.NET实现魔方游戏(一)之任意阶魔方的表示

第一节 魔方的简单表示

　　对于任意n阶的魔方均有六个面（surface)，每个面有n*n个方块。在面向对象的程序设计里，我们可以把魔方（cube)、魔方的面(surface)和面的方块（block)均视作为对象。

　　魔方的定义：六个面存储在一个数组

''' <summary>
''' 表示一个指定阶的魔方
''' </summary>
public class cubeclass
''' <summary>
''' 魔方阶数
''' </summary>
public cuberank as integer
''' <summary>
''' 魔方的六个表面
''' </summary>
public surfacearray(5) as cubesurfaceclass
end class 

　　魔方的面定义：方块存储为n*n的二维数组

''' <summary>
''' 表示一个魔方的面
''' </summary>
public class cubesurfaceclass
''' <summary>
''' 魔方表层的块数据
''' </summary>
public blockdata(,) as cubeblockclass
end class

　　魔方的块定义：每个块具有独立的颜色

''' <summary>
''' 表示魔方面上的一个方块
''' </summary>
public class cubeblockclass
''' <summary>
''' 当前块的颜色
''' </summary>
public blockcolor as color
public x as integer '所在列数
public y as integer '所在行数
end class

　　上述，我们完成了魔方类的简单定义，并且确立了之间的从属关系。这里有一点需要注意，方块（blockclass)是指魔方的单个颜色块。

　　所以n阶魔方应有6*n*n个颜色块，以三阶魔方为例，它应有54个颜色块（blockclass)。

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第二节 面之间的空间关系

　　魔方的六个面之间并非独立的，而是存在一定的空间关系。前面在cubeclass中定义了surfacearray()表示魔方的六个面，现在索引0~5分别指示魔方的顶层，底层，左侧，右侧，前方，后方六个面。

　　surfacearray(0):顶层

　　surfacearray(1):底层

　　surfacearray(2):左侧

　　surfacearray(3):右侧

　　surfacearray(4):前方

　　surfacearray(5):后方

图2.1 魔方六面的空间位置

　　由此确定了各个面的空间方位，给surfaceclass添加如下定义：

''' <summary>
''' 当前表层的相邻表层（顶、底、左、右、前和后）
''' </summary>

public neiboursurface(5) as cubesurfaceclass

　　neiboursurface()的索引从0~5依次指示当前面的顶、底、左、右、前和后。以图2.1“右面”为例，它的neiboursurface()

应该为

　　neiboursurface(0)：顶层

　　neiboursurface(1)：底层

　　neiboursurface(2)：前方

　　neiboursurface(3)：后方

　　neiboursurface(4)：右侧，每一个面的“前”就是它自身

　　neiboursurface(5)：左侧

　　但上述是默认为"右面"的"上方"就是顶层。所以我们还需要

对每一个面的“上方”进行严格的定义：

图2.2 魔方六面的空间位置_平面展开

图2.3 魔方六面"上方"的方向

　　由上，我们可以确定各面之间的空间关系：

dim temparray(,) as integer = {{2, 3, 4, 5, 0, 1},
{3, 2, 4, 5, 1, 0},
{1, 0, 4, 5, 2, 3},
{0, 1, 4, 5, 3, 2},
{0, 1, 2, 3, 4, 5},
{0, 1, 3, 2, 5, 4}} '空间相邻关系矩阵 

　　该矩阵行数值指某个面在surfacearray()中的索引，列数表示这个面相邻的面在surfacearray()的索引。前面提到每一个面的“前”就是它自身，矩阵的第五列从0依次到5。

　　在cubeclass类中添加如下方法，并在构造函数中调用：

''' <summary>
'''初始化各个表层间的空间相邻关系
''' </summary>

public sub initsurface()
dim temparray(,) as integer = {{2, 3, 4, 5, 0, 1},
{3, 2, 4, 5, 1, 0},
{1, 0, 4, 5, 2, 3},
{0, 1, 4, 5, 3, 2},
{0, 1, 2, 3, 4, 5},
{0, 1, 3, 2, 5, 4}} '空间相邻关系矩阵
for i = 0 to 5
for j = 0 to 5
surfacearray(i).neiboursurface(j) = surfacearray(temparray(i, j))
next
next
end sub 

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第三节 魔方的初始化

　　魔方（cubeclass)的构造函数：六面的颜色标准：顶-白色，底-黄色，左-橙色，右-红色，前-绿色，后-蓝色

''' <summary>
''' 新建一个指定阶的魔方
''' </summary>
''' <param name="nrank">指定的阶数</param>
public sub new(byval nrank as integer)
dim colorarr() as color = {color.white, color.yellow, color.orange, color.red, color.green, color.blue}
for i = 0 to 5
surfacearray(i) = new cubesurfaceclass(nrank, i, colorarr(i))
next
cuberank = nrank
initsurface()
end sub 

　　魔方面（cubesurfaceclass)的构造函数：

''' <summary>
''' 当前魔方的阶数
''' </summary>
public cuberank as integer
''' <summary>
''' 魔方表层的数据
''' </summary>
public blockdata(,) as cubeblockclass
''' <summary>
''' 当前表层的相邻表层（顶、底、左、右、前和后）
''' </summary>
public neiboursurface(5) as cubesurfaceclass
public index as integer
public sub new(nrank as integer, nindex as integer, ncolor as color)
redim blockdata(nrank - 1, nrank - 1)
cuberank = nrank
index = nindex
dim rnd as new random
for i = 0 to nrank - 1
for j = 0 to nrank - 1
blockdata(i, j) = new cubeblockclass(i, j)
blockdata(i, j).parentindex = index
blockdata(i, j).blockcolor = ncolor
next
next
end sub 

　　魔方块（cubeblockclass)的构造函数：

public parentindex as integer
''' <summary>
''' 当前块的颜色
''' </summary>
public blockcolor as color
public x as integer '所在列数
public y as integer '所在行数
public sub new(nx as integer, ny as integer)
x = nx
y = ny
end sub 

　　至此，一个任意阶的魔方已可以被表示，并且在此基础上将可以实现魔方的扭动逻辑。

以上所述是针对.net实现魔方游戏(一)之任意阶魔方的表示，希望对大家有所帮助。