魔方游戏vc程序设计Word下载.docx
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（1）建立魔方的三维模型。
（2）初始化时随机生成一个打乱顺序的魔方，并显示。
（3）用户可以选择通过键盘某一行或者某一列进行旋转。
每次旋转结束后，判断魔方的当前状态是否符合游戏结束的条件，如果符合，则提示用户游戏结束。
否则，游戏继续进行。
游戏另外附加的功能还包括：
（1）保存当前魔方状态。
（2）从数据文件中加载一个魔方。
（3）缩放魔方大小。
（4）查看正确答案。
五、详细设计
1.魔方的三维模型建立
魔方的数据主要体现在魔法表面各个正方形的颜色排列上，只要表达了这些颜色数据，也就表达了魔方状态。
按照OpenGL默认的三维坐标进行建模。
魔方几何中心位于坐标原点。
为了便于计算和处理，给每个面进行编号。
编号如下：
0：
上平面
1：
前平面
2：
右平面
3：
后平面
4：
左平面
5：
下平面
同时建立面之间的位置相对关系。
用数组“intcompensation[6]={5，3，4，1，2，0}；
”来表示这种关系。
为了进行魔方游戏，需要用一种结构表示和记录当前魔方状态，这里用数组“color[6][9];
”来储存6个面中共54个正方形颜色。
各种颜色定义如下：
floatmat_diffuse[6][4]={
{0.6,0.0,0.0,0.0},//0：
红色
{0.6,0.6,0.0,0.0},//1：
黄色
{0.6,0.6,0.6,0.0},//2：
白色
{0.0,0.6,0.0,0.0},//3：
绿色
{0.6,0.0,0.6,0.0},//4：
紫色
{0.0,0.0,0.6,0.0}//5：
蓝色
};
floatmat_lighted[6][4]={
{1.0,0.0,0.0,0.0},//0：
{1.0,1.0,0.0,0.0},//1：
{1.0,1.0,1.0,0.0},//2：
{0.0,1.0,0.0,0.0},//3：
{1.0,0.0,1.0,0.0},//4：
{0.0,0.0,1.0,0.0}//5：
通过逐个绘制方块来绘制某一时刻魔方的模型
//多边形的绘制模式，前后两面都要绘制并且是填充方式进行绘制
glPolygonMode（GL_FRONT_AND_BACK,GL_FILL）;
//设置材质属性，不发光
glMaterialfv（GL_FRONT_AND_BACK,GL_EMISSION,mat_none）;
//设置材质属性，没有镜面反射
glMaterialfv（GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR,mat_none）;
//魔方每个正方形小方块的大小
doubleactuallen=（sidelen-2*stitch）/3;
//////////开始绘制上底面/////////
//起点的x和z方向的两个参数
startpoint1=-sidelen/2;
startpoint2=-sidelen/2;
//按照color存储的颜色绘制上底面的9个方块
for（i=0;
i<
3;
i++）
{
for（j=0;
j<
j++）
glBegin（GL_POLYGON）;
if（IsSelected[0][3*i+j]==0）
glMaterialfv（GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_diffuse
[color[0][3*i+j]]）;
else
glMaterialfv（GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_lighted
//这里用多边形来代替方块
glVertex3d（startpoint1,sidelen/2,startpoint2+margin）;
glVertex3d（startpoint1+margin,sidelen/2,startpoint2）;
glVertex3d（startpoint1+actuallen-margin,sidelen/2,startpoint2）;
glVertex3d（startpoint1+actuallen,sidelen/2,startpoint2+margin）;
glVertex3d（startpoint1+actuallen,sidelen/2,startpoint2+actuallen-margin）;
glVertex3d（startpoint1+actuallen-margin,sidelen/2,startpoint2+actuallen）;
glVertex3d（startpoint1+margin,sidelen/2,startpoint2+actuallen）;
glVertex3d（startpoint1,sidelen/2,startpoint2+actuallen-margin）;
glEnd（）;
startpoint2+=actuallen+stitch;
}
startpoint1+=actuallen+stitch;
startpoint2=-sidelen/2;
}
//////////绘制上底面结束/////////
其他平面的绘制代码见源程序
2.魔方的旋转
对魔方的旋转实际上是就是对魔方表面的颜色状态的改变。
每次通过转动来改变魔方状态时，只能转动某一行或者某一列，称之为层。
用两个参数“Intm_nCurFace;
”和“intm_nCurline;
”结合在一起来确定转动的是哪一层。
m_nCurFace用来表示当前操作的层所在的平面方向：
yoz平面
xoy平面
xoz平面
m_nCurline的取值对应相同方向的三个层，0，1，2分别表示左中右层。
voidCMagicCubeView:
:
RotateMagicRight（intface,intline）
