Искусственный интеллект в играх

В данном классе производится инициализация матрицы игрового мира и расстановка объектов. Здесь мы, помимо объекта-игрока и объекта-преследователя, разместили на игровом поле стену (рис.12.2.).

С её помощью можно заметить, что объект-преследователь может выполнять свои функции лишь на открытом пространстве. Если между преследователем и игроком находится стена – преследователь упирается в нее, перемещаясь вдоль стены до тех пор, пока либо не окажется на свободном пространстве, либо – не окажется строго напротив объекта-игрока. Наш преследователь не способен обходить препятствия – преследованием с обходом препятствий мы займемся ниже, а пока продолжим рассмотрение классов игры.

В листинге 18.2 приведен код класса gBaseClass.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_1.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class gBaseClass : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        Texture2D sprTexture;
        public Vector2 sprPosition;
        public Rectangle sprRectangle;
        public SpriteFont myFont;
        public string message="";
        //Прямоугольник, представляющий игровое окно
        public Rectangle scrBounds;
        //Скорость объекта
        public float sprSpeed;

        public gBaseClass(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game)
        {
            sprTexture = _sprTexture;
            //Именно здесь производится перевод индекса элемента массива
            //в координаты на игровом экране
            sprPosition = _sprPosition * 64;
            sprPosition.X += 16;
            sprRectangle = _sprRectangle;
            myFont = _myFont;
            scrBounds = new Rectangle(16, 0, 768, 448);

        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском.  
        Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код обновления

            base.Update(gameTime);
        }
        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            SpriteBatch sprBatch =
                (SpriteBatch)Game.Services.GetService(typeof(SpriteBatch));
            sprBatch.Draw(sprTexture, sprPosition, Color.White);
            //Если строка сообщения не пуста
            if (this.message != "")
            {
                sprBatch.DrawString(myFont, message, new Vector2(0, 455), Color.Red);
            }
            base.Draw(gameTime);
        }
        //Проверка на столкновение с каким-либо объектом
        public bool IsCollideWithObject(gBaseClass spr)
        {
            return (this.sprPosition.X + this.sprRectangle.Width > spr.sprPosition.X 
                        this.sprPosition.X < spr.sprPosition.X + spr.sprRectangle.Width 
                        this.sprPosition.Y + this.sprRectangle.Height > spr.sprPosition.Y 
                        this.sprPosition.Y < spr.sprPosition.Y + spr.sprRectangle.Height);

        }
        //Процедуры для перемещения объекта
        public void MoveUp(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y -= speed;
        }
        public void MoveDown(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y += speed;
        }
        public void MoveLeft(float speed)
        {
            this.sprPosition.X -= speed;
        }
        public void MoveRight(float speed)
        {
            this.sprPosition.X += speed;
        }
        //Проверка на столкновение со стеной
        public bool IsCollideWithWall()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Wall)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr)) return true;
                }
            }

            return false;
        }
        //Проверка на столкновение с границами экрана
        public void Check()
        {
            if (sprPosition.X <= scrBounds.Left)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Left;
            }
            if (sprPosition.X >= scrBounds.Width - sprRectangle.Width)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Width - sprRectangle.Width;
            }
            if (sprPosition.Y <= scrBounds.Top)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Top;
            }
            if (sprPosition.Y >= scrBounds.Height - sprRectangle.Height)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Height - sprRectangle.Height;
            }
        }
    }
}

Мы включили в этот класс методы и свойства, которые будем использовать и для объекта игрока и для объекта-преследователя. Они знакомы вам по проекту P10_1.

Теперь рассмотрим код класса Wall – (листинг 18.3.) мы приводим его здесь лишь для полноты изложения – он не претерпел изменений.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_1.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class Wall : gBaseClass
    {
        public Wall(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle, _myFont)
        {
            // ЗАДАЧА: здесь создаются дочерние компоненты
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском.  
        Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код обновления
            
