Игра "морской бой"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ предметной области. История игры

2. Основные правила и тактика игры

3. Анализ рынка готовых решений

4. Требования к разрабатываемому программному продукту

Вывод

игра программный морской бой



Введение

В наше время нет ни одной области науки и техники, где бы ни применялся компьютер. Работа с компьютером - это всегда освоение нового. Последний опыт показывает, что поколения компьютеров меняются не реже, чем раз в два года. Развитие программного обеспечения не отстаёт от развития аппаратных средств: как только мощность компьютеров возрастает, немедленно появляются программы, позволяющие реализовать новые технические возможности.

Однако компьютеры можно использовать не только для серьезной работы. После изобретения ЭВМ начался настоящий бум компьютерных игр и развлекательных программ. Первые из них были разработаны сразу после появления первых компьютеров. В настоящее время количество компьютерных игр значительно превышает число игр, придуманных человечеством за все время своего существования.

Быстро распространившись, виртуальные компьютерные игры стали неотъемлемой частью современной культуры. В связи с этим актуальность разработки компьютерных игр остаётся несомненной.

Подавляющее большинство тех, кто имеет дело с компьютером, может сходу назвать несколько игр, которые им особенно понравились. Те, кто уже совсем наигрался, почти наигрался или еще не наигрался, но в процессе общения с компьютером уже начал совмещать игры с чем-нибудь более полезным: возможно, хотели бы придумать какие-нибудь свои, не похожие ни на какие другие игры.

Многое захватывает в таком творчестве. И не сам процесс игры, а разработка игровой вселенной, ее проектирование и реализация. Когда можно слить воедино сценарий, графику, музыку, искусно задуманный и умело запрограммированный алгоритм -- создать единый фантастический мир, живущий по законам, которые ты же для него и придумал.

Данная работа посвящена разработке программного продукта, реализующего классическую версию настольной игры «морской бой».

После проведения анализа предметной области была подтверждена необходимость разработки данного программного продукта. Целевой аудиторией будут являться люди любого возраста, желающие сыграть в «морской бой».

При выполнении работы были рассмотрены различные аналогичные решения, и, после выделения и сравнения их основного функционала и особенностей, были выработаны основные идеи проекта, способные сделать разрабатываемый продукт конкурентоспособным. Игра будет поддерживать полную визуализацию игрового процесса, удобный для пользователей интерфейс без лишних элементов и рекламы.

Программа «Морской бой» - чисто игровая программа, предназначена для удовлетворения игровых потребностей пользователя. Она требует использования мыши, так как только с ее помощью пользователь может размещать на игровом поле корабли и «стрелять» по кораблям противника.

Цель: Достичь реализации данной задачи наиболее оптимальными методами и с минимальной тратой ресурсов.

Для достижения цели был поставлен ряд задач: разработать программу, реализующую игру «Морской бой» в режиме пользователь - компьютер. В процессе реализации данной задачи использовать основные свойства объектно-ориентированного программирования (в обязательном порядке создать несколько классов (свойство инкапсуляции), которые будут взаимодействовать между собой и, если будет необходимо, использовать также другие свойства ООП).



1. Анализ предметной области. История игры

Игра впервые была выпущена в виде настольной игры (рисунок 1.2.1-2) компанией Milton Bradley Company в 1931 году[1]. Идея игры пришла во время первой мировой войны, в которой было много морских сражений. Хотя есть данные, что игра существовала в "бумажном" варианте существенно раньше, еще до Первой мировой войны, и истинный автор неизвестен.

Рисунок 1.1.1- Настольная игра 

Рисунок 1.1.2 - Настольная игра 

Советский автомат для игры в морской бой выглядел как на рисунке 1.1.3:

Рисунок 1.1.3 - Советский игровой автомат

На сегодняшний день существует компьютерная интерпретация этой игры (рисунок 1.1.4). В ней необходимо смотреть в перископ подводной лодки, а на линии горизонта будут маячить корабли противника во всех направлениях. «Пуск» -- и зеленая точка, обозначающая движение торпеды, устремляется по направлению к вражеским судам. Дальше все зависит от меткости игрока-снайпера.[11]



Рисунок 1.1.4 - Компьютерный аналог советского «Морского боя»

В 1982 году после "Фолклендского кризиса" между Аргентиной и Англией появилась версия игры в виде паззлов, “Batalla Naval” - в испанской (аргентинской) версии, или “Navy Battle” - в английской версии.