{
inttemp[3];
inti,j;
//保存前一个面
temp[i]=color[involvedfaces[face][0]][rotation[（face*3+line）*4][i]];
//旋转
for（i=1;
=3;
for（j=0;
{
color[involvedfaces[face][i-1]][rotation[（face*3+line）*4+i-1][j]]=
color[involvedfaces[face][i]][rotation[（face*3+line）*4+i][j]];
}
for（i=0;
color[involvedfaces[face][3]][rotation[（face*3+line）*4+3][i]]=temp[i];
if（line==0）
RotateFaceRight（involvedfaces[face][4]）;
elseif（line==2）
RotateFaceRight（compensation[involvedfaces[face][4]]）;
}
//逆时针旋转编号为face的表面
RotateFaceLeft（intface）
intswapm[9];
inti;
9;
swapm[i]=color[face][singleleft[i]];
color[face][i]=swapm[i];
3.交互手段
交互分为两类。
一是选择当前转动层，二是对选定的层进行顺时针或逆时针旋转。
（1）选择
通过PageUp和PageDown改变m_nCurFace的值。
确定操作的层的方向后，再通过光标“↑”和“↓”更改m_nCurLine选择某一层。
（2）转动某一层
通过“←”和“→”来选择逆时针还是顺时针转动该层。
转动的方向指的是从左侧面、前平面或者下底面到魔法中心的视线方向所看到的转动情况。
（3）整体旋转
在转动魔方某个层时，需要查看魔方整体情况，以确定下一步的动作。
这时需要通过鼠标拖动魔方绕着x轴或者y轴进行整体旋转。
OnKeyDown（UINTnChar,UINTnRepCnt,UINTnFlags）
CMagicCubeView*pDoc=（CMagicCubeView*）GetDocument（）;
switch（nChar）{
//切换到下一个面方向
caseVK_PRIOR:
m_nCurFace=（m_nCurFace+1）%3;
m_nCurLine=0;
break;
//切换到上一个面方向
caseVK_NEXT:
m_nCurFace=（m_nCurFace+2）%3;
//切换到下一个层
caseVK_DOWN:
m_nCurLine=（m_nCurLine+1）%3;
//切换到上一个层
caseVK_UP:
m_nCurLine=（m_nCurLine+2）%3;
//逆时针旋转第（m_nCurFace*3+m_nCurLine）个层
caseVK_LEFT:
RotateMagicLeft（m_nCurFace,m_nCurLine）;
caseVK_RIGHT:
RotateMagicRight（m_nCurFace,m_nCurLine）;
case'
A'
a'
m_xRotation+=90;
if（m_xRotation>
=360）
m_xRotation-=360;
S'
s'
m_yRotation+=90;
if（m_yRotation>
m_yRotation-=360;
Q'
q'
m_xTranslation+=0.2;
if（m_xTranslation>
=1）
m_xTranslation=1;
W'
w'
m_xTranslation-=0.2;
if（m_xTranslation<
=-1）
m_xTranslation=-1;
InvalidateRect（NULL,FALSE）;
CView:
OnKeyDown（nChar,nRepCnt,nFlags）;
4.保存魔方当前状态
当用户终止游戏时，可保存当前魔方数据到数据文件中，下次打开应用程序后可以加载该数据，继续进行未完成的游戏。
保存即将54个表面方块的颜色编号按顺序写入文件：
ofstreamfout（"
new.mf"
）;
for（inti=0;
i<
6;
i++）
for（intj=0;
j<
9;
fout<
<
color[i][j];
加载数据：
Fout>
>
5.显示正确解法
魔方初始时是根据随机数挑选层来逆时针旋转，这样产生了一个随机打乱的魔方，我们可以通过记录随机序列方式记下魔方被打乱的轨迹。
将这种轨迹反过来分析，就是对应模仿的正确解法。
保存轨迹：
method.mf"
for（inti=0;
num;
intface=rand（）%3;
intline=rand（）%3;
RotateMagicLeft（face,line）;
//
Fout<
face<
"
"
line<
endl;
获得正确解法并将结果显现出来：
OnAnswer（）
ifstreamfin（"
intface,line;
vector<
int>
m;
chars[][20]={"
yoz方向左层"
"
yoz方向中层"
yoz方向右层"
xoy方向近层"
xoy方向中层"
xoy方向远层"
xoz方向底层"
xoz方向中层"
xoz方向顶层"
};
CStringstr;
for（;
fin>
face&
&
fin>
line;
）
m.push_back（face*3+line）;
inti=m.size（）-1;
while（i>
=0）
//<
--表示逆时针，-->
表示顺时针
str+=s[m[i]];
str+="
顺时针旋转\n"
;
i--;
MessageBox（str）;
六、具体实现
（1）新建工程，选择“MFC应用程序”，程序类型为多文档方式，工程名为MagicCube。
（2）选择资源视图，添加菜单项。
