unity引擎的弹珠消除”游戏设计与开发(源码)
三消类游戏作为一种益智游戏，玩家在游戏过程中将一定数量相同的游戏元素彼此相邻、配对消除来取得获胜。游戏过程中将三点或多点相互连接相加逆向匹配消除，因此被称为三消类游戏。所开发的“弹珠消除”游戏就是一款典型的三消类游戏，在继承了三消游戏的一贯风格基础之上，拥有超过5种以上游戏元素和一个特定大小的矩阵形式场景，玩家在游戏过程中可以以最简单的点击方式直接与游戏对象进行交互，从而参与游戏，游戏元素通过“触发事件-检测”的方式与自身周围元素进行匹配，当同型元素相互邻接且同型数目超出最大可接受同型数时发生消除事件，同时玩家得到相应的分数，从而达到取得目标分数的目的。本文通过对开发的游戏进行详尽的需求分析、开发说明、算法研究等描述以将游戏的整个开发过程遇到的所有的问题原因、解决过程、解决方法和解决结果进行研究和记录，以供查阅和使用。关键词 三消游戏，逆向匹配, 触发事件-检测目 录
1 引言 1
1.1 游戏开发背景 1
1.2 游戏开发目的 2
2 需求分析 4
2.1 游戏整体结构需求分析 4
2.2 游戏内容需求分析 4
2.2 游戏元素生成算法需求分析 6
2.3 游戏元素消除算法需求分析 16
2.4 游戏评分机制算法需求分析 17
2.5 游戏关卡难度选择算法需求分析 17
3 游戏设计 18
3.1 游戏结构设计 18
3.2 游戏玩法设计 19
3.3 游戏核心类设计 20
3.4 游戏配置核心数据库设计 25
3.5 游戏运行时生命周期时序设计 25
3.6 游戏运行时活动设计 26
3.7 游戏算法设计 27
3.8 界面设计 31
3.9 MatrixBuilder设计 35
4 游戏优化 37
4.1 游戏玩法优化 37
4.2 游戏代码优化 37
4.3 游戏音频优化 41
4.4 随机数算法优化 43
结 论 47
致
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/> 3.7 游戏算法设计 27
3.8 界面设计 31
3.9 MatrixBuilder设计 35
4 游戏优化 37
4.1 游戏玩法优化 37
4.2 游戏代码优化 37
4.3 游戏音频优化 41
4.4 随机数算法优化 43
结 论 47
致 谢 48
参考文献 49
1 引言
1.1 游戏开发背景
现代生活中，智能手机（Smart Phone）的使用日渐普及。根据2015到2016年度的《中国手机市场研究年度报告》显示，在2015年，全球智能手机用户比例第一次跨过全球人口数量的10%，报告机构初步预测，到2018，整个世界的33.33%的手机消费用户都将将是smart phone即智能手机用户，该总数量将逾越过 25.6亿。预计将于2018年，智能手机使用数量在指数上将占领近50%的世界手机用户总量。这意味着在电子通讯领域，功能手机将成为少数派，而智能手机必将成为市场的主流，取代功能手机[1]。据Mash able（一家著名的美国科技性质媒体）曾经引用的“皮尤机构”的一份报告中写道，在2015年，智能手机普及率调查研究显示，中国的智能手机普及率为58%，英国则达到68%，俄国共有45%、美国则是72%、印度共计17%，与此同时，加拿大拥有67%，德国和意大利都是60%[2]。
2015年3月，New zoo公司在其官网上发布了《关于亚洲手游市场BIG THREE的报告》中着重指出：中国手机游戏规模从2013年的$23亿在2014年，直接增长到了$42.5亿。并且大胆预言的在2015年，中国将超越北美，从而成为全球第二大手游市场[3]，而预言在今天看来已经应验。根据美国著名调研机构发行的一份智能手机用户习惯调查显示，在美国，每天，安卓和苹果手机用户花费均时间为2H45MIN在各种各样的APP应用程式上面，而要知道的是，在2014年，这一数字仅仅是4分钟以内，在这三个小时中，有86%用户在使用智能手机上的应用程式，16%的时间被用在浏览网页上，而智能手机游戏则完全都是在APP中使用，这一比例占到了32%的规模。根据2015年MMD研究所（日本著名调查研究机构）于8月8日-11日期间，在日本地区对于十五岁到六十九岁的智能手机使用者进行了的一项关于游戏在智能手机端的使用情况的调查。其调查的内容包括了用户使用的时间段、使用的频率、使用的时间，和进行的游戏类型等信息。结果显示在智能手机上玩游戏的用户占有61.7%的用户。而在这61.7%的用户当中，51.6%为每天都会玩游戏的。[4]
