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1.1 研究的背景
- 游戏的历史和流行程度：拼图游戏作为一种传统的益智游戏，已经有很长的历史。随着计算机技术的发展，拼图游戏也逐渐被移植到了计算机上，成为了一种非常流行的休闲游戏。
- 游戏的算法和难度：拼图游戏的算法和难度是研究的重点之一。如何设计出合适的算法，使得拼图游戏的难度适中，既能够挑战玩家的智力，又不至于让玩家感到过于困难，是一个需要研究的问题。
- 游戏的交互设计和用户体验：拼图游戏的交互设计和用户体验也是研究的重点之一。如何设计出简洁明了、易于操作的游戏界面，如何提高游戏的趣味性和可玩性，如何让玩家在游戏中获得愉悦的体验，都是需要研究的问题。
1.2 研究的意义
1. 提高编程技能：通过研究Java拼图游戏，可以提高Java编程技能，包括Java语言的基础知 识、面向对象编程、图形用户界面设计等方面。
2. 增强逻辑思维能力：拼图游戏需要玩家进行逻辑思考和推理，研究Java拼图游戏可以帮助开 发者提高逻辑思维能力。
3. 实践软件开发流程：研究Java拼图游戏可以让开发者实践软件开发流程，包括需求分析、设 计、编码、测试等环节，从而提高软件开发能力。
4. 探索游戏设计原理：拼图游戏是一种常见的益智游戏，研究Java拼图游戏可以让开发者深入 探索游戏设计原理，从而为自己的游戏开发提供灵感和借鉴。
5. 提高团队协作能力：Java拼图游戏的开发需要多人协作，研究Java拼图游戏可以提高开发者 的团队协作能力，包括沟通、协调、合作等方面。
1.3 国内外研究现状
国内研究现状：
在国内，Java拼图游戏的研究主要集中在教育领域和娱乐领域。在教育领域，Java拼图游戏被广泛应用于儿童智力开发和学习辅助工具中。例如，一些教育机构和学校会将Java拼图游戏作为儿童智力开发的一种手段，通过游戏的方式提高儿童的观察能力、空间想象力和逻辑思维能力等。在娱乐领域，Java拼图游戏也受到了广泛的关注和喜爱，许多游戏开发公司和个人都会开发和推出Java拼图游戏，以满足玩家的娱乐需求。
国外研究现状：
在国外，Java拼图游戏的研究主要集中在游戏开发和游戏设计方面。许多游戏开发公司和个人都会使用Java语言来开发拼图游戏，以满足玩家的需求。同时，一些游戏设计师也会研究Java拼图游戏的设计原理和玩家心理，以提高游戏的可玩性和趣味性。 总体来说，Java拼图游戏在国内外都受到了广泛的关注和研究，其应用领域也越来越广泛。未来，随着技术的不断发展和游戏市场的不断扩大，Java拼图游戏的研究和应用前景也将更加广阔。
2.1 Java技术
Java拼图游戏可以使用Java Swing GUI库来实现用户界面，使用Java AWT库来处理用户输入 事件。游戏逻辑可以使用Java面向对象编程的特性来实现，例如使用类来表示拼图块、游戏面 板等。同时，Java提供了丰富的图像处理库，可以用来加载和处理游戏中的图片资源。在游戏 中，还可以使用Java多线程技术来实现游戏的动画效果和计时器功能。总之，Java提供了丰富 的技术和工具来实现拼图游戏。
2.2 GUI 技术
- 创建一个JFrame窗口，设置窗口大小和标题。
- 创建一个JPanel面板，将其添加到JFrame窗口中。
- 在JPanel面板中绘制游戏界面，包括拼图块和背景图像。
- 实现鼠标事件监听器，处理鼠标点击事件，移动拼图块。
- 实现拼图块的移动和交换，判断游戏是否结束。
- 添加菜单栏和工具栏，提供游戏设置和操作选项
2.3 内容设计要求及算法的实现
内容：
将一张图片切成若干块碎片，然后通过随机排列，形成一个未拼成的拼图。 玩家需要通过拖动碎片来完成拼图，直到所有碎片组合成完整的原图。 游戏通常具有几个不同的难度级别，每个级别需要拼合不同的图片。
要求：
设计友好的用户登陆注册界面，包括图片、碎片和游戏面板等。 使用Java图形界面API来设计和实现GUI界面。 游戏可以具有多个种类选择，并根据不同的喜好来选择不同拼图。 游戏需要进行计时和计步操作，记录游戏用时。 游戏需要记录玩家在拼图中的分数，并将最高分排行榜储存在本地。
设计算法实现：
图片处理：通过Java提供的图像处理API，实现对图片的相关操作。
碎片随机排列：先通过一维数组和随机函数随机打乱碎片顺序，然后再按照4个一组的方式添加到二维数组当中以此来实现碎片随机排列。
碎片交换操作：通过移动碎片来完成碎片间的交换动作。使用Java鼠标事件监听接口，实现碎片的移动和重组动作。
计数器处理：通过计时器和计数器实现计时、计步等游戏数据记录。同时将当前游戏数据存储在本地缓存中，方便玩家随时查看和继续操作。
3.1设计流程图
3.2系统界面展示
1.用户注册界面
2.用户登录界面
3.游戏界面
4.附带功能展示
3.3部分代码实现及演示（需要源代码可私聊我）
package com.itheima.ui;
import cn.hutool.core.io.IoUtil;
