP_H][GameUtils.MAP_W]; // 用于存储是否有地雷（true-有地雷，false-没有地雷）GameUtils.buttons = new Btn[GameUtils.MAP_H][GameUtils.MAP_W];//绘制按钮GameUtils.state = new int[GameUtils.MAP_H][GameUtils.MAP_W]; // 用于存储方格状态（0-未点击，1-已点击，2-未点击但周围有雷，3-插旗字）MineSweeping.setMineNum(GameUtils.NUM_FLAGS);//调用该方法实现棋子数的修改setLayout(null);initLable();randomBomb();writeNumber();drawBtn();}// 将地图底部初始化为一个个小格子，方便后续填充图片public void initLable() {for (int i = 0; i < GameUtils.MAP_H; i++) {for (int j = 0; j < GameUtils.MAP_W; j++) {JLabel l = new JLabel("", JLabel.CENTER);l.setBounds(j * GameUtils.DELL_LENGTH,i * GameUtils.DELL_LENGTH,GameUtils.DELL_LENGTH,GameUtils.DELL_LENGTH);//设置大小和位置l.setBorder(BorderFactory.createLineBorder(Color.GRAY)); // 绘制方格边框l.setOpaque(true);l.setBackground(Color.lightGray);this.add(l);GameUtils.label[i][j] = l;//将lable标签放入一个个格子中整齐排布GameUtils.label[i][j].setVisible(false);//可见性}}}//绘制地雷private void randomBomb() {for (int i = 0; i < GameUtils.NUM_MINES; i++) {int rRow = (int) (Math.random() * GameUtils.MAP_H);int rCol = (int) (Math.random() * GameUtils.MAP_W);// 避免雷埋在相同的位置if (GameUtils.isBomb[rRow][rCol]) {i--;}GameUtils.label[rRow][rCol].setIcon(GameUtils.bomb);//设置图片GameUtils.isBomb[rRow][rCol] = true;}}// 绘制数字private void writeNumber() {for (int i = 0; i < GameUtils.MAP_H; i++) {for (int j = 0; j < GameUtils.MAP_W; j++) {//前两村遍历宽和高if (GameUtils.isBomb[i][j]) {continue;//当前想绘制数字的点是否有雷如果没有雷继续遍历下一个格子}int bombCount = 0;/* 寻找以自己为中心的九个格子中的地雷数 */for (int k = -1; (k + i < GameUtils.MAP_H) && (k < 2); k++) {//从这个格子周围3*3遍历if (k + i < 0) {continue;//判断是否越界}for (int c = -1; (c + j < GameUtils.MAP_W) && (c < 2); c++) {if (c + j < 0) {continue;//判断是否越界}if (GameUtils.isBomb[k + i][c + j]) {bombCount++;//若有雷数字加一}}if (bombCount > 0) {GameUtils.state[i][j] = 2;//游戏=2意味这这个格子是数字GameUtils.label[i][j].setText(String.valueOf(bombCount));//设置数字的图案}}}}}// 绘制按钮private void drawBtn() {for (int i = 0; i < GameUtils.MAP_H; i++) {for (int j = 0; j < GameUtils.MAP_W; j++) {//把按钮赋坐标值 把每一个btn按钮添加鼠标点击事件Btn btn = new Btn();btn.i = i;btn.j = j;btn.setBounds(j * GameUtils.DELL_LENGTH, i * GameUtils.DELL_LENGTH, GameUtils.DELL_LENGTH, GameUtils.DELL_LENGTH);//设置大小和位置this.add(btn);GameUtils.buttons[i][j] = btn;btn.addMouseListener(new MouseInputAdapter() {@Overridepublic void mouseClicked(MouseEvent e) {/* 左键点击翻开 */if (e.getButton() == MouseEvent.BUTTON1) {open(btn);}/* 右键点击插旗 */if (e.getButton() == MouseEvent.BUTTON3) {placeFlag(btn);}}});}}}// 打开这个雷区private void open(Btn b) {// 如果踩雷if (GameUtils.isBomb[b.i][b.j]) {for (int k = 0; k < GameUtils.MAP_H; k++) {for (int t = 0; t < GameUtils.MAP_W; t++) {GameUtils.buttons[k][t].setVisible(false);GameUtils.label[k][t].setVisible(true);//把每一个格子都翻开}}GameUtils.gameSate = -1;JOptionPane.showMessageDialog(null, "您失败了", "游戏结束", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);} else {if (!GameUtils.isClick) {MineSweeping.TimeClock timeClock = new MineSweeping.TimeClock();//点击一瞬间不是地雷就开始计时timeClock.start();GameUtils.isClick = true;}subOpen(b);isVictory();}}// 递归打开周边雷区private void subOpen(Btn button) {//不能打开的情况if (GameUtils.isBomb[button.i][button.j] || GameUtils.state[button.i][button.j] == 1 || GameUtils.state[button.i][button.j] == 3) {return;}/* 周围有雷的，只打开它 */if (GameUtils.state[button.i][button.j] == 2) {button.setVisible(false);GameUtils.label[button.i][button.j].setVisible(true);GameUtils.state[button.i][button.j] = 1;count ++;return;}/* 打开当前这个按钮 */button.setVisible(false);GameUtils.label[button.i][button.j].setVisible(true);GameUtils.state[button.i][button.j] = 1;count ++;/* 递归检测周边八个按钮 */for (int r = -1; (r + button.i < GameUtils.MAP_H) && (r < 2); ++r) {if (r + button.i < 0) continue;for (int c = -1; (c + button.j < GameUtils.MAP_W) && (c < 2); ++c) {if (c + button.j < 0) {continue;}if (r == 0 && c == 0) {continue;}Btn newBtn = GameUtils.buttons[r + button.i][c + button.j];subOpen(newBtn);}}}// 绘制插旗private void placeFlag(Btn b) {// 插过旗的，再点一次取消if (GameUtils.state[b.i][b.j] == 3) {if (GameUtils.label[b.i][b.j].getText() == "[0-9]") GameUtils.state[b.i][b.j] = 2;else GameUtils.state[b.i][b.j] = 0;b.setIcon(GameUtils.transparency);++GameUtils.NUM_FLAGS;MineSweeping.setMineNum(GameUtils.NUM_FLAGS);} else if (GameUtils.NUM_FLAGS > 0) { // 剩余旗子数量等于0时则不能再插旗b.setIcon(GameUtils.flag);GameUtils.state[b.i][b.j] = 3;--GameUtils.NUM_FLAGS;MineSweeping.setMineNum(GameUtils.NUM_FLAGS);}if(GameUtils.NUM_FLAGS == 0){boolean flagstate = true;for(int i = 0;i < GameUtils.MAP_H; ++i){for(int j = 0; j < GameUtils.MAP_W; ++j){if (GameUtils.state[i][j] != 3 && GameUtils.isBomb[i][j]) flagstate = false;}}}}// 失败显示所有地雷public void showBomb() {for (int r = 0; r < GameUtils.MAP_H; ++r) {for (int c = 0; c < GameUtils.MAP_W; ++c) {GameUtils.buttons[r][c].setVisible(false);GameUtils.label[r][c].setVisible(true);}}}public void isVictory() {if (count + GameUtils.NUM_MINES == GameUtils.MAP_W * GameUtils.MAP_H) {GameUtils.gameSate = 1;new VictoryDialog(GameUtils.GAME_TIME);}}
}import javax.swing.*;
import java.util.ArrayList;public class GameUtils {/*GameUtils存储了绘制扫雷地图时所需要的变量，比如地图的宽、高，地的偏移量、地雷的数量等。并将这些变量全部设置为静态变量，以此能在不同类中很好的调用。*/// 窗口的相关参数static int MAP_W = 9;static int MAP_H = 9;static final int DELL_LENGTH = 20;static final int OFFSET = 40;static int GAME_TIME = 0;// 游戏的相关状态static JLabel[][] label;static boolean[][] isBomb;static Btn[][] buttons;static int[][] state;//定义格子的状态 0-未点击，1-已点击，2-未点击但周围有雷，3-插旗字static int gameSate;static boolean isClick = false;static ArrayList<Hero> heroesList = new ArrayList<>();// 地雷与棋子的数量static int NUM_MINES = 10;static int NUM_FLAGS = 10;// 游戏的相关图片static ImageIcon flag = new ImageIcon("src/experimentFinal1/images/flag.jpg");static ImageIcon bomb = new ImageIcon("src/experimentFinal1/images/bomb.jpg");static ImageIcon transparency = new ImageIcon("src/experimentFinal1/images/transparency.png");static ImageIcon face = new ImageIcon("src/experimentFinal1/images/face.jpg");public static void addHero() {heroesList.add(new Hero("张三", 45));heroesList.add(new Hero("李四", 60));heroesList.add(new Hero("王五", 30));heroesList.add(new Hero("赵六", 51));heroesList.add(new Hero("狗蛋", 33));}
