C++自学精简实践教程 目录(必读)
主要考察
模块划分 / 文本文件读取
UI与业务分离 / 模块划分
控制台交互 / 数据抽象
需求
用户输入字母表示方向，实现贪吃蛇游戏
规则：碰到边缘和碰到蛇自己都算游戏结束
输入文件 data.txt
data.txt 内容如下：
6 7
0 0 0 0 0 0 0
0 0 2 0 2 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 2 0
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0第一行，包括两个整数，表示游戏棋盘大小。分别表示行数和列数。
例如，上图中表示游戏大小为6行，7列。
后面的内容是一个行数乘以列数的二维数组。
数组的元素为 0 表示这里什么也没有。
数组的元素为 1 表示蛇的头。程序开始的时候，蛇没有身体，只有头。
数组的元素为 2 表示食物。程序开始的时候，可以有多个食物。
例如，上图中表示，蛇一开始位于棋盘的 第 5 行，第 6 列。同时有 3 个食物。
程序输出样式
运行效果
如下图所示，蛇的身体需要显示为 #；蛇的头需要显示为 @ ； 食物需要显示为 $；
实现思路
文件加载
文件加载只需要按照文件格式的规定，读取对应的信息保存在内存模型变量中即可。
所以，主要的问题在于应该如何设计内存模型（Model） 。
内存模型
内存模型设计的合理，符合对事物本周的抽象，程序代码就简单，易于理解。
反之，代码就会晦涩难懂。
游戏盘面二维数组
我们需要一个二维数组来存储游戏盘面。这个二维数组可以用 vector<vector<char>> m_playBoard 来表示。
蛇的身体队列
蛇会越来越长，身体的每个部分我们不希望只是单独的放在游戏盘面上。因为这样意味着每次更新蛇的位置的时候，找蛇的身体的每个位置都非常的麻烦。
我们把蛇的身体单独存放一份，放到一个队列里 queue<pair<int, int>> m_snakeBody 。队列是有方向的，这样就可以轻易的知道蛇的头在哪里。
蛇的移动
但是 queue 没有办法遍历元素，这样我们想让蛇往前走一步就好像变的不可能了。
真的是这样吗？ 蛇需要每个元素都需要往前移动一步，才能完成蛇走一步吗？
如上图所示，蛇的身体全部都用 1 表示，实际上我们移动蛇的时候，只需要将尾巴上的 1 搬到 蛇的头的下一个将要移动到的地方就完成了蛇的整体移动。
如上图所示，蛇头向下方移动了一个位置，我们把原来尾巴搬到了蛇头新位置，就完成了蛇整体的移动。
这样做的好处就是，蛇的移动每次只需要搬蛇身体的尾巴一个元素。移动蛇的身体总是固定的常数时间。计算量最大限度的降低了。程序也变的简单了。
游戏盘面和蛇身体的同步
由于蛇的移动变成了游戏盘面上把蛇的尾巴上的 1 搬运到蛇的头部的下一个将要移动到的位置，所以蛇的身体队列 m_snakeBody 里只需要存储蛇的身体的每一个元素在游戏盘面上的位置即可。
这就是为何 m_snakeBody 的每一个元素都是一个 pair<int, int> 原因了。
游戏控制
用户输入
玩家在键盘上输入一个表示方向的字母，这样程序就知道蛇应该往哪里移动了。
使用 GoAhead 来实现往前走一步。
游戏结束
当蛇往前走碰到了墙壁（超出了游戏盘面）的时候，游戏结束。
当蛇往前走碰到了自己的身体的一部分，游戏结束。
枚举类型 enum class
enum class 通常用来提供字面值常量。也就是一些固定值。比如，表示方向的东、南、西、北。表示空间的上、下、左、右、前、后。
在本游戏中，我们用来表示盘面上物品的类型：什么也没有，蛇的身体，食物。
启动代码
#include <list>
#include <utility>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include <random>//随机数
#include <chrono>//日期时间
using namespace std;
class Snake
{
// 游戏的任意位置 只有三种情况：什么也没有；蛇的身体；食物
enum class MatrixValueEnum
{
NOTHING = '0', SNAKE_BODY = '#', FOOD = '2'
};
public:
// 从文件中加载界面数据，存放到内部容器中，再根据容器内容绘制界面
bool LoadPlayDataFromFile(const std::string& file);
// 开始游戏
void Play(void);
private:
// 用户输入一个字符（e/s/f/d），决定将蛇的头部往哪个方向移动
bool GoAhead(char userInputDirection);// 核心函数
// 移动蛇的头的坐标(x,y) = (x,y) + (i,j)
bool GoAhead(int i, int j);
//撞到墙壁或者蛇自己的身体就结束游戏
bool IsGameOver(int, int) const;
// 获取蛇的头的坐标
std::pair<int, int> GetCurrentPosition(void) const;
// 计算蛇的头移动一次后的新坐标
std::pair<int, int> GetNextPosition(int, int) const;
// 打印贪吃蛇游戏
void PrintMatrix(void) const;
// 判断 (i,j) 处是否是一个食物
bool ExistFood(int i, int j) const;
// 在界面上生成一个新的食物给蛇吃
void CreateFood(void);
private:
std::vector<std::vector<char>> m_playMatrix;// 整个游戏的数据（二维数组）
std::list<std::pair<int, int>> m_snakeBody;// 蛇的身体数据
};
bool Snake::LoadPlayDataFromFile(const std::string& file)
{
std::ifstream fin(file);
if (!fin)
{
std::cout << "can not open file " << file << endl;
return false;
}
std::string line;
std::getline(fin, line);
std::istringstream iss(line);// 字符串流 https://zhuanlan.zhihu.com/p/441027904
int row = 0, column = 0;
//读取行数和列数
//(1) your code
for (size_t i = 0; i < row; i++)
{
std::vector<char> lineData;
std::getline(fin, line);
std::istringstream issLineData(line);
for (size_t j = 0; j < column; j++)
{
char data;
//读取一个元素
// (2) your code
//将组成蛇的头#存放到蛇m_snakeBody容器中
//在文件里，一开始蛇的身体只有一个头，需要把这个数据存起来
//(3) your code 判断两个char相等即可
// 参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/357348144
}
//将第一行数据存放到二维数组中，作为第一维的一个元素（子数组）
//(4) your code
}
if (m_snakeBody.size() != 1)
{