import com.itheima.domain.GameInfo;
import javax.swing.*;
import javax.swing.border.BevelBorder;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.KeyEvent;
import java.awt.event.KeyListener;
import java.io.*;
import java.util.Properties;
import java.util.Random;
public class GameJFrame extends JFrame implements KeyListener, ActionListener {
//JFrame 界面，窗体
//子类呢？也表示界面，窗体
//规定：GameJFrame这个界面表示的就是游戏的主界面
//以后跟游戏相关的所有逻辑都写在这个类中
//创建一个二维数组
//目的：用来管理数据
//加载图片的时候，会根据二维数组中的数据进行加载
int[][] data = new int[4][4];
private final String property = System.getProperty("user.dir");
//记录空白方块在二维数组中的位置
int x = 0;
int y = 0;
//定义一个变量，记录当前展示图片的路径
String path =property+"\\image\\animal\\animal3\\";
//定义一个二维数组，存储正确的数据
int[][] win = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12},
{13, 14, 15, 0}
};
//定义变量用来统计步数
int step = 0;
//显示计时标签
JLabel total_time;
//创建选项下面的条目对象
JMenuItem girl = new JMenuItem("美女");
JMenuItem animal = new JMenuItem("动物");
JMenuItem sport = new JMenuItem("运动");
JMenuItem replayItem = new JMenuItem("重新游戏");
JMenuItem reLoginItem = new JMenuItem("重新登录");
JMenuItem closeItem = new JMenuItem("关闭游戏");
JMenuItem Pass =new JMenuItem("一键通关");
JMenu saveJMenu = new JMenu("存档");
JMenu loadJMenu = new JMenu("读档");
JMenuItem saveItem0 = new JMenuItem("存档0(空)");
JMenuItem saveItem1 = new JMenuItem("存档1(空)");
JMenuItem saveItem2 = new JMenuItem("存档2(空)");
JMenuItem saveItem3 = new JMenuItem("存档3(空)");
JMenuItem saveItem4 = new JMenuItem("存档4(空)");
JMenuItem loadItem0 = new JMenuItem("读档0(空)");
JMenuItem loadItem1 = new JMenuItem("读档1(空)");
JMenuItem loadItem2 = new JMenuItem("读档2(空)");
JMenuItem loadItem3 = new JMenuItem("读档3(空)");
JMenuItem loadItem4 = new JMenuItem("读档4(空)");
JMenuItem accountItem = new JMenuItem("公众号");
JMenuItem leaderBoardJMenuItem =new JMenuItem("排行榜");
//创建随机对象
Random r = new Random();
public GameJFrame() {
//初始化界面
initJFrame();
//初始化菜单
initJMenuBar();
//初始化数据（打乱）
initData();
//初始化图片（根据打乱之后的结果去加载图片）
initImage();
//让界面显示出来，建议写在最后
this.setVisible(true);
}
//初始化数据（打乱）
private void initData() {
//1.定义一个一维数组
int[] tempArr = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15};
//2.打乱数组中的数据的顺序