            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

Листинг 18.4. содержит код класса Me.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_1.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class Me : gBaseClass
    {

        public Me(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
             Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle, _myFont)
        {
            sprSpeed = 2;
        }

        public void IsCollideWithAny()
        {
            //Заводим переменную для временного хранения
            //ссылки на объект, с которым столкнулся игровой объект
            gBaseClass FindObj = null;
            //Проверка на столкновение с объектами Enemy
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Enemy)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr))
                    {
                        FindObj = spr;
                    }
                }
            }

            if (FindObj != null)
            {

                this.Dispose();
            }
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском.  
        Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        //Перемещение объекта
        void Move(int Direction)
        {

            //Вверх
            if (Direction == 1)
            {

                MoveUp(sprSpeed);
                //При прыжке проводится проверка на контакт со стеной
                //Которая может быть расположена над объектом
                //при необходимости его координаты корректируются
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveDown((sprSpeed / 10));
                }

            }
            //Вниз
            //Происходит обычная процедура перемещения
            //объекта с проверкой
            if (Direction == 2)
            {
                MoveDown(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveUp((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Точно так же обрабатывается
            //движение Влево
            if (Direction == 3)
            {


                MoveLeft(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveRight((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Аналогично - перемещение вправо
            if (Direction == 4)
            {

                MoveRight(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveLeft((sprSpeed / 10));
                }
            }

        }
        //Обработка сенсорного ввода
        void TouchInput()
        {
            //Реализуем управление объектом
            //Получаем коллекцию объектов, содержащих информацию о касаниях экрана
            TouchCollection touchLocations = TouchPanel.GetState();
            //Перебираем коллекцию, присваивая объекту координаты касания
            foreach (TouchLocation touchLocation in touchLocations)
            {
                if (touchLocation.State == TouchLocationState.Pressed || touchLocation.State == TouchLocationState.Moved)
                {
                    //Стрелка "Влево"
                    if (touchLocation.Position.X > 500  touchLocation.Position.X < 600
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(3);
                    }
                    //Стрелка "Вправо"
                    if (touchLocation.Position.X > 700  touchLocation.Position.X < 800
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(4);
                    }
                    //Стрелка "Вниз"
                    if (touchLocation.Position.X > 600  touchLocation.Position.X < 700
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(2);
                    }
                    //Стрелка "Вверх"
                    if (touchLocation.Position.X > 600  touchLocation.Position.X < 700
                         touchLocation.Position.Y > 280  touchLocation.Position.Y < 380)
                    {
                        Move(1);
                    }
                }

            }
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            //Обработаем касания экрана для реализации перемещения объекта
            TouchInput();
            //Проверим, не вышел ли он за границы экрана, если надо
            //исправим его позицию
            Check();
            //Применим к объекту "силу тяжести"
            //Проверим на другие столкновения
            IsCollideWithAny();

            message = "Try to escape!";

            base.Update(gameTime);
        }


    }
}

Объект класса Me умеет перемещаться по командам, полученных от сенсорной панели, не выходя за границы игровой области экрана, останавливаться, "натыкаясь" на стену, а при столкновении с объектом-преследователем объект класса Me уничтожается. Алгоритм преследования реализован в коде класса Enemy (листинг 18.5).

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_1.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class Enemy : gBaseClass
    {
        Vector2 Direction;
        public Enemy(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle, _myFont)
        {
            sprSpeed = 1;
            Direction = new Vector2(0, 0);
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском. 
         Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }
        //Вычисление направления на объект-игрока и передвижение в
        //этом направлении
        void SeekAndDestroy()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Me)))
                {
                    //найдем разницу между координатами преследователя и
                    //игрока
                    Direction = (this.sprPosition - spr.sprPosition);
                    //Если разность по X положительная
                    //переместим преследователя влево
                    //с учетом того, что стены для него 
                    //непроницаемы.
                    if (Direction.X > 0)
                    {
                        MoveLeft(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveRight((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При отрицательной разности по X
                    //переместим объект вправо
                    if (Direction.X < 0)
                    {
                        MoveRight(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveLeft((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При положительной разности по Y
                    //переместим объект вверх
                    if (Direction.Y > 0)
                    {
                        MoveUp(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveDown((sprSpeed / 10));
                        }
                    }
                    //При отрицательной разности по Y переместим
                    //объект вниз
                    if (Direction.Y < 0)
                    {
                        MoveDown(sprSpeed);
                        while (IsCollideWithWall())
                        {
                            MoveUp((sprSpeed / 10));
                        }

                    }

                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // Перемещение к объекту игрока
            SeekAndDestroy();
            //Проверка на столкновение с границами экрана
            Check();


            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

На каждом шаге игрового цикла объект-преследователь сравнивает свои координаты и координаты объекта игрока и проводит необходимую коррекцию своей позиции.