На данный момент существует еще один вид настольной игры «Морской бой», однако он кардинально отличается от классического (рисунок 1.1.5).

В настольной игре, как и в стандартном «Морском бое» на бумаге, могут принять участие только два человека. Каждому предоставляется торпедный аппарат. В качестве торпед выступают обычные железные шарики. Каждый выставляет по три кораблика. Цель игры - сбить с помощью железных шариков эти самые корабли. При плавном нажатии на клавишу из пушки вылетает шарик. Если попадаешь, то кораблик слетает со своего местоположения, то есть тонет. Кто сбил все, тот и выиграл.



Рисунок 1.1.5 - Настольная игра «Морской бой»

2. Основные правила и тактика игры

С развитием вычислительной техники и совершенствованием программного обеспечения возникают невиданные ранее возможности для создания совершенно новых типов игр. Но языки программирования позволяют также перенести практически любую настольную игру на ЭВМ.

Игра «морской бой» достаточно хорошо известна и популярна. Практически каждый школьник в тот или иной период своей жизни играл в эту игру. В последние годы в связи с появлением компьютеров и новых обучающих и развивающих программ вновь возрос интерес к ней. Если набрать запрос о поиске игры в Интернет, то поисковая машина выдаст несколько тысяч ссылок. Здесь и реклама, и различные варианты игры, и качественные исследования оптимальных стратегий игры и т.д. Но мало кто знает о том, что эта игра имеет серьезное научное и практическое приложение, и для ее анализа могут быть использованы современные математические и компьютерные методы.

«Морской бой» -- игра для двух участников, в которой игроки по очереди называют координаты на неизвестной им карте соперника.

Противники имеют каждый по два квадрата разлинованной бумаги на 100 клеток. На одном из этих квадратов расставляются 10 судов: 1 броненосец, 2 крейсера, 3 миноносца и 4 подводных лодки. Броненосец занимает 4 клетки, крейсер -- 3, миноносец -- 2 и подводная лодка -- 1 клетку. Суда располагаются на карте в каком угодно направлении--горизонтальном или вертикальном; единственное условие -- чтобы суда не соприкасались одно с другим, т. е. между ними имелись бы свободные клетки. При этом каждый из играющих не должен знать расположения судов противника. Другой квадрат (контрольная карта) остается свободным. 

На игральной карте отмечаются результаты выстрелов противника, а на контрольной карте -- свои выстрелы. Промахи отмечаются точкой, попадания -- тире, вышедшие из строя суда -- крестиком. 

Выигрывает тот, кто ранее сумеет перестрелять все суда противника. 

Существует несколько основных правил классического варианта игры. Первый игрок (игрок А) расставляет корабли на квадратном игровом поле. Игрок В на своем поле расставляет свои корабли. Корабли не должны касаться друг друга. Игра состоит в том, что игроки по очереди называют координаты клеток, в которых, как они предполагают, расположены корабли противника, то есть как бы производят выстрел по выбранной клетке. О попадании или промахе игроку сообщается после выстрела. Игра продолжается до тех пор, пока у одного из игроков не будут уничтожены все корабли.

На первый взгляд, эта игра носит чисто вероятностный характер, так как игроки ведут обстрел, не зная расположения кораблей противника. Но, приобретя некоторый опыт игры, можно заметить, что существуют стратегии расстановки кораблей.

Суть стратегии - это расставить корабли так, чтобы уменьшить вероятность попадания в них. Сложнее всего попасть в однотрубник, поэтому задача сводится к расстановке остальных кораблей на минимальной площади, чтобы оставить как можно больше пространства под однотрубники. Такой расстановкой является расстановка «по краям» или «по периметру». Таким образом, когда будут потоплены все «большие» корабли, искать однотрубники будет весьма непросто.

Например: желтый цвет - корабли, голубой - надстройка (место вокруг корабля, где не может находиться соседний корабль), цвет морской волны - оставшаяся территория для расстановки однотрубников (рисунок 1.2.1-1.2.3).

Рисунок 1.2.1 - Вариант 1 расстановки кораблей

 

Рисунок 1.2.2 - Вариант 2 расстановки кораблей

Рисунок 1.2.3- Вариант 3 расстановки кораблей

Расстановки могут также получаться зеркальными отражениями по вертикали и горизонтали, а также поворотом поля на 90, 180, 270 градусов.