//遍历数组，得到每一个元素，拿着每一个元素跟随机索引上的数据进行交换
Random r = new Random();
for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {
//获取到随机索引
int index = r.nextInt(tempArr.length);
//拿着遍历到的每一个数据，跟随机索引上的数据进行交换
int temp = tempArr[i];
tempArr[i] = tempArr[index];
tempArr[index] = temp;
}
//4.给二维数组添加数据
//遍历一维数组tempArr得到每一个元素，把每一个元素依次添加到二维数组当中
for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {
if (tempArr[i] == 0) {
x = i / 4;
y = i % 4;
}
data[i / 4][i % 4] = tempArr[i];
}
}
//初始化图片
//添加图片的时候，就需要按照二维数组中管理的数据添加图片
private void initImage() {
//清空原本已经出现的所有图片
this.getContentPane().removeAll();
if (victory()) {
//显示胜利的图标
JLabel winJLabel = new JLabel(new ImageIcon(property+"\\image\\win.png"));
winJLabel.setBounds(203, 283, 197, 73);
this.getContentPane().add(winJLabel);
}
JLabel stepCount = new JLabel("步数：" + step);
stepCount.setBounds(50, 30, 100, 20);
this.getContentPane().add(stepCount);
// JLabel TimeKeeping= new JLabel("用时："+total_time);
// TimeKeeping.setBounds(475,30,100,20);
// this.getContentPane().add(TimeKeeping);
//路径分为两种：
//绝对路径：一定是从盘符开始的。C:\ D：\
//相对路径：不是从盘符开始的
//相对路径相对当前项目而言的。 aaa\\bbb
//在当前项目下，去找aaa文件夹，里面再找bbb文件夹。
//细节：
//先加载的图片在上方，后加载的图片塞在下面。
//外循环 --- 把内循环重复执行了4次。
for (int i = 0; i < 4; i++) {
//内循环 --- 表示在一行添加4张图片
for (int j = 0; j < 4; j++) {
//获取当前要加载图片的序号
int num = data[i][j];
//创建一个JLabel的对象（管理容器）
JLabel jLabel = new JLabel(new ImageIcon(path + num + ".jpg"));
//指定图片位置
jLabel.setBounds(105 * j + 83, 105 * i + 134, 105, 105);
//给图片添加边框
//0:表示让图片凸起来
//1：表示让图片凹下去
jLabel.setBorder(new BevelBorder(BevelBorder.LOWERED));
//把管理容器添加到界面中
this.getContentPane().add(jLabel);
}
}
//添加背景图片
JLabel background = new JLabel(new ImageIcon(property+"\\image\\background.png"));
background.setBounds(40, 40, 508, 560);
//把背景图片添加到界面当中
this.getContentPane().add(background);
//刷新一下界面
this.getContentPane().repaint();
}
private void initJMenuBar() {
//创建整个的菜单对象
JMenuBar jMenuBar = new JMenuBar();
//创建菜单上面的两个选项的对象 （功能 关于我们）
JMenu functionJMenu = new JMenu("功能");
// JMenu saveJMenu = new JMenu("存档");
//JMenu loadJMenu = new JMenu("读档");
JMenu leaderBoard =new JMenu("排行榜");
JMenu aboutJMenu = new JMenu("关于我们");
JMenu changeImage = new JMenu("更换图片");