Как мы уже отмечали, наш объект-преследователь не умеет обходить препятствия. Рассмотрим реализацию алгоритма преследования с обходом препятствий.

18.3. Реализация алгоритма перемещения с обходом препятствий

Существует немало алгоритмов поиска пути на карте с препятствиями. Один из них заключается в следующем – объект двигается по карте, "держась рукой" за стену. Объект перемещается вдоль стен, выполняя повороты лишь в одну сторону, таким образом он гарантированно обойдет все места на карте, вдоль которых находятся стены или другие границы.

Это достаточно простой алгоритм, подходящий для несложных игр. В играх более сложных его применение может вызвать отрицательные эмоции у игрока – поэтому в таких играх следует применять более сложные алгоритмы. Например, для поиска кратчайшего пути между двумя точками можно применить популярный алгоритм A*, для исследования игрового мира – алгоритм на основе "сенсоров", которыми обладает игровой персонаж.

Мы используем комбинированный алгоритм – он рассчитан на действия в трех ситуациях. Во-первых, если объект-преследователь "видит" объект-цель – он перемещается к ней в свободном пространстве – так же, как в вышеописанном примере. Если объект-преследователь теряет цель – например – она ушла из пределов прямой досягаемости – он действует различным образом в зависимости от того, находится ли он в свободном пространстве или около стены или границы экрана. Если преследователь находится в свободном пространстве – он перемещается в нем на случайные расстояния, делая повороты. Если он находится около стены – он продолжает обход игрового мира. Как правило, объект, находящийся в свободном пространстве некоторое время "блуждает" по нему – если он снова "увидит" объект-цель – он начнет преследовать его, если он столкнется со стеной или с границей экрана – он продолжит обход игрового мира.

Создадим новый проект P12_2 на основе проекта P12_1. Ранее объект-преследователь перемещался в направлении объекта-цели, мог передвигаться вдоль вертикальных "стен", но даже простейшая конфигурация из препятствий была способна задержать его. Теперь же мы реализуем в объекте-преследователе алгоритм обхода препятствий

Состав проекта, по сравнению с проектом P12_1, не изменился, однако код объектов и основного игрового класса претерпел некоторые изменения. Ниже приведен полный код проекта P12_2.

В листинге 18.6 приведен код класса Game1.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;

namespace P12_2
{
    /// <summary>
    /// Это главный тип игры
    /// </summary>
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        SpriteBatch spriteBatch;
        Texture2D txtBackground;

        Texture2D txtEnemy;

        Texture2D txtMe;
        Texture2D txtWall;
        Texture2D txtArrows;
        SpriteFont myFont;
        //Массив для конструирования уровня
        public int[,] Layer;
        Rectangle recBackround = new Rectangle(16, 0, 768, 448);
        Rectangle recSprite = new Rectangle(0, 0, 64, 64);
        Rectangle recArrows = new Rectangle(500, 280, 300, 200);
        public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
            graphics.IsFullScreen = true;
            // Частота кадра на Windows Phone по умолчанию — 30 кадров в секунду.
            TargetElapsedTime = TimeSpan.FromTicks(333333);

            // Дополнительный заряд аккумулятора заблокирован.
            InactiveSleepTime = TimeSpan.FromSeconds(1);
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игре выполнить инициализацию, необходимую перед запуском.
        /// Здесь можно запросить нужные службы и загрузить неграфический
        /// контент.  Вызов base.Initialize приведет к перебору всех компонентов и
        /// их инициализации.
        /// </summary>
        protected override void Initialize()
        {
            Layer = new int[7, 12] { 
            { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, 
            { 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, 
            { 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
            { 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0 }, 
            { 0, 5, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1 }, 
            { 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 6 },
            { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
            };