}
import java.io.Serializable;// 该对象想要序列化或反序列化你需要实现Serializable接口，此接口为标记接口，不需要重写方法
public class Hero implements Serializable {private String name = "";private int time = 0;public Hero(String name, int time) {this.name = name;this.time = time;}public String getName() {return name;}public int getTime() {return time;}
}
package experimentFinal1;import javax.swing.*;public class HeroesDialog extends JFrame {public HeroesDialog() /*throws IOException, ClassNotFoundException*/ {this.setVisible(true);this.setSize(200, 200);this.setLocationRelativeTo(null);insertSort();String[] heroes = new String[GameUtils.heroesList.size()];for (int i = 0; i < GameUtils.heroesList.size(); i++) {heroes[i] = GameUtils.heroesList.get(i).getName()+ " "+ GameUtils.heroesList.get(i).getTime();}JLabel label = new JLabel();label.setText("英雄排行榜");JList<String> list = new JList<>(heroes);JPanel panel = new JPanel();panel.add(label);panel.add(new JScrollPane(list));this.add(panel);}private void insertSort() {for (int i = 1; i < GameUtils.heroesList.size(); i++) {for (int j = i; j > 0; j--) {if (GameUtils.heroesList.get(j - 1).getTime() > GameUtils.heroesList.get(j).getTime()) {Hero temp = GameUtils.heroesList.get(j - 1);GameUtils.heroesList.set(j - 1, GameUtils.heroesList.get(j));GameUtils.heroesList.set(j, temp);} else {break;}}}}
}
package experimentFinal1;public class LevelSelect {public LevelSelect(String item) {switch (item) {case "初级":GameUtils.NUM_MINES = 10;GameUtils.MAP_W = 9;GameUtils.MAP_H = 9;break;case "中级":GameUtils.NUM_MINES = 40;GameUtils.MAP_W = 16;GameUtils.MAP_H = 16;break;case "高级":GameUtils.NUM_MINES =99;GameUtils.MAP_W = 30;GameUtils.MAP_H = 16;break;default:}}
}
package experimentFinal1;import javax.swing.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.ItemEvent;
import java.awt.event.ItemListener;public class MineSweeping {/*将一些小组件绘制完成 绘制整体的窗口大小 把雷区放进来*/private static int mineNum = 0;private static boolean isChanged = false; //判断游戏对局是否改变private static boolean isRestart = false; //判断游戏是否重开private static boolean isAdd = false;private static JLabel label1, label2;private static GamePanel gp;public MineSweeping() {if (!isAdd) {GameUtils.addHero();isAdd = true;}isRestart = false;isChanged = false;GameUtils.isClick = false;//判断是否点击// 绘制窗口JFrame jFrame = new JFrame("扫雷");jFrame.setBounds(600,200,GameUtils.OFFSET * 2 + GameUtils.MAP_W * GameUtils.DELL_LENGTH,GameUtils.OFFSET * 2 + GameUtils.MAP_H * GameUtils.DELL_LENGTH);jFrame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);jFrame.setLocationRelativeTo(null); //让图形界面窗口居中显示jFrame.setLayout(null);// 绘制倒计时label1 = new JLabel("0");label1.setBounds(10, 0, 120, 20);jFrame.add(label1);// 绘制剩余旗子数label2 = new JLabel("" + mineNum);label2.setBounds(jFrame.getWidth() - (int)( GameUtils.OFFSET),0,100,20);//设置棋子数字的大小和位置jFrame.add(label2);// 