Область, оставшаяся для расстановки 4-х однотрубных кораблей, получается 60 клеток. Следовательно, вероятность попадания в однотрубный корабль составляет 4 из 60 или 6,67%. При других расстановках вероятность попадания выше.

На рисунке 1.2.4 можно увидеть произвольную расстановку.

Рисунок 1.2.4 - Произвольная расстановка

33 клетки для расстановки четырёх однотрубных кораблей, это почти в 2 раза меньше, т.е. вероятность выигрыша была почти в 2 раза выше (не учитывая оптимальность стрельбы).

Поиск кораблей также можно проводить, придерживаясь определенной системы, которая позволяет наиболее быстро обнаружить в начале игры многоклеточные корабли, а затем на оставшемся пространстве искать одноклеточные корабли.

Идея правильной стрельбы заключается в следующем: сначала нужно стараться попасть в самый большой корабль (для классики это 4-х трубник), т.к. попасть в него вероятностно проще, чем в однотрубник. Для этого поле разбивается на области 4х4 (произвольно). Должно получиться 4 полных квадрата и все, что осталось (рисунок 1.2.5).



Рисунок 1.2.5 -Вид разбиения поля

Для этого существует 7 комбинаций, которые могут быть так же расширены путем зеркальных отражений и поворотов. При таком простреле нельзя вписать в квадрат 4х4 четырехтрубник (рисунок 1.2.6).

Рисунок 1.2.6 - Варианты обстрела в пределах квадрата 4х4

Все поле простреливается в любой последовательности, соблюдая комбинацию (рисунок 1.2.7).



Рисунок 1.2.6 - Вариант обстрела поля

Если было попадание в какой-то корабль, то надо его добивать до конца. После того как корабль подбит, вокруг него рисуется надстройка в одну клетку, чтобы туда зря не стрелять.

Далее, когда 4-х трубник потоплен, необходимо найти 3-х трубники, простреливая экономно поля так, чтобы нельзя было поставить 3-х трубник. В этот раз поле делится на квадраты 3х3. Стрелять нужно так, чтобы нельзя было поставить 3-х трубник (рисунок 1.2.7).

Рисунок 1.2.7 - Варианты обстрела в пределах квадрата 3х3

И так далее. Последующий поиск однотрубников осуществляется наугад.

Эти качественные рассуждения показывают, что у игроков А и В существует множество неравнозначных различных стратегий игры, то есть может быть поставлен вопрос о поиске оптимальных стратегий.

Можно заметить, что все это разнообразие стратегий, определяется правилом, запрещающим ставить корабли вплотную, а также правилом окончания игры.

Математическую модель игры можно строить двумя способами. Первый способ состоит в том, что после каждого выстрела учитываются изменения поля игры и вероятности обнаружения кораблей. Такая форма игры называется развернутой, а сама игра представляется многошаговой. Сложность применения этого подхода связана с необходимостью определения вероятностей событий, которые являются комбинацией большого числа элементарных событий. При увеличении числа выстрелов k количество комбинаций растет пропорционально k! (факториалу k).

Второй способ состоит в том, что в качестве исходного множества событий рассматривается множество стратегий, элементы которых представляют полную последовательность n выстрелов. В этом случае игра становится одношаговой, то есть игрок производит выбор не одной клетки при выстреле, а выбирает последовательность из n выстрелов. Такая форма игры называется нормальной. Второй подход к построению игры носит интегральный характер, однако, в этом случае возникает проблема, связанная с понятием окончания игры.

Как и в любой игре в «Морском бое» существует ряд нарушений:

У игрока неправильно начерчено своё поле:

Количество кораблей не соответствует правилам;

Корабли касаются друг друга;

Неправильные размеры поля;

Неверная система координат.

Игрок производил на своём игровом поле изменения, не предусмотренные правилами игры (в процессе игры можно ставить только точки и крестики и только по правилам), например, дорисовал недостающий корабль;

Игрок подсмотрел расположение кораблей противника;

Игрок пропустил свой ход.



