Что такое "Змейка" и как с ней бороться?

Введение
Сразу отвечу на первый вопрос. "Змейка" это игра, в которой вы управляете полоской, набирая очки. Цель у игры одна: набрать наибольшее количество очков.

Как-то увидел я на сотовом телефоне эту игру, и уж очень мне захотелось написать точно такую же. В этой статье хочу рассказать, как написать "змейку". С какими проблемами можно столкнуться при создании "змеек". И попробую рассказать, как я их решал.

Сразу хочу сказать, что я пишу свою статью не для того, чтобы написать "Змейку", а только для объяснения алгоритма работы.

Поле действии "змейки" - массив
Начнем с того, что нам надо придумать то, по чем наша змейка будет двигаться. Лично я вижу всего два способа. Один - это когда змейка движется по абсолютно пустому пространству. Второй же способ - массив. Именно этот способ я выбрал в своем примере. Мне кажется, что при использовании массива открываются некоторые довольно приятные возможности, такие как создание карт, и, вместе с тем, при создании многопользовательской змейки будет удобнее делать проверки.

Из чего состоит "змейка"?
Прежде чем приступать к внутренности "змейки" давайте посмотрим как она движется.

Движение змейки можно рассмотреть с двух сторон:

Первая - это то, что конец змейки становится началом. Плюсы: нам легче будет прорисовывать. Нам не надо постоянно перерисовывать весь массив, нам надо всего лишь затереть конец змейки и нарисовать начало. Такой метод будет очень удобен при работе в DOS.

Минусы: у нас возникают проблемы с опознаванием первого и последнего элементов, а добавление нового элемента тоже будет немало проблем, при какой-либо ошибку у нас может потерятся часть змейки, поверьте в прошлом году при написании "змейки" на Pascal'е у меня было очень много таких "глюков", причем только в многопользовательской игре.

Вторая сторона - каждый элемент змейки становится на место предыдущего. Плюсы: мы всегда знаем, где какой элемент; добавление и удаление будут делаться буквально несколькими строками в коде; у нас ни в коем случае не может потеряться элемент, т.к. мы всегда знаем все.

Минусы: нам надо больше места в ОП для сортирования всех этих элементов.

Первый вариант, конечно же, проще, но при его использовании мы столкнемся с большим количеством проблем оговоренных выше. Второй вариант можно реализовать двумя способами (может и больше, но я не вижу других).

Первый - создать большой массив для змеи и хранить в нем все координаты. Плюсы: плюс один - простота.

Минусы: а когда у нас появится две змейки нам что делать два массива? а три? а четыре? Нет это совершенно не подходит, это занимает много места в ОП, и мы ограниченны длинной змейки. Существуют конечно функции для задания массива SetLength, но при ее использовании появляется ограничение на длину массива, всего 255.

Второй - создать динамическую структуру и в ней хранить все данный о конкретном элементе змейки. Плюсы: нам не надо большого количества памяти, мы под каждый новый элемент будем выделять еще память.

Минусы: нам надо будет больше писать (конечно это не самое главное, главное чтобы пользователь был доволен)

Не знаю как вам, а мне второй вариант больше нравится, потому его и реализуем.

Что нам стоит "змею" построить?
Мы уже решили, что элементы нашей "змейки" будут представлять динамическую структуру, тогда элемент змейки будет выглядеть следующим образом:

	type
	  TElem = ^TStek;	//объект не может ссылаться сам на себя
	  TStek = record
	    X: integer;		//координата по X 
	    Y: integer;		//координата по Y
	    View: Byte;		//вид этого элемента при прорисовке
	    Nomber: Word;	//номер элемента
	    Next: TElem;	//следующий элемент змейки
	    Prev: TElem;	//предыдущий элемент змейки
	  end;
	