绘制重置按钮JButton restartBt = new JButton(GameUtils.face);restartBt.setBounds(GameUtils.OFFSET + (GameUtils.MAP_W * GameUtils.DELL_LENGTH / 2) - 15,0,30,30);restartBt.addActionListener(new ActionListener() {public void actionPerformed(ActionEvent e) {jFrame.dispose();isRestart = true;GameUtils.isClick = false;new MineSweeping();}});//设置重开的鼠标点击时间jFrame.add(restartBt);JButton heroBt = new JButton("英雄榜");heroBt.setBounds(GameUtils.OFFSET + (GameUtils.MAP_W * GameUtils.DELL_LENGTH / 2) + 20,0,50,20);heroBt.addActionListener(new ActionListener() {public void actionPerformed(ActionEvent e) {new HeroesDialog();}});//设置英雄榜点击事件jFrame.add(heroBt);// 难度等级选择绘制JComboBox comboBox = new JComboBox();comboBox.addItem("难度选择");comboBox.addItem("初级");comboBox.addItem("中级");comboBox.addItem("高级");comboBox.setBounds(GameUtils.OFFSET - 10, 0, 80, 20);jFrame.add(comboBox);// 绘制雷区gp = new GamePanel();gp.setBounds(GameUtils.OFFSET,GameUtils.OFFSET,GameUtils.MAP_W * GameUtils.DELL_LENGTH,GameUtils.MAP_H * GameUtils.DELL_LENGTH);//绘制雷区的大小和位置jFrame.add(gp);jFrame.setVisible(true);comboBox.addItemListener(new ItemListener() {//选择难度的按钮事件@Overridepublic void itemStateChanged(ItemEvent e) {if (!isChanged) {jFrame.dispose();new LevelSelect((String) comboBox.getSelectedItem());isRestart = true;GameUtils.isClick = false;isChanged = true;new MineSweeping();} else {isChanged = false;}}});}// 修改旗子数public static void setMineNum(int i) {mineNum = i;label2.setText("剩余:" + mineNum);}// 多线程绘制倒计时public static class TimeClock extends Thread {long startTime = System.currentTimeMillis() / 1000;@Overridepublic void run() {while (true) {long endTime = System.currentTimeMillis() / 1000;label1.setText("" + (endTime - startTime));if (isRestart || GameUtils.gameSate == -1 || GameUtils.gameSate == 1) {if (isRestart) {isRestart = false;}GameUtils.GAME_TIME = (int) (endTime - startTime);GameUtils.gameSate = 0;break;}}}}
}package experimentFinal1;import javax.swing.*;
import javax.swing.event.MouseInputAdapter;
import java.awt.event.MouseEvent;public class VictoryDialog extends JDialog {public VictoryDialog(int time) {this.setVisible(true);this.setSize(200, 200);this.setLocationRelativeTo(null);JPanel panel = new JPanel();panel.setLayout(null);JLabel label1 = new JLabel("扫雷成功！共用时" + time + "s");JLabel label2 = new JLabel("敢问英雄大名是");label1.setBounds(40, 0, 150, 30);label2.setBounds(50, 30, 100, 30);panel.add(label1);panel.add(label2);JTextField textField = new JTextField();textField.setBounds(0, 60, 200, 30);panel.add(textField);JButton addBtn = new JButton("确定");addBtn.setBounds(60, 120, 70, 20);panel.add(addBtn);addBtn.addMouseListener(new MouseInputAdapter() {@Overridepublic void mouseClicked(MouseEvent e) {if (e.getButton() == MouseEvent.BUTTON1) {dispose();String name = textField.getText();Hero hero = new Hero(name, time);GameUtils.heroesList.add(hero);new HeroesDialog();}}});this.add(panel);}
}
七、游戏内图片
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