休闲益智类游戏为手机游戏的一种，它的特点就是游戏性质很明确，游戏操作简单，及其容易掌握的特点，使其游戏本身对玩家没有任何严格的年龄和性别限制。而且游戏具有着一定的算法一定得技巧性，使其可玩性大大提高，最后一般休闲益智类游戏都会有简洁而又清爽的界面，故其受各个年龄阶段的用户喜爱，也正是因为这个原因，休闲类益智游戏屡屡创造出惊人的佳绩，休闲益智游戏比起其他类型的游戏更受游戏群众的喜爱。
三消游戏作为益智游戏的一种，玩家在游戏过程中将一定数量的量相同的游戏元素彼此相邻、配对消除来取得获胜。游戏过程中将三点或多点相互连接相加逆向匹配消除，因此被称为三消类游戏[5]。三消游戏的起源来自于一款1984年6月，由阿列克谢帕基特诺夫于俄罗斯发明的俄罗斯方块[6]，后来被后辈众多开发者在原有基础上创新制作出各种各样数不胜数的游戏玩法，每一种玩法，每一种游戏模式，每一款经典之作都有着独自特有的特色，创新的算法，每一款代表之作都存活了数十年，直到今天仍有许多作品风靡全球，丝毫没有因为时间而减少他们的魅力，如祖玛系列、连连看等。而在现代快餐式游戏体验更是催生了极简主义的2048、Three！、天天爱消除等游戏代表作品。
1.2 游戏开发目的
拟开发的“弹珠消除”游戏就是一款典型的三消类游戏，在继承了三消游戏的一贯风格基础之上，拥有超过5种以上游戏元素和一个特定大小的矩阵形式场景，玩家在游戏过程中可以以最简单的点击方式直接与游戏对象进行交互，从而参与游戏，游戏元素通过“触发事件-检测”的方式与自身周围元素进行匹配，当同型元素相互邻接且同型数目超出最大可接受同型数时发生消除事件，同时玩家得到相应的分数，从而达到取得目标分数的目的。
拟开发游戏的开发目的和意义就在于以下几点：
1）掌握游戏编程的架构方法，掌握数据库的设计与交互方法，并能够熟练使用计算机网络进行通信。
2）提高算法设计能力，并更加深入了解面向对象游戏编程的设计理念。
3）使学生在游戏的开发过程中熟练使用Unity引擎进行跨平台戏开发，熟悉3dsMax建模方法、Audition音频处理方法和Photoshop制作贴图的方法，并在游戏开发过程中运用所学的计算机基础知识优化游戏。
4）通过在对三消游戏相关文献资料的查阅，和对市面上同型游戏（诸如2048，Three!，连连看，天天爱消除，祖玛等游戏）的开发说明对游戏市场进行一定的调查研究，了解当前时间点游戏市场风向标，并对三消游戏市场规律进行一定的总结，从而对拟开发游戏产生一定的指导意义。
5）对三消游戏中的算法、游戏机制进行广泛涉猎，对其中诸如3-SAT相关问题以及最高分通用算法的一定研究基础之上，根
1 引言 1
1.1 游戏开发背景 1
1.2 游戏开发目的 2
2 需求分析 4
2.1 游戏整体结构需求分析 4
2.2 游戏内容需求分析 4
2.2 游戏元素生成算法需求分析 6
2.3 游戏元素消除算法需求分析 16
2.4 游戏评分机制算法需求分析 17
2.5 游戏关卡难度选择算法需求分析 17
3 游戏设计 18
3.1 游戏结构设计 18
3.2 游戏玩法设计 19
3.3 游戏核心类设计 20
3.4 游戏配置核心数据库设计 25
3.5 游戏运行时生命周期时序设计 25
3.6 游戏运行时活动设计 26
3.7 游戏算法设计 27
3.8 界面设计 31
3.9 MatrixBuilder设计 35
4 游戏优化 37
4.1 游戏玩法优化 37
4.2 游戏代码优化 37
4.3 游戏音频优化 41
4.4 随机数算法优化 43
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致
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3.8 界面设计 31
3.9 MatrixBuilder设计 35
4 游戏优化 37
4.1 游戏玩法优化 37
4.2 游戏代码优化 37
4.3 游戏音频优化 41
4.4 随机数算法优化 43
结 论 47
致 谢 48
参考文献 49
1 引言
1.1 游戏开发背景