cout << "snake body is empty! init game failed." << endl;
return false;
}
return true;
}
bool Snake::IsGameOver(int x, int y) const
{
//判断游戏是否已经结束了
// x y 是蛇的头打算要去的目的地，这个目的地会导致gomeover
// 比如超出了游戏界面（下标越界）
// 比如撞到了蛇的身体
//(5) your code
return true;
}
std::pair<int, int> Snake::GetCurrentPosition(void) const
{
//返回蛇 的头的坐标，是m_snakeBody的第一个元素的值
//（6） your code 下面的代码需要自己修改，不可以直接使用
std::pair<int, int> front;
return front;
}
std::pair<int, int> Snake::GetNextPosition(int i, int j) const
{
//根据蛇的头的位置，以及一个移动的向量 (i,j) 得到蛇头部打算要去的新目的地的坐标
auto old = GetCurrentPosition();
//(7) your code 下面的代码需要自己修改，不可以直接使用
int x = 0;
int y = 0;
return std::make_pair(x, y);
}
bool Snake::ExistFood(int i, int j) const
{
//返回 坐标(i,j)处是否是有蛇的食物可以吃
//(8) your code 下面的代码需要自己修改，不可以直接使用
return false;
}
void Snake::CreateFood(void)
{
// 生成一个新的食物给蛇来吃
// 随机生成一个新的位置，但是这个位置可能已经是蛇的身体了
// 所以，需要用一个循环不断的重复在一个新生成的随机位置放置食物
// 直到放置成功为止
do
{
unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
std::mt19937 g(seed); // mt19937 is a standard mersenne_twister_engine
//生成新的随机的坐标
//随机数的用法：https://blog.csdn.net/calmreason/article/details/72655060
//(9) your code 下面的代码需要自己修改，不可以直接使用
int x = 0;
int y = 0;
// 在新坐标处放置一个食物，记得检查可以放才能放
// 一旦放好，记得退出循环，让程序继续执行
//(10) your code
} while (true);
}
bool Snake::GoAhead(char userInputDirection)
{
switch (userInputDirection)
{
case 'w':
case 'W':
return GoAhead(-1, 0);//up
case 'a':
case 'A':
return GoAhead(0, -1);//left
case 'd':
case 'D':
return GoAhead(0, +1);//right
case 's':
case 'S':
return GoAhead(+1, 0);//down
default:
return true;
}
}
bool Snake::GoAhead(int i, int j)
{
auto nextPosition = GetNextPosition(i, j);//垂直方向x不变，竖直方向y减少1
// 首先判断游戏是否已经结束
if (IsGameOver(nextPosition.first, nextPosition.second))
{
return false;
}
// 判断nextPosition 处是否有食物
// 如果有食物，就吃掉这个食物
// 并生成一个新的食物
if (ExistFood(nextPosition.first, nextPosition.second))
{
// (11) your code
//直接吃掉，尾巴不用移动
m_playMatrix[nextPosition.first][nextPosition.second] = static_cast<char>(MatrixValueEnum::SNAKE_BODY);
CreateFood();//随机生成一个食物
}
// 如果 nextPosition 处没有食物，就移动蛇的身体
else
{
// (12) your code
//尾巴移动
auto tail = m_snakeBody.back();
m_playMatrix[tail.first][tail.second] = static_cast<char>(MatrixValueEnum::NOTHING);
m_snakeBody.pop_back();
}
}
void Snake::Play(void)
{
CreateFood();//随机生成一个食物
while (true)
{
/*清屏，这不是C++的一部分，是系统调用。
这个语句执行的快慢与代码无关，与控制台用户自己设置的缓冲区大小有关。
*/
system("cls");
PrintMatrix();
std::cout << "direction: W(up) A(left) S(down) D(right)\n";
std::cout << "$: food\n";
std::cout << "@: snake head\n";
std::cout << "#: snake tail\n";
char direction;
std::cin >> direction;
//往前走一步，如果判断无法往前走到用户指定的位置，就退出程序
// （13） your code
if (!GoAhead(direction))
{
std::cout << "Game Over!" << std::endl;
break;
}
}
}
void Snake::PrintMatrix(void) const
{
auto headPosition = m_snakeBody.front();
for (size_t i = 0; i < m_playMatrix.size(); i++)
{
for (size_t j = 0; j < m_playMatrix[i].size(); j++)
{
if (i == headPosition.first && j == headPosition.second)
{
std::cout << "@" << " ";
}
else if (m_playMatrix[i][j] == static_cast<char>(MatrixValueEnum::FOOD))
{
std::cout << "$" << " ";
}
else if (m_playMatrix[i][j] == static_cast<char>(MatrixValueEnum::NOTHING))
{
std::cout << "_" << " ";
}
else
{
std::cout << m_playMatrix[i][j] << " ";
}
}
std::cout << std::endl;
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
Snake snake;
if (snake.LoadPlayDataFromFile("data.txt"))
{
snake.Play();
}
return 0;
}