            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// LoadContent будет вызываться в игре один раз; здесь загружается
        /// весь контент.
        /// </summary>
        protected override void LoadContent()
        {
            // Создайте новый SpriteBatch, который можно использовать для отрисовки текстур.
            spriteBatch = new SpriteBatch(GraphicsDevice);
            Services.AddService(typeof(SpriteBatch), spriteBatch);
            txtBackground = Content.Load<Texture2D>("background");
            txtEnemy = Content.Load<Texture2D>("enemy");
            txtMe = Content.Load<Texture2D>("me");
            txtWall = Content.Load<Texture2D>("wall");
            txtArrows = Content.Load<Texture2D>("arrows");
            myFont = Content.Load<SpriteFont>("MyFont");
            //Вызываем процедуру расстановки объектов в игровом окне
            AddSprites();

        }

        void AddSprites()
        {
            //Переменные для временного хранения адреса
            //объекта-игрока
            int a = 0, b = 0;
            //Просматриваем массив Layer
            for (int i = 0; i < 7; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 12; j++)
                {
                    //Если элемент с индексом (i,j) равен 1 - 
                    //устанавливаем в соответствующую позицию элемент с
                    //номером 1, то есть - стену
                    if (Layer[i, j] == 1)
                        Components.Add(new GameObjects.Wall(this, ref txtWall, new Vector2(j, i), recSprite, myFont));

                    if (Layer[i, j] == 5)
                        Components.Add(new GameObjects.Enemy(this, ref txtEnemy, new Vector2(j, i), new Rectangle(0, 0, 32, 32), myFont));
                    //Если обнаружен объект игрока - запишем его координаты
                    if (Layer[i, j] == 6)
                    {
                        a = i;
                        b = j;
                    }
                }
            }
            //Последним установим объект игрока - так он гарантированно
            //расположен поверх всех остальных объектов
            Components.Add(new GameObjects.Me(this, ref txtMe, new Vector2(b, a), new Rectangle(0, 0, 32, 32), myFont));
        }

        /// <summary>
        /// UnloadContent будет вызываться в игре один раз; здесь выгружается
        /// весь контент.
        /// </summary>
        protected override void UnloadContent()
        {
            txtBackground.Dispose();
            txtEnemy.Dispose();
            txtMe.Dispose();
            txtWall.Dispose();
            spriteBatch.Dispose();
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игре запускать логику обновления мира,
        /// проверки столкновений, получения ввода и воспроизведения звуков.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // Позволяет выйти из игры
            if (GamePad.GetState(PlayerIndex.One).Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
                this.Exit();

            // ЗАДАЧА: добавьте здесь логику обновления

            base.Update(gameTime);
        }

        /// <summary>
        /// Вызывается, когда игра отрисовывается.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код отрисовки
            spriteBatch.Begin();
            //выведем фоновое изображение
            spriteBatch.Draw(txtBackground, recBackround, Color.White);
            //Выведем игровые объекты
            base.Draw(gameTime);
            //Стрелки
            spriteBatch.Draw(txtArrows, recArrows, Color.White);
            spriteBatch.End();

        }
    }
}

На рис. 18.3 вы можете видеть карту этого проекта.

В листинге 18.7 вы можете найти код класса gBaseClass

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_2.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class gBaseClass : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        Texture2D sprTexture;
        public Vector2 sprPosition;
        public Rectangle sprRectangle;
        public SpriteFont myFont;
        public string message="";
        //Прямоугольник, представляющий игровое окно
        public Rectangle scrBounds;
        //Скорость объекта
        public float sprSpeed;
        public gBaseClass(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game)
        {
            sprTexture = _sprTexture;
            //Именно здесь производится перевод индекса элемента массива
            //в координаты на игровом экране
            sprPosition = _sprPosition * 64;
            sprPosition.X += 16;
            sprRectangle = _sprRectangle;
            myFont = _myFont;
            scrBounds = new Rectangle(16, 0, 768, 448);
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском.  
        Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код обновления