现代生活中，智能手机（Smart Phone）的使用日渐普及。根据2015到2016年度的《中国手机市场研究年度报告》显示，在2015年，全球智能手机用户比例第一次跨过全球人口数量的10%，报告机构初步预测，到2018，整个世界的33.33%的手机消费用户都将将是smart phone即智能手机用户，该总数量将逾越过 25.6亿。预计将于2018年，智能手机使用数量在指数上将占领近50%的世界手机用户总量。这意味着在电子通讯领域，功能手机将成为少数派，而智能手机必将成为市场的主流，取代功能手机[1]。据Mash able（一家著名的美国科技性质媒体）曾经引用的“皮尤机构”的一份报告中写道，在2015年，智能手机普及率调查研究显示，中国的智能手机普及率为58%，英国则达到68%，俄国共有45%、美国则是72%、印度共计17%，与此同时，加拿大拥有67%，德国和意大利都是60%[2]。
2015年3月，New zoo公司在其官网上发布了《关于亚洲手游市场BIG THREE的报告》中着重指出：中国手机游戏规模从2013年的$23亿在2014年，直接增长到了$42.5亿。并且大胆预言的在2015年，中国将超越北美，从而成为全球第二大手游市场[3]，而预言在今天看来已经应验。根据美国著名调研机构发行的一份智能手机用户习惯调查显示，在美国，每天，安卓和苹果手机用户花费均时间为2H45MIN在各种各样的APP应用程式上面，而要知道的是，在2014年，这一数字仅仅是4分钟以内，在这三个小时中，有86%用户在使用智能手机上的应用程式，16%的时间被用在浏览网页上，而智能手机游戏则完全都是在APP中使用，这一比例占到了32%的规模。根据2015年MMD研究所（日本著名调查研究机构）于8月8日-11日期间，在日本地区对于十五岁到六十九岁的智能手机使用者进行了的一项关于游戏在智能手机端的使用情况的调查。其调查的内容包括了用户使用的时间段、使用的频率、使用的时间，和进行的游戏类型等信息。结果显示在智能手机上玩游戏的用户占有61.7%的用户。而在这61.7%的用户当中，51.6%为每天都会玩游戏的。[4]
休闲益智类游戏为手机游戏的一种，它的特点就是游戏性质很明确，游戏操作简单，及其容易掌握的特点，使其游戏本身对玩家没有任何严格的年龄和性别限制。而且游戏具有着一定的算法一定得技巧性，使其可玩性大大提高，最后一般休闲益智类游戏都会有简洁而又清爽的界面，故其受各个年龄阶段的用户喜爱，也正是因为这个原因，休闲类益智游戏屡屡创造出惊人的佳绩，休闲益智游戏比起其他类型的游戏更受游戏群众的喜爱。
三消游戏作为益智游戏的一种，玩家在游戏过程中将一定数量的量相同的游戏元素彼此相邻、配对消除来取得获胜。游戏过程中将三点或多点相互连接相加逆向匹配消除，因此被称为三消类游戏[5]。三消游戏的起源来自于一款1984年6月，由阿列克谢帕基特诺夫于俄罗斯发明的俄罗斯方块[6]，后来被后辈众多开发者在原有基础上创新制作出各种各样数不胜数的游戏玩法，每一种玩法，每一种游戏模式，每一款经典之作都有着独自特有的特色，创新的算法，每一款代表之作都存活了数十年，直到今天仍有许多作品风靡全球，丝毫没有因为时间而减少他们的魅力，如祖玛系列、连连看等。而在现代快餐式游戏体验更是催生了极简主义的2048、Three！、天天爱消除等游戏代表作品。
1.2 游戏开发目的
拟开发的“弹珠消除”游戏就是一款典型的三消类游戏，在继承了三消游戏的一贯风格基础之上，拥有超过5种以上游戏元素和一个特定大小的矩阵形式场景，玩家在游戏过程中可以以最简单的点击方式直接与游戏对象进行交互，从而参与游戏，游戏元素通过“触发事件-检测”的方式与自身周围元素进行匹配，当同型元素相互邻接且同型数目超出最大可接受同型数时发生消除事件，同时玩家得到相应的分数，从而达到取得目标分数的目的。
拟开发游戏的开发目的和意义就在于以下几点：
1）掌握游戏编程的架构方法，掌握数据库的设计与交互方法，并能够熟练使用计算机网络进行通信。
2）提高算法设计能力，并更加深入了解面向对象游戏编程的设计理念。
3）使学生在游戏的开发过程中熟练使用Unity引擎进行跨平台戏开发，熟悉3dsMax建模方法、Audition音频处理方法和Photoshop制作贴图的方法，并在游戏开发过程中运用所学的计算机基础知识优化游戏。
4）通过在对三消游戏相关文献资料的查阅，和对市面上同型游戏（诸如2048，Three!，连连看，天天爱消除，祖玛等游戏）的开发说明对游戏市场进行一定的调查研究，了解当前时间点游戏市场风向标，并对三消游戏市场规律进行一定的总结，从而对拟开发游戏产生一定的指导意义。
5）对三消游戏中的算法、游戏机制进行广泛涉猎，对其中诸如3-SAT相关问题以及最高分通用算法的一定研究基础之上，根
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