3. Анализ рынка готовых решений

На сегодняшний день известны несколько вариантов игры в «Морской бой»:

«Морской бой» залпами

Этот «Морской бой» значительно сложнее классического. За один ход игрок делает сразу 3 выстрела (рисунок 1.3.1). В ответ «обстреливаемый» называет корабли, которые попали под обстрел (если таковые есть), но не сообщает точные координаты. Например: «Одно попадание в четырехпалубный и одно в двухпалубный, третий выстрел мимо». Точные координаты сообщают только тогда, когда корабль полностью уничтожен, раненые же корабли нужно искать самостоятельно.

Стараясь найти и потопить раненные трехпалубные корабли, не следует забывать, что можно случайно обнаружить и другой трехпалубный - то есть важно не ввести себя в заблуждение, интерпретируя точность своих залпов. Например, на приведенном рисунке первым залпом (черные точки) был ранен трехпалубный корабль. Следующим залпом (красные точки) - опять ранен трехпалубный, и теперь "под подозрением" должны быть уже все шесть клеток, а не только те две, которые находятся рядом.

Стреляют игроки строго по очереди, даже если все три выстрела оказались удачными.

Рисунок 1.3.1 - Пример обстрела залпом

Морской бой с участием авианосцев

В этом бою не участвует авиация, но зато есть корабль весьма причудливой формы. Всего в бою принимают участие 9 кораблей, которые показаны на рисунке 1.3.2. Остальные правила игры такие же, как обычно.

Рисунок 1.3.2 - Виды кораблей

Морской бой с минами

Кроме кораблей на поле ставят 3 мины (их обозначают кружочками). Причем мины вполне могут располагаться рядом с кораблями. Если игрок выстрелом попадает в мину, значит, его корабль буквально подорвался на мине и необходимо сообщить противнику координаты одного из своих кораблей, считая его потопленным. Игрок сам выбирает, каким кораблем «пожертвовать», можно отдавать не только невредимые, но и уже раненные корабли.

В остальном правила такие же, как обычно. Однако если играть с авианосцами, то при ранении корабля необходимо сообщать противнику, какой именно корабль ранен. Например: «Ранен двухпалубный».

«Залпом! Пали!» - 2

В этом варианте «Морского боя» за один ход игрок делает столько выстрелов, сколько у него кораблей на плаву. Чтобы уравнять шансы противников, сначала каждый игрок производит залп, затем подводятся результаты с сообщением координат попаданий.

Существует много компьютерных программ, имитирующих игру. Компьютерные реализации могут отличаться наличием звуков, автоматическим обозначением полей, где не может быть корабля, и т. п.

Battleships - General Quarters II

Игра Battleships - General Quarters II (рисунок 1.3.4), выполненная не в классической форме. Всего можно расставить 5 кораблей: один на 2 клетки, два на 3 клетки, один на 4 клетки и один на 5 клеток. Корабли можно расставлять вплотную друг к другу. После каждого попадания на короткое время появляется комментарий от капитана[3].

Рисунок 1.3.4 - Battleships - General Quarters II

Battleship The Beginning

Объёмный «Морской бой» (рисунок 1.3.5) с приятной графикой и звуковым сопровождением. Главной особенностью является наличие различных способностей, таких как подзорная труба, горящий снаряд, взрывные бочки, залповый обстрел. Также игра имеет кампанию, в ходе которой зарабатываются очки на приобретение способностей[5].



Рисунок 1.3.5 - Battleship The Beginning

Морской бой, разработанный по заказу Министерства обороны РФ

Игра сделана в классическом стиле (рисунок 1.3.6). Несмотря на огромные расходы, потраченные на разработку, игра имеет не очень дружелюбный интерфейс. Не отмечаются клетки вокруг уничтоженного корабля. Очень быстрый игровой процесс[8].

Рисунок 1.3.6 - Морской бой, разработанный по заказу Министерства обороны РФ

Naval Clash

Классический «Морской бой» на ОС Android со стилистикой рисовки ручкой по бумаге (рисунок 1.3.7). Присутствует возможность играть по Bluetooth или по сети Интернет. Довольно быстрый игровой процесс[7].

Рисунок 1.3.7 - Naval Clash

BattleShip Hunter

«Морской бой» на ОС Android. Не классический стиль (рисунок 1.3.8). Игровой процесс имеет очень простое оформление: при стрельбе по полю отмечаются либо зелёные, либо красные кружочки, в зависимости от того, было ли попадание[9].



