Java语言程序设计基础篇_编程练习题***18.33 (游戏:骑士旅途的动画)

news2024/11/14 21:42:50

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***18.33 (游戏:骑士旅途的动画)

习题思路

代码示例

动画演示

***18.33 (游戏:骑士旅途的动画)

  为骑士旅途的问题编写一个程序，该程序应该允许用户将骑士放到任何一个起始正方形，并单击Solve按钮，用动画展示骑士沿着路径的移动，如图18-16所示

  • 习题思路

  1. 初始化棋盘和骑士位置

    1. Board类：这个内部类继承自Pane，用于绘制棋盘和骑士。棋盘通过绘制水平和垂直线来创建，而骑士则通过红色圆圈表示。
    2. draw方法：此方法用于绘制棋盘和骑士。首先清除所有子节点，然后绘制棋盘网格和初始骑士位置（红色圆圈）。骑士有两个圆圈表示：theKnight（静态位置）和movingKnight（用于动画的移动位置）。
    3. startX和startY：这两个变量用于记录骑士的起始位置。初始时，它们被设置为(0, 0)，即棋盘的左上角。但用户可以通过点击棋盘上的任意格子来改变这些值。

  2. 点击事件处理

    1. 当用户在棋盘上点击时，Board类中的setOnMouseClicked事件处理器会被触发。
    2. 事件处理器计算点击位置对应的格子索引（startX和startY），这是通过将鼠标点击的坐标除以每个格子的大小（棋盘宽度/SIZE或棋盘高度/SIZE）并取整来实现的。
    3. 随后，重置moves列表，即骑士的移动历史，为新的求解过程做准备。

  3. 求解按钮点击事件

    1. 当用户点击“Solve”按钮时，会触发一个事件处理器，该处理器执行以下步骤：
    2. 初始化棋盘状态：创建一个boolean[][] moves数组来跟踪哪些格子已被访问。将起始位置标记为已访问。
    3. 重置和添加起始移动：调用resetMoves()和addMove(startX, startY)来重置移动历史并添加起始位置到历史中。
    4. 递归求解：调用solvePuzzle(moves, 1, startX, startY)开始递归求解过程。该方法尝试从当前位置出发，找到所有可能的下一步，并评估哪一步能导致最少的未访问格子数（通过lookAheadCount方法）。然后，它选择最优的下一步，并递归地尝试解决剩余的问题。
    5. 动画展示：如果找到解决方案，draw方法会被再次调用以更新棋盘上的骑士位置（尽管在这个实现中，movingKnight并未在动画中实际移动），然后调用playAnimation方法来展示骑士的移动路径。

  4. 动画展示

    1. playAnimation方法：此方法使用SequentialTransition和PathTransition来创建动画，展示骑士沿着求解路径移动的过程。对于moves列表中的每一对相邻点，它创建一个PathTransition，该过渡使一个红色圆圈沿着两点之间的直线移动。所有这些过渡被添加到一个SequentialTransition中，以便按顺序播放。

  • 代码示例

编程练习题18_33TheKnightJourney.java

package chapter_18;  
  
import java.util.ArrayList;
import javafx.animation.PathTransition;
import javafx.animation.SequentialTransition;
import javafx.application.Application;
import javafx.geometry.Point2D;
import javafx.geometry.Pos;  
import javafx.scene.Scene;  
import javafx.scene.control.Button;  
import javafx.scene.layout.BorderPane;  
import javafx.scene.layout.Pane;  
import javafx.scene.paint.Color;  
import javafx.scene.shape.Circle;
import javafx.scene.shape.Line;
import javafx.stage.Stage;
import javafx.util.Duration;  
  
public class 编程练习题18_33TheKnightJourney extends Application {
	private static final int SIZE = 8;
	private int startX = 0;
	private int startY = 0;
	private ArrayList<Point2D> moves = null;
	private ArrayList<Line> pathList;
	public static void main(String[] args) {  
		Application.launch(args);  
	}  
    @Override  
    public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
    	pathList = new ArrayList<Line>();
    	BorderPane pane = new BorderPane();
    	Board board = new Board();
    	pane.setCenter(board);
    	Button btSolve = new Button("Solve");
    	pane.setBottom(btSolve);
    	BorderPane.setAlignment(btSolve, Pos.CENTER);
    	
    	Scene scene = new Scene(pane,400,400);
    	primaryStage.setTitle("编程练习题18_33TheKnightJourney");
    	primaryStage.setScene(scene);
    	primaryStage.show();
    	
    	board.draw();
    	
    	btSolve.setOnAction(e -> {
    		boolean[][] moves = new boolean[SIZE][SIZE];
    		moves[startX][startY] = true;
    		resetMoves();
    		addMove(startX,startY);
    		solvePuzzle(moves,1,startX,startY);
    		board.draw();
    		board.playAnimation(pathList);
    	});
    }
   
    private boolean solvePuzzle(boolean[][] moves,int numberMoves,int x,int y) {
    	int nextX = 0;
    	int nextY = 0;
    	int bestMoveX = 0;
    	int bestMoveY = 0;
    	int bestMoveX2 = 0;
    	int bestMoveY2 = 0;
    	int minMoveCount = SIZE;
    	int moveCount = 0;
    	