//把5个存档，添加到saveJMenu中
saveJMenu.add(saveItem0);
saveJMenu.add(saveItem1);
saveJMenu.add(saveItem2);
saveJMenu.add(saveItem3);
saveJMenu.add(saveItem4);
//把5个读档，添加到loadJMenu中
loadJMenu.add(loadItem0);
loadJMenu.add(loadItem1);
loadJMenu.add(loadItem2);
loadJMenu.add(loadItem3);
loadJMenu.add(loadItem4);
//把美女，动物，运动添加到更换图片当中
changeImage.add(girl);
changeImage.add(animal);
changeImage.add(sport);
//将更换图片，重新游戏，重新登录，关闭游戏，存档，读档添加到“功能”选项当中
functionJMenu.add(changeImage);
functionJMenu.add(replayItem);
functionJMenu.add(reLoginItem);
functionJMenu.add(closeItem);
functionJMenu.add(saveJMenu);
functionJMenu.add(loadJMenu);
functionJMenu.add(Pass);
//将公众号添加到关于我们当中
aboutJMenu.add(accountItem);
//将排行榜添加
leaderBoard.add(leaderBoardJMenuItem);
//绑定点击事件
girl.addActionListener(this);
animal.addActionListener(this);
sport.addActionListener(this);
replayItem.addActionListener(this);
reLoginItem.addActionListener(this);
closeItem.addActionListener(this);
accountItem.addActionListener(this);
saveItem0.addActionListener(this);
saveItem1.addActionListener(this);
saveItem2.addActionListener(this);
saveItem3.addActionListener(this);
saveItem4.addActionListener(this);
loadItem0.addActionListener(this);
loadItem1.addActionListener(this);
loadItem2.addActionListener(this);
loadItem3.addActionListener(this);
loadItem4.addActionListener(this);
leaderBoardJMenuItem.addActionListener(this);
Pass.addActionListener(this);
//将菜单里面的两个选项添加到菜单当中
jMenuBar.add(functionJMenu);
jMenuBar.add(saveJMenu);
jMenuBar.add(loadJMenu);
jMenuBar.add(leaderBoard);
jMenuBar.add(aboutJMenu);
//读取存档信息，修改菜单上表示的内容
getGameInfo();
//给整个界面设置菜单
this.setJMenuBar(jMenuBar);
}
public void getGameInfo(){
//1.创建File对象表示所有存档所在的文件夹
File file = new File(property+"\\save");
//2.进入文件夹获取到里面所有的存档文件
File[] files = file.listFiles();
//3.遍历数组，得到每一个存档
for (File f : files) {
//f ：依次表示每一个存档文件
//获取每一个存档文件中的步数
GameInfo gi = null;
try {
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(f));
gi = (GameInfo)ois.readObject();
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
//获取到了步数
int step = gi.getStep();
//把存档的步数同步到菜单当中
//save0 ---> 0
//save1 ---> 1
//...