Рисунок 1.3.8 - BattleShip Hunter

Для того, чтобы найти лучшее решение «Морского боя» на сегодняшний день были выбраны следующие параметры для сравнения аналогов:

Классический стиль игры.

Дружелюбный интерфейс подразумевает интуитивную простоту и отсутствие различных ненужных элементов. Этот параметр очень сильно влияет на впечатление от игры и иногда определяет дальнейшее желание в неё поиграть.

Возможность игры по сети.

Наличие кампании для такой игры как Морской бой не является значимым элементом, но в случае удачной реализации будет приятным дополнением к игре.

Звуковое сопровождение не обязательный параметр, но, как и кампания, может приятно сказаться на впечатлении от игры.

Удобная расстановка кораблей подразумевает наличие разметки или выделение пространства, куда можно поставить корабль, удобный выбор кораблей из списка и так далее. Плохая реализация отрицательно сказывается на впечатлении об игре.

Возможность выбора уровня сложности очень желательна при игре с ИИ, так как для разнообразия игрок может попытаться испытать свою удачу на высоком уровне или расслабиться на низком уровне сложности.

Сравнение аналогов представлено в таблице 1.

Таблица 1.3.1.

Признаки сравнения	Battleships - General Quarters II	Battleship The Beginning	Naval Clash	Морской бой, разработанный по заказу Министерства обороны РФ	BattleShip Hunter
Классический стиль	-	-	+	+	-
Дружелюбный интерфейс	+	+	+	+/-	-
Возможность игры по сети	-	-	+	-	-
Наличие кампании	-	+	-	-	-
Звуковое сопровождение	+	+	+/-	-	+
Удобная расстановка кораблей	+	+	+	+/-	-
Возможность выбора уровня сложности	-	-	-	-	+

Из проведённого обзора следует, что в играх такого рода редко реализовывается возможность игры на различных уровнях сложности. В некоторых играх присутствует либо навязчивая реклама, либо лишние элементы, которые только портят впечатление от игры. Почти у всех рассмотренных аналогов присутствует звуковое сопровождение, служащее для создания атмосферы, однако не везде оно приятное и не режет слух. В двух из пяти рассмотренных аналогов используется классический стиль. Игра по сети возможна только в одной из пяти сравниваемых.

4. Требования к разрабатываемому программному продукту

Исходя из анализа предметной области, можно сделать вывод, что у данного типа приложений есть спрос. Все реализации морского боя имеют свои недостатки и преимущества, так что разработка этого проекта будет иметь успех, если он не будет в себе содержать основные недостатки аналогичных решений, а также будет иметь свои уникальные особенности и нововведения.

Все аналоги морского боя на сегодняшний день имеют классический вид, поэтому в данной курсовой работе была поставлена цель отойти от стандартов, но сохранить саму суть игры.

Данное приложение предназначается для игры по сети, но только с искусственным интеллектом. При создании приложения будет учитываться следующее:

расставить корабли на поле можно двумя способами: вручную либо автоматически;

наличие двух полей 10х10, где будут размещены по 5 кораблей разного размера; 

корабли могут располагаться горизонтально и вертикально; 

игрок видит только свои корабли и обстрелянные поля противника;

игрок стреляет до первого промаха, далее ход переходит к противнику;

как только кто-то из игроков убьёт все корабли противника, игра окончена;

для наглядности ИИ будет делать ходы с небольшим интервалом;

все действия будут визуализированы: перетаскивание кораблей, наведение на клетки и надписи, результаты выстрелов.



Вывод

Цель данной работы - создать компьютерный аналог всем известной настольной игры «Морской бой». Но в отличие от оригинальной программы, где обязательно должно быть минимум два участника, данная программа позволяет играть одному пользователю. Это достигается благодаря использованию в программе основных концепций искусственного интеллекта. Это значительно улучшает степень используемости программы и расширяет круг потенциальных пользователей.

Проект будет отличаться от конкурентов отсутствием ненужных элементов, которые неблагоприятно сказываются на внешнем виде программы. Игра будет реализована не в классическом стиле. Также она будет отличаться простотой использования, которая реализована за счёт удобного графического интерфейса.

Данный проект будет полезен для тех, кто хочет немного отдохнуть и приятно провести время, сыграв пару боёв в «морской бой». Для игры не требуются какие-то специфические знания компьютера, поэтому играть в неё сможет абсолютно кто угодно.

Размещено на Allbest.ru

...