	TDir = 1..4; //образованно от Direction

	TSnake = object
	  First: TElem;		//первый элемент змейки
	  Last: TElem;		//последний элемент змейки
	  Direction: TDir;	//направление змейки
	  Length: Word;		//длина змейки
	  Color: TColor;		//цвет змейки
	  constructor Create(sDirection: TDir; sLength: Word; sX, sY: Byte; sColor: TColor);
	  //процедура создания змеи
	  destructor Destroy;
	  //процедура уничтожения змеи

	  procedure Release;
	  //процедура, выводящая всю змею на массив (чтобы знать где расположена змея, вдруг
	  //будем вставлять алгоритм поиска пути или еще что в голову придет)

	  procedure Draw(Canvas: TCanvas); 
	  //отрисовывает змею на канвасе (на канвасе, потому, что пример не показывает работу
	  //с Win32API

	  procedure DrawElement(Elem: TElem; Canvas: TCanvas); 
	  //отрисовывает определенный элемент змеи

	  procedure Move(newX, newY: word); 
	  //двигает все элементы змейки на место предыдущего, а первый на новые координаты
	  //можно с помощью этой процедуры двинуть змейку вообще в какое-нибудь случайное
	  //место, а все элементы потом "телепортируются" туда
	  procedure Add;                     
	  //добавляет к змейке элемент (последний)
	  procedure Remove;              
	  //уничтожает элемент змейки (последний)

	  function GetByNomber(Nomber: Word): TElem; 
	  //находит элемент по номеру
	  function GetByCoord(X, Y: word): TElem;         
	  //находит элемент по координатам

	  //Вдруг да понадобится найти элемент с определенным номером или расположением

	  function SetDirection(sDirection: TDir): boolean;
	  //Устанавливает направление змейки
	  //Делается функцией, чтобы змейка не поехала в противоположную сторону

	  procedure SetView(sView: byte);  
	  //Устанавливает вид всей змеи (ну захотелось все змею сделать круглой - сделай!!!)
	end;

	constructor TSnake.Create(sDirection: TDir; sLength: Word; sX, sY: Byte; sColor: TColor);
	var
	  i: integer;
	  Beg, Tek, Tek2: TElem;
	begin
	  if sDirection = 3 then Direction := 1 else Direction := sDirection;
	  Length := sLength;
	  Color := sColor;

	  First := nil;
	  Last := nil;

	//делаем проверку на правильное введение координат
	//проверяем, что не вышли за рамки массива
	  if (sX<1) or (sX>AMaxX) or (sY<1) or (sY>AMaxY) or ((sX+sLength)>AMaxX) then
	  begin
	    ShowMessage('Ошибка создания змейки');
	    exit
	  end;

	  if sLength=0 then begin ShowMessage('Ошибка создания змейки'); exit end;
	  new(Beg); //создаем первый элемент змейки

	  Beg^.X := sX + sLength; 	//координата по X - координата конца + длинна
	  Beg^.Y := sY;		 	//по Y все координаты одинаковые
	  Beg^.View := 0;		//вид самый простой
	  Beg^.Nomber := 1;		//номер естественно первый
	  Beg^.Next := nil;		//следующего элемента пока нет
	  Beg^.Prev := nil;		//предыдущего тоже

	  first := beg;			//запомнили первый элемент змейки
					//с этого момента в змейке есть первый элемент уррра!!! 

	  Tek := beg;			//текущий элемент - первый
	  if sLength-1 < 1 then exit;	//если длина 1 тогда ВСЕ


	  for i := 1 to (sLength-1) do begin //иначе начинаем

	    new(Tek2);  			//создаем новый элемент

	    Tek2^.X := Tek^.X - 1; 		//располагаем новый элемент левее
	    Tek2^.Y := Tek^.Y;   		//по оси Y все находятся одинаково
	    Tek2^.View := 0;     		//стартовый вид у всех одинаковый
	    Tek2^.Next := nil;   		//следующий элемент должен быть тот, который мы до этого 
	//создали
	    Tek2^.Prev := Tek;   		// предыдущего пока не существует