//获取存档的文件名 save0.data
String name = f.getName();
//获取当存档的序号（索引）
int index = name.charAt(4) - '0';
//修改菜单上所表示的文字信息
saveJMenu.getItem(index).setText("存档" + index + "(" + step + ")步");
loadJMenu.getItem(index).setText("存档" + index + "(" + step + ")步");
}
}
private void initJFrame() {
//设置界面的宽高
this.setSize(603, 680);
//设置界面的标题
this.setTitle("拼图单机版 v1.0");
//设置界面置顶
this.setAlwaysOnTop(true);
//设置界面居中
this.setLocationRelativeTo(null);
//设置关闭模式
this.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
//取消默认的居中放置，只有取消了才会按照XY轴的形式添加组件
this.setLayout(null);
//给整个界面添加键盘监听事件
this.addKeyListener(this);
}
@Override
public void keyTyped(KeyEvent e) {
}
//按下不松时会调用这个方法
@Override
public void keyPressed(KeyEvent e) {
int code = e.getKeyCode();
if (code == 65) {
//把界面中所有的图片全部删除
this.getContentPane().removeAll();
//加载第一张完整的图片
JLabel all = new JLabel(new ImageIcon(path + "all.jpg"));
all.setBounds(83, 134, 420, 420);
this.getContentPane().add(all);
//加载背景图片
//添加背景图片
JLabel background = new JLabel(new ImageIcon(property+"\\image\\background.png"));
background.setBounds(40, 40, 508, 560);
//把背景图片添加到界面当中
this.getContentPane().add(background);
//刷新界面
this.getContentPane().repaint();
}
}
//松开按键的时候会调用这个方法
@Override
public void keyReleased(KeyEvent e) {
//判断游戏是否胜利，如果胜利，此方法需要直接结束，不能再执行下面的移动代码了
if (victory()) {
//结束方法
return;
}
//对上，下，左，右进行判断
//左：37 上：38 右：39 下：40
int code = e.getKeyCode();
System.out.println(code);
if (code == 37) {
System.out.println("向左移动");
if (y == 3) {
return;
}
//逻辑：
//把空白方块右方的数字往左移动
data[x][y] = data[x][y + 1];
data[x][y + 1] = 0;
y++;
//每移动一次，计数器就自增一次。
step++;
//调用方法按照最新的数字加载图片
initImage();
} else if (code == 38) {
System.out.println("向上移动");
if (x == 3) {
//表示空白方块已经在最下方了，他的下面没有图片再能移动了
return;
}
//逻辑：
//把空白方块下方的数字往上移动
//x，y 表示空白方块
//x + 1， y 表示空白方块下方的数字
//把空白方块下方的数字赋值给空白方块
data[x][y] = data[x + 1][y];
data[x + 1][y] = 0;
x++;
//每移动一次，计数器就自增一次。
step++;
//调用方法按照最新的数字加载图片
initImage();
} else if (code == 39) {
System.out.println("向右移动");
if (y == 0) {
return;
}
//逻辑：
//把空白方块左方的数字往右移动
data[x][y] = data[x][y - 1];
data[x][y - 1] = 0;
y--;
//每移动一次，计数器就自增一次。
step++;
//调用方法按照最新的数字加载图片
initImage();
} else if (code == 40) {
System.out.println("向下移动");
if (x == 0) {
return;
}
//逻辑：
//把空白方块上方的数字往下移动
data[x][y] = data[x - 1][y];
data[x - 1][y] = 0;
x--;
//每移动一次，计数器就自增一次。
step++;
//调用方法按照最新的数字加载图片
initImage();
} else if (code == 65) {
initImage();
} else if (code == 87) {
data = new int[][]{
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12},
{13, 14, 15, 0}
};
initImage();
}
}
//判断data数组中的数据是否跟win数组中相同
//如果全部相同，返回true。否则返回false
public boolean victory() {
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
//i : 依次表示二维数组 data里面的索引
//data[i]：依次表示每一个一维数组
for (int j = 0; j < data[i].length; j++) {
if (data[i][j] != win[i][j]) {
//只要有一个数据不一样，则返回false
return false;
}
}
}
//循环结束表示数组遍历比较完毕，全都一样返回true
return true;
}
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
//获取当前被点击的条目对象
Object obj = e.getSource();
//判断
if (obj == replayItem) {
System.out.println("重新游戏");
//计步器清零
step = 0;
//再次打乱二维数组中的数据
initData();
//重新加载图片
initImage();
} else if (obj == reLoginItem) {
System.out.println("重新登录");
//关闭当前的游戏界面
this.setVisible(false);