对菜单进行编辑，在菜单项空白处单击右键，选择“新插入”进行菜单项插入。
在属性窗口将菜单项的Popup属性False,在修改Caption和ID属性为“保存”和“ID_SAVE”。
按同样过程添加“加载”和“显示答案”菜单项。
插入菜单项
（3）为菜单项添加响应函数。
在需要添加响应的菜单项上单击右键，选择“添加事件处理程序”
为菜单项添加事件处理程序
弹出“事件处理程序向导”对话框，在向导的“类列表”中选择CMagicCubeView类，在“消息类型”中选择“COMMAND”，再单击“添加编辑”按钮。
跳转到对应的代码区域。
依次添加菜单项的事件响应函数。
事件处理程序向导
响应事件代码
（4）添加其他系统消息响应函数。
在属性窗口中选择“消息”标签。
选择对应消息，添加响应函数。
需要处理的消息函数包括：
“WM_CREATE”、“WM_PAINT”、“WM_SIZE”、“WM_DESTROY”、“WM_KEYDOWN”、“WM_LBUTTONDOWN”、“WM_LBUTTONUP”、“WM_MOUSEMOVE”。
属性窗口
（5）在View类的头文件中添加下列文件：
#include<
gl/gl.h>
gl/glu.h>
gl/glaux.h>
要使用OpenGL函数库还要链接相应的库文件。
在“项目”菜单中选择“MagicCude属性”项
打开项目属性
选择“配置属性”→“连接器”→“输入”，在“附加依赖项”编辑框中，添加三个静态库openg132.lib、glu32.lib、glaux.lib，中间用空格隔开。
修改附加依赖项
（5）参照源代码在文件中加入各种声明、定义与成员函数等代码
七、系统测试
运行程序，运行结果如图。
通过PageUp和PageDown可确定操作的层的方向，再通过光标“↑”和“↓”可选择某一层。
可通过鼠标观察魔方整体旋转。
程序运行结果
单击“显示答案”按钮，可获得魔方的正确解法。
八、总结
1、缺点与不足
开发基于OpenGL的应用程序，本设计采用库文件中的核心库（gl）、实用库（glu）、辅助库（glaux）等。
虽然顺利完成课程设计,但是还存在很多不同之处,有很多地方值得改进。
魔方在旋转的过程中,要可以从不同的视角观察,这样使玩家更容易操纵魔方。
本实验通过PageUp和PageDown确定操作的层的方向后，再通过光标“↑”和“↓”选择某一层,“←”和“→”来选择逆时针还是顺时针转动该层。
感觉上交互不是很好。
个人希望在键盘操作的同时可以通过鼠标来选择某一层的旋转。
同时立体感做的不够好，没有转动的过程动作，这个有点抽象。
也是游戏一个缺点之一。
2、收获、心得
这次课程设计中，我们在添加部分函数时出现了一些状况，在实现魔方的交互手段时，出现了问题。
当时魔方只能在xoy面上选择层，而不能通过PageUp和PageDown确定操作的层的方向。
通过检查并修改函数终于解决了问题，魔方可以在xoy面、xoz面、yoz面上任意转换。
还有就是加了旋转函数后遇到了一些问题，旋转过程中有时候会出现折叠和重叠现象，经过仔细的检查修改，发现原因是在调用旋转函数时，有部分子块的运动没有写入函数，于是问题得到了解决。
这次课程设计，学到了很多。
不仅巩固了先前学的MFC程序设计知识，而且也培养了我们的动手能力，更令我们的创造性思维得到了一定程度的拓展。
此外，我们还复习了C语言知识，也对编程及3D设计产生了一定的兴趣，分析问题和解决问题的能力也得到了不小的提高。
并且，我们也学到了一些人生的道理。
在做一件看似很难的事时，我们要有一个总体的框架，不要有畏难心理。
静下心来，沉着的分析问题，问题总会迎刃而解的。
因此，成功的关键在于你是否拥有这样的心理。
九、参考文献
[1]聂江武，杜娜，周峰VisualC++.NET2005基础与实践教程2007年9月
[2]孙鑫VC++深入详解第三版北京电子工业出版社2007年1-26
[3]杨柏林，陈根浪，徐静OpenGL编程精粹第三版北京机械工业出版社2010年1-121
[4]周纯杰，刘正林，何顶新，周凯波标准C语言程序设计及应用第二版武汉华中科技大学出版社2008年1-263
[5]DaveShreiner，TheKhrononsOpenGLARBWorkingGroupOpenGL编程指南第七版北京机械工业出版社2010年21-328
十、源代码
//MagicCubeView.h:
CMagicCubeView类的接口
#pragmaonce
classCMagicCubeView:
publicCView
protected:
//仅从序列化创建
CMagicCubeView（）;
DECLARE_DYNCREATE（CMagicCubeView）
//属性
public:
CMagicCubeDoc*GetDocument（）const;
//OpenGL绘图描述表
HGLRCm_hGLContext;
//像素格式索引
intm_GLPixelIndex;
//记录鼠标左键是否按下
BOOLm_LeftButtonDown;
//记录左键按下时，鼠标位置
CPointm_LeftDownPos;
//绕x轴旋转的弧度
floatm_xRotation;
//绕y轴旋转的弧度
floatm_yRotation;
//x轴方向的平移
floatm_xTranslation;
//y轴方向的平移
floatm_yTranslation;
//z轴方向的平移
floatm_zTranslation;
//x轴方向的缩放比例系数
floatm_xScaling;
//y轴方向的缩放比例系数
floatm_yScaling;
//z轴方向的缩放比例系数
floatm_zScaling;
//设置窗口像素格式
BOOLSetWindowPixelFormat（HDChDC）;
//初始化参数
voidInit（void）;
//绘制场景
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