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魔方游戏实现(一)：任意阶魔方的表示

第一节魔方的简单表示

对于任意 N 阶的魔方均有六个面（Surface)，每个面有 N * N 个方块。在面向对象的程序设计里，我们可以把魔方（Cube)、魔方的面(Surface)和面的方块（Block)均视作为对象。

魔方的定义：六个面存储在一个数组

 ''' <summary> ''' 表示一个指定阶的魔方 ''' </summary> Public Class CubeClass     ''' <summary>     ''' 魔方阶数     ''' </summary>     Public CubeRank As Integer     ''' <summary>     ''' 魔方的六个表面     ''' </summary>     Public SurfaceArray(5) As CubeSurfaceClass End Class

魔方的面定义：方块存储为N*N的二维数组

 ''' <summary> ''' 表示一个魔方的面 ''' </summary> Public Class CubeSurfaceClass     ''' <summary>     ''' 魔方表层的块数据     ''' </summary>     Public BlockData(,) As CubeBlockClass End Class

魔方的块定义：每个块具有独立的颜色

 ''' <summary> ''' 表示魔方面上的一个方块 ''' </summary> Public Class CubeBlockClass     ''' <summary>     ''' 当前块的颜色     ''' </summary>     Public BlockColor As  Color     Public x As Integer '所在列数     Public y As Integer '所在行数 End Class

上述，我们完成了魔方类的简单定义，并且确立了之间的从属关系。这里有一点需要注意，方块（BlockClass)是指魔方的单个颜色块。

所以N阶魔方应有6* N * N 个颜色块，以三阶魔方为例，它应有54个颜色块（BlockClass)。

第二节面之间的空间关系

魔方的六个面之间并非独立的，而是存在一定的空间关系。前面在CubeClass中定义了SurfaceArray()表示魔方的六个面，现在索引0~5分别指示魔方的顶层，底层，左侧，右侧，前方，后方六个面。

SurfaceArray(0):顶层

SurfaceArray(1):底层

SurfaceArray(2):左侧

SurfaceArray(3):右侧

SurfaceArray(4):前方

SurfaceArray(5):后方

魔方游戏实现(一)：任意阶魔方的表示

图2.1 魔方六面的空间位置

由此确定了各个面的空间方位，给SurfaceClass添加如下定义：

     ''' <summary>     ''' 当前表层的相邻表层（顶、底、左、右、前和后）     ''' </summary>     Public NeibourSurface(5) As CubeSurfaceClass

NeibourSurface()的索引从0~5依次指示当前面的顶、底、左、右、前和后。以图2.1“右面”为例，它的NeibourSurface()应该为

NeibourSurface(0)：顶层

NeibourSurface(1)：底层

NeibourSurface(2)：前方

NeibourSurface(3)：后方

NeibourSurface(4)：右侧，每一个面的“前”就是它自身

NeibourSurface(5)：左侧

但上述是默认为"右面"的"上方"就是顶层。所以我们还需要对每一个面的“上方”进行严格的定义：

魔方游戏实现(一)：任意阶魔方的表示

图2.2 魔方六面的空间位置_平面展开

魔方游戏实现(一)：任意阶魔方的表示

图2.3 魔方六面"上方"的方向

由上，我们可以确定各面之间的空间关系：

         Dim TempArray(,) As Integer = {{2, 3, 4, 5, 0, 1},                                        {3, 2, 4, 5, 1, 0},                                        {1, 0, 4, 5, 2, 3},                                        {0, 1, 4, 5, 3, 2},                                        {0, 1, 2, 3, 4, 5},                                        {0, 1, 3, 2, 5, 4}} '空间相邻关系矩阵

该矩阵行数值指某个面在SurfaceArray()中的索引，列数表示这个面相邻的面在SurfaceArray()的索引。前面提到 每一个面的“前”就是它自身 ，矩阵的第五列从0依次到5。

在CubeClass类中添加如下方法，并在构造函数中调用：

     ''' <summary>     '''初始化各个表层间的空间相邻关系     ''' </summary>     Public Sub InitSurface()         Dim TempArray(,) As Integer = {{2, 3, 4, 5, 0, 1},                                        {3, 2, 4, 5, 1, 0},                                        {1, 0, 4, 5, 2, 3},                                        {0, 1, 4, 5, 3, 2},                                        {0, 1, 2, 3, 4, 5},                                        {0, 1, 3, 2, 5, 4}} '空间相邻关系矩阵          For i = 0 To 5             For j = 0 To 5                 SurfaceArray(i).NeibourSurface(j) = SurfaceArray(TempArray(i, j))             Next         Next     End Sub

第三节魔方的初始化

魔方（CubeClass)的构造函数：六面的颜色标准：顶-白色，底-黄色，左-橙色，右-红色，前-绿色，后-蓝色

     ''' <summary>     ''' 新建一个指定阶的魔方     ''' </summary>     ''' <param name="nRank">指定的阶数</param>     Public Sub New(ByVal nRank As Integer)         Dim ColorArr() As Color = {Color.White, Color.Yellow, Color.Orange, Color.Red, Color.Green, Color.Blue}         For i = 0 To 5             SurfaceArray(i) = New CubeSurfaceClass(nRank, i, ColorArr(i))         Next         CubeRank = nRank         InitSurface()     End Sub

魔方面（CubeSurfaceClass)的构造函数：

     ''' <summary>     ''' 当前魔方的阶数     ''' </summary>     Public CubeRank As Integer     ''' <summary>     ''' 魔方表层的数据     ''' </summary>     Public BlockData(,) As CubeBlockClass     ''' <summary>     ''' 当前表层的相邻表层（顶、底、左、右、前和后）     ''' </summary>     Public NeibourSurface(5) As CubeSurfaceClass     Public Index As Integer     Public Sub New(nRank As Integer, nIndex As Integer, nColor As Color)         ReDim BlockData(nRank - 1, nRank - 1)         CubeRank = nRank         Index = nIndex         Dim rnd As New Random         For i = 0 To nRank - 1             For j = 0 To nRank - 1                 BlockData(i, j) = New CubeBlockClass(i, j)                 BlockData(i, j).ParentIndex = Index                 BlockData(i, j).BlockColor = nColor             Next         Next     End Sub

魔方块（CubeBlockClass)的构造函数：

     Public ParentIndex As Integer     ''' <summary>     ''' 当前块的颜色     ''' </summary>     Public BlockColor As Color     Public x As Integer '所在列数     Public y As Integer '所在行数     Public Sub New(nX As Integer, nY As Integer)         x = nX         y = nY     End Sub

至此，一个任意阶的魔方已可以被表示，并且在此基础上将可以实现魔方的扭动逻辑。

资源分享：中国石油大学（华东）公开课：魔方和数学建模（课程涉及的方法与上述不同，另一个思路供大家参考。）

原文 http://www.cnblogs.com/experdot/p/5188166.html

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