//打开登录界面
new LoginJFrame();
} else if (obj == closeItem) {
System.out.println("关闭游戏");
//直接关闭虚拟机即可
System.exit(0);
} else if (obj == Pass){
System.out.println("一键通关");
data = new int[][]{
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12},
{13, 14, 15, 0}
};
initImage();
}
else if (obj == leaderBoardJMenuItem){
System.out.println("排行榜");
//创建一个弹框对象
JDialog Pk =new JDialog();
//给弹框设置大小
Pk.setSize(344,344);
//让弹框置顶
Pk.setAlwaysOnTop(true);
//让弹框居中
Pk.setLocationRelativeTo(null);
//弹框不关闭则无法操作下面的界面
Pk.setModal(true);
//让弹框显示出来
Pk.setVisible(true);
} else if (obj == accountItem) {
System.out.println("公众号");
//创建一个弹框对象
JDialog jDialog = new JDialog();
//创建一个管理图片的容器对象JLabel
JLabel jLabel = new JLabel(new ImageIcon(property+"\\image\\sp.png"));
//设置位置和宽高
jLabel.setBounds(0, 0, 258, 258);
//把图片添加到弹框当中
jDialog.getContentPane().add(jLabel);
//给弹框设置大小
jDialog.setSize(344, 344);
//让弹框置顶
jDialog.setAlwaysOnTop(true);
//让弹框居中
jDialog.setLocationRelativeTo(null);
//弹框不关闭则无法操作下面的界面
jDialog.setModal(true);
//让弹框显示出来
jDialog.setVisible(true);
} else if (obj == girl) {
System.out.println("girl");
//下列代码重复了，自己思考一下，能否抽取成一个方法呢？
int number = r.nextInt(13) + 1;
path = property+"\\image\\girl\\girl" + number + "\\";
//计步器清零
step = 0;
//再次打乱二维数组中的数据
initData();
//重新加载图片
initImage();
} else if (obj == animal) {
System.out.println("animal");
//下列代码重复了，自己思考一下，能否抽取成一个方法呢？
int number = r.nextInt(8) + 1;
path = property+"\\image\\animal\\animal" + number + "\\";
//计步器清零
step = 0;
//再次打乱二维数组中的数据
initData();
//重新加载图片
initImage();
} else if (obj == sport) {
System.out.println("sport");
//下列代码重复了，自己思考一下，能否抽取成一个方法呢？
int number = r.nextInt(10) + 1;
path = property+"\\image\\sport\\sport" + number + "\\";
//计步器清零
step = 0;
//再次打乱二维数组中的数据
initData();
//重新加载图片
initImage();
} else if (obj == saveItem0 || obj == saveItem1 || obj == saveItem2 || obj == saveItem3 || obj == saveItem4) {
//获取当前是哪个存档被点击了，获取其中的序号
JMenuItem item = (JMenuItem) obj;
String str = item.getText();
int index = str.charAt(2) - '0';
//直接把游戏的数据写到本地文件中
try {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(property+"\\save\\save" + index + ".data"));
GameInfo gi = new GameInfo(data, x, y, path, step);
IoUtil.writeObj(oos, true, gi);
} catch (IOException ioException) {
ioException.printStackTrace();
}
//修改一下存档item上的展示信息
//存档0(XX步)
item.setText("存档" + index + "(" + step + "步)");
//修改一下读档item上的展示信息
loadJMenu.getItem(index).setText("存档" + index + "(" + step + "步)");
} else if (obj == loadItem0 || obj == loadItem1 || obj == loadItem2 || obj == loadItem3 || obj == loadItem4) {
//获取当前是哪个读档被点击了，获取其中的序号
JMenuItem item = (JMenuItem) obj;
String str = item.getText();
int index = str.charAt(2) - '0';
GameInfo gi = null;
try {
//可以到本地文件中读取数据
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(property +"\\save\\save" + index + ".data"));
gi = (GameInfo)ois.readObject();
ois.close();
} catch (IOException ioException) {
ioException.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException classNotFoundException) {
classNotFoundException.printStackTrace();
}
data = gi.getData();
path = gi.getPath();
step = gi.getStep();
x = gi.getX();
y = gi.getY();
//重新刷新界面加载游戏
initImage();
}
}
}