            base.Update(gameTime);
        }
        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            SpriteBatch sprBatch =
                (SpriteBatch)Game.Services.GetService(typeof(SpriteBatch));
            sprBatch.Draw(sprTexture, sprPosition, Color.White);
            //Если строка сообщения не пуста
            if (this.message != "")
            {
                sprBatch.DrawString(myFont, message, new Vector2(0, 455), Color.Red);
            }
            base.Draw(gameTime);
        }
        //Проверка на столкновение с каким-либо объектом
        public bool IsCollideWithObject(gBaseClass spr)
        {
            return (this.sprPosition.X + this.sprRectangle.Width > spr.sprPosition.X 
                        this.sprPosition.X < spr.sprPosition.X + spr.sprRectangle.Width 
                        this.sprPosition.Y + this.sprRectangle.Height > spr.sprPosition.Y 
                        this.sprPosition.Y < spr.sprPosition.Y + spr.sprRectangle.Height);
        }
        //Процедуры для перемещения объекта
        public void MoveUp(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y -= speed;
        }
        public void MoveDown(float speed)
        {
            this.sprPosition.Y += speed;
        }
        public void MoveLeft(float speed)
        {
            this.sprPosition.X -= speed;
        }
        public void MoveRight(float speed)
        {
            this.sprPosition.X += speed;
        }
        //Проверка на столкновение со стеной
        public bool IsCollideWithWall()
        {
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Wall)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr)) return true;
                }
            }

            return false;
        }
        //Проверка на столкновение с границами экрана
        public void Check()
        {
            if (sprPosition.X <= scrBounds.Left)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Left;
            }
            if (sprPosition.X >= scrBounds.Width - sprRectangle.Width)
            {
                sprPosition.X = scrBounds.Width - sprRectangle.Width;
            }
            if (sprPosition.Y <= scrBounds.Top)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Top;
            }
            if (sprPosition.Y >= scrBounds.Height - sprRectangle.Height)
            {
                sprPosition.Y = scrBounds.Height - sprRectangle.Height;
            }
        }

        public bool CheckBounds()
        {
            return ((sprPosition.X <= scrBounds.Left |
                sprPosition.X >= scrBounds.Width - sprRectangle.Width |
                sprPosition.Y <= scrBounds.Top |
                sprPosition.Y >= scrBounds.Height - sprRectangle.Height));

        }

    }
}

Листинг 18.8. содержит код класса Wall.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_2.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class Wall : gBaseClass
    {
        public Wall(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle, _myFont)
        {
            // ЗАДАЧА: здесь создаются дочерние компоненты
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском. 
         Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код обновления
            
            base.Update(gameTime);
        }
    }
}

Листинг 18.9. содержит код класса Me.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;


namespace P12_2.GameObjects
{
    /// <summary>
    /// Это игровой компонент, реализующий интерфейс IUpdateable.
    /// </summary>
    public class Me : gBaseClass
    {

        public Me(Game game, ref Texture2D _sprTexture,
            Vector2 _sprPosition, Rectangle _sprRectangle, SpriteFont _myFont)
            : base(game, ref _sprTexture, _sprPosition, _sprRectangle, _myFont)
        {
            sprSpeed = 2;
        }

        public void IsCollideWithAny()
        {
            //Заводим переменную для временного хранения
            //ссылки на объект, с которым столкнулся игровой объект
            gBaseClass FindObj = null;
            //Проверка на столкновение с объектами Enemy
            foreach (gBaseClass spr in Game.Components)
            {
                if (spr.GetType() == (typeof(Enemy)))
                {
                    if (IsCollideWithObject(spr))
                    {
                        FindObj = spr;
                    }
                }
            }

            if (FindObj != null)
            {

                this.Dispose();
            }
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту выполнить необходимую инициализацию перед\r\запуском.  
        Здесь можно запросить нужные службы и загрузить контент.
        /// 
        /// </summary>
        public override void Initialize()
        {
            // ЗАДАЧА: добавьте здесь код инициализации

            base.Initialize();
        }

        //Перемещение объекта
        void Move(int Direction)
        {

            //Вверх
            if (Direction == 1)
            {

                MoveUp(sprSpeed);
                //При прыжке проводится проверка на контакт со стеной
                //Которая может быть расположена над объектом
                //при необходимости его координаты корректируются
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveDown((sprSpeed / 10));
                }