    	for(int i = 2;i >= -2;i += -4) {
    		for(int j = 1;j >= -1;j += -2) {
    			nextX = x + i;
    			nextY = y + j;
    			if(nextX >= 0&&nextX <= SIZE-1&&nextY >= 0&&nextY <= SIZE-1
    					&&!moves[nextX][nextY]) {
    				moveCount = lookAheadCount(moves,nextX,nextY);
    				if(moveCount <= minMoveCount) {
    					minMoveCount = moveCount;
    					bestMoveX2 = bestMoveX;
    					bestMoveY2 = bestMoveY;
    					bestMoveX = nextX;
    					bestMoveY = nextY;
    				}
    			}
    			nextX = x + j;
    			nextY = y + i;
    			if(nextX >= 0&&nextX <= SIZE-1&&nextY >= 0&&nextY <= SIZE-1
    					&&!moves[nextX][nextY]) {
    				moveCount = lookAheadCount(moves,nextX,nextY);
    				if(moveCount <= minMoveCount) {
    					minMoveCount = moveCount;
    					bestMoveX2 = bestMoveX;
    					bestMoveY2 = bestMoveY;
    					bestMoveX = nextX;
    					bestMoveY = nextY;
    				}
    			}
    		}
    	}
    	moves[bestMoveX][bestMoveY] = true;
    	addMove(bestMoveX,bestMoveY);
    	numberMoves++;
    	if(numberMoves == (SIZE * SIZE))
    		return true;
    	if(moveCount > 0&&solvePuzzle(moves, numberMoves, bestMoveX, bestMoveY))
    		return true;
    	moves[bestMoveX][bestMoveY] = false;
    	moves[bestMoveX2][bestMoveY2] = true;
    	removeLastMoveHistory();
    	addMove(bestMoveX2,bestMoveY2);
    	if(moveCount > 1&&solvePuzzle(moves, numberMoves, bestMoveX2, bestMoveY2)) {
    		return true;
    	}
    	moves[bestMoveX2][bestMoveY2] = false;
    	removeLastMoveHistory();
    	numberMoves--;
    	return false;
    }
    private int lookAheadCount(boolean[][] moves,int x,int y) {
    	int maxCount = 0;
    	for(int i = -2;i<=2;i+=4) {
    		for(int j = -1;j <= 1;j += 2) {
    			int nextX = x + i;
    			int nextY = y + j;
    			if(nextX >= 0&&nextX <= SIZE-1&&nextY >=0 && nextY <= SIZE-1
    					&&!moves[nextX][nextY]) {
    				maxCount++;
    			}
    			nextX = x + j;
    			nextY = y + i;
    			if(nextX >= 0&&nextX <= SIZE-1&&nextY >= 0&&nextY <= SIZE-1&&
    					!moves[nextX][nextY])
    				maxCount++;
    		}
    	}
    	return maxCount;
    }
    public void resetMoves() {
    	moves = new ArrayList(63);
    }
    public void addMove(int x,int y) {
    	moves.add(new Point2D(x, y));
    }
    public void removeLastMoveHistory() {
    	moves.remove(moves.size()-1);
    }
    private class Board extends Pane{
    	Circle theKnight = new Circle();
    	Circle movingKnight = new Circle();
    	
    	Board(){
    		this.setOnMouseClicked(e ->{
    			startX = (int)(e.getX()/(getWidth()/SIZE));
    			startY = (int)(e.getY()/(getHeight()/SIZE));
    			resetMoves();
    			draw();
    		});
    	}
    	protected void draw() {
    		this.getChildren().clear();
    		this.getChildren().add(theKnight);
    		theKnight.setCenterX(startX * getWidth()/SIZE +15);
    		theKnight.setCenterY(startY * getHeight()/SIZE + 15);
    		theKnight.setRadius(5);
    		theKnight.setFill(Color.RED);
    		movingKnight.setCenterX(startX * getWidth()/SIZE +15);
    		movingKnight.setCenterY(startY * getHeight()/SIZE + 15);
    		movingKnight.setRadius(5);
    		movingKnight.setFill(Color.RED);
    		this.getChildren().add(movingKnight);
    		
    		for(int i = 1;i <= SIZE;i++) {
    			this.getChildren().add(
    					new Line(0,i*getHeight()/SIZE,getWidth(),
    							i*getHeight()/SIZE));			                     
    			this.getChildren().add(
    					new Line(i*getWidth()/SIZE,0,i*getWidth()/SIZE,
    							getHeight()));
    		}
    		if(moves != null) {
    			for(int i = 1;i < moves.size();i++) {
    				Point2D p1 = moves.get(i - 1);
    				Point2D p2 = moves.get(i);
    				Line line = new Line(p1.getX()*(getWidth()/SIZE)+(getWidth()/SIZE/2),
    								p1.getY()*(getHeight()/SIZE)+(getHeight()/SIZE/2),
    								p2.getX()*(getWidth()/SIZE)+(getWidth()/SIZE/2),
    								p2.getY()*(getHeight()/SIZE)+(getHeight()/SIZE/2));
    				pathList.add(line);
    			}
    		}
    	}
    	 private void playAnimation(ArrayList<Line> lines) {
    		 int i = 0;
    		 SequentialTransition sequentialTransition = new  SequentialTransition();
    		 Circle c;
    		 c = new Circle(5);
    		 c.setFill(Color.RED);
    		 getChildren().add(c);
    	    for(Line l: lines) {
    	    	PathTransition transition = new PathTransition(Duration.seconds(1), l, c);
    	    	transition.setOnFinished(e->{
    	    		if(i<lines.size()-2) {
    	    			getChildren().add(l);
    	    		}
    	    	});
    	    	sequentialTransition.getChildren().add(transition);
    	    }
    	    sequentialTransition.play();
    	}
    }
}

  • 动画演示

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