	    Tek2^.Nomber := Tek^.Nomber + 1; //прибавляем номер

	    Tek^.Next := Tek2;		//предыдущему ставим существование следующего
	    Tek := Tek2;			//текущий - вновь созданный
	    Last := Tek2;			//последний созданный элемент - это и есть последний 
	//элемент змейки
	  end;
	end;

	destructor TSnake.Destroy;
	var Tek, Tek2: TElem;
	begin
	  Tek := First;
	  if tek = nil then exit; 		//вдруг змеи нет

	  while tek^.Next <> nil do begin
	    Tek2 := Tek.Next;
	    dispose(tek2);			//уничтожаем
	    tek := tek2;
	  end;
	end;

	procedure Tsnake.DrawElement(Elem: TElem; anvas: TCanvas);
	var Rect: TRect;
	begin
	  Rect.Left := Elem.X * 5;
	  Rect.Top := Elem.Y * 5;
	  Rect.Bottom := Rect.Top + 5;
	  Rect.Right := Rect.Left + 5;

	  Canvas.Pen.Color := clBlack;
	  Canvas.Brush.Color := Color;
	  case Elem.View of
	  0: Canvas.Rectangle(Rect); 	//тут мы можем сделать и что-нибудь другое, например
	//кружочек вместо квадрата в зависимости от вида
	  end;
	end;

	function TSnake.Move(newX, newY: word): boolean;
	var 
	  tek: TElem;
	  tek2: TElem;
	begin
	  result := false;
	  if First = nil then exit;

	  tek := last;

	  if newX > AMaxX then newX := 1;
	  if newX < 1 then newX := AMaxX;
	  if newY > AMaxY then newY := 1;
	  if newY < 1 then newY := AMaxY;

	  Release;

	  if GameA[newX, newY] > 0 then result := true;

	  while tek^.Prev <> nil do begin
	    tek2 := tek^.Prev;		//предыдущий элемент
	    tek^.X := tek2^.X;		//координаты предыдущего
	    tek^.Y := tek2^.Y;		//элемента
	    tek^.View := tek2^.View;	//вид предыдущего
	    tek :=tek2;			//заново
	  end;

	  First^.X := newX;		//перемещаем начало
	  First^.Y := newY;		//на новые координаты
	end;

	procedure TSnake.Add; //добавление
	var tek: TElem;
	begin

	  new(tek);		//создаем новый элемент
	  tek^.X := 0;		//координаты можно ставить любые,
	  tek^.Y := 0; 		//все равно при движении все встанет на свои места
	  tek^.Next := nil;	//следующего не существует (он последний)
	  tek^.Prev := Last;	//предыдущий - тот, который был последним
	  tek^.View := Last^.View;	//вид, как у предыдущего
	  tek^.Nomber := Last^.Nomber + 1;	//номер +1
	  Last^.Next := tek;	//новый последний элемент змейки

	  inc(length);		//незабываем увеличить длину

	  Last := Tek;

	end;

	procedure TSnake.Remove; //удаление
	var Tek: TElem;
	begin
	  if Last = First then exit; 	//не можем же мы удалить единственный элемент
					//что тогда у нас останется?
	  Tek := Last;
	  Last := tek^.Prev;
	  Last^.Next := nil;
	  Dispose(tek);

	  inc(length, -1);
	end;

	//обнуляем массив
	for i := 1 to AMaxX do
	for j := 1 to AMaxY do
	GameA[i, j] := 0;

	Buffer := TBitMap.Create;
	Buffer.Width := Form1.Width;
	Buffer.Height := Form1.Height;

	//создаем змейку
	Snake.Create(1, 5, 10, 10, clYellow);
	В событии OnDestroy пишем

	Snake.Destroy;
	В событии на таймер ставим

	//очистка канваса
	PatBlt(Buffer.Canvas.Handle,
	0,
	0,
	Buffer.Width,
	Buffer.Height,
	BLACKNESS);

	//согласно направлению двигаем змейку (на самом деле
	//это можно и организовать и в функцию Move, но я решил оставить так
	case Snake.Direction of
	1: Snake.Move(Snake.First.X + 1, Snake.First.Y);
	2: Snake.Move(Snake.First.X, Snake.First.Y + 1);
	3: Snake.Move(Snake.First.X - 1, Snake.First.Y);
	4: Snake.Move(Snake.First.X, Snake.First.Y - 1);
	end;

	Snake.Draw(Buffer.Canvas);

	BitBlt(Form1.Canvas.Handle, 0, 0, Form1.Width, Form1.Height, Buffer.Canvas.Handle,
	0, 0, SRCCOPY); //выводи на форму