            }
            //Вниз
            //Происходит обычная процедура перемещения
            //объекта с проверкой
            if (Direction == 2)
            {
                MoveDown(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveUp((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Точно так же обрабатывается
            //движение Влево
            if (Direction == 3)
            {


                MoveLeft(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveRight((sprSpeed / 10));
                }
            }
            //Аналогично - перемещение вправо
            if (Direction == 4)
            {

                MoveRight(sprSpeed);
                while (IsCollideWithWall())
                {
                    MoveLeft((sprSpeed / 10));
                }
            }

        }
        //Обработка сенсорного ввода
        void TouchInput()
        {
            //Реализуем управление объектом
            //Получаем коллекцию объектов, содержащих информацию о касаниях экрана
            TouchCollection touchLocations = TouchPanel.GetState();
            //Перебираем коллекцию, присваивая объекту координаты касания
            foreach (TouchLocation touchLocation in touchLocations)
            {
                if (touchLocation.State == TouchLocationState.Pressed || touchLocation.State == TouchLocationState.Moved)
                {
                    //Стрелка "Влево"
                    if (touchLocation.Position.X > 500  touchLocation.Position.X < 600
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(3);
                    }
                    //Стрелка "Вправо"
                    if (touchLocation.Position.X > 700  touchLocation.Position.X < 800
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(4);
                    }
                    //Стрелка "Вниз"
                    if (touchLocation.Position.X > 600  touchLocation.Position.X < 700
                         touchLocation.Position.Y > 380  touchLocation.Position.Y < 480)
                    {
                        Move(2);
                    }
                    //Стрелка "Вверх"
                    if (touchLocation.Position.X > 600  touchLocation.Position.X < 700
                         touchLocation.Position.Y > 280  touchLocation.Position.Y < 380)
                    {
                        Move(1);
                    }
                }

            }
        }

        /// <summary>
        /// Позволяет игровому компоненту обновиться.
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">Предоставляет моментальный снимок значений времени.</param>
        public override void Update(GameTime gameTime)
        {
            //Обработаем касания экрана для реализации перемещения объекта
            TouchInput();
            //Проверим, не вышел ли он за границы экрана, если надо
            //исправим его позицию
            Check();
            //Применим к объекту "силу тяжести"
            //Проверим на другие столкновения
            IsCollideWithAny();

            message = "Try to escape!";

            base.Update(gameTime);
        }


    }
}

Комментарии к коду раскрывают особенности алгоритма.

18.4. Выводы

Задача реализации искусственного интеллекта в игровых программах сталкивается с двумя ограничениями. Во-первых – чем сложнее и продуманнее эта система, и чем лучше она, в результате, работает – тем естественнее ведут себя персонажи. Во-вторых – игровые программы требуют немало вычислительных ресурсов, поэтому любое усложнение – в том числе – усложнение системы ИИ – ведет к падению производительности. Поэтому программисты вынуждены идти на компромисс – максимально упрощать систему ИИ таким образом, чтобы ее работа не тормозила выполнение игры.

Результаты такого упрощения обычно выражаются в некоторых странностях в поведении персонажей. Например, персонаж может "застрять" в двери или в каком-нибудь другом месте карты, при прохождении которого ИИ, встроенный в игру, не предусматривает однозначного решения. При разработке системы ИИ широко применяется предварительный просчет возможных действий персонажей, после чего полученные данные применяются в ходе игры.

Предварительно может быть составлена карта обхода местности, которая предусматривает указание путей прохождения и точек, в которых требуются какие-то особые действия персонажа – прыжок для преодоления препятствия, поворот, выполнение определенной манипуляции с другими объектами игрового мира. Обычно игровые персонажи имеют комбинированный ИИ.

Например, заранее могут быть просчитаны возможные пути прохождения карты, а если при прохождении персонаж сталкивается с какими-либо подвижными объектами, он ведет себя уже не в соответствии с общей картой прохождения, а в соответствии с правилами обхода локальных препятствий.

18.5. Задание

Разработайте игровой проект – клон игры "Battle City" - симулятор танкового боя на карте, подобной карте, применяемой в наших примерах. Создайте следующие объекты карты:

Два вида танков врага

Систему бонусных объектов

Снаряд

18.6. Дополнительные материалы

К данной лабораторной работе прилагается видеоурок