Android 3D 魔方游戲的設(shè)計與開發(fā)

5.1 Feature 定義

魔方是一個有趣的益智游戲，相信很多人都玩過。本次畢業(yè)設(shè)計，欲完成的主要的功能如下：

（1） 開始游戲：開始一個新的游戲

（2） 返回游戲：當游戲已經(jīng)開始，“開始游戲”按鈕將不可用，玩家可通過“返回游戲”按鈕進入先前的游戲界面。

（3） 游戲記錄：保存玩家的游戲記錄，包括排名、玩家姓名、還原魔方所用時間、還原所用的步驟、游戲的日期。

（4） 游戲說明：介紹游戲的操作方法及各個菜單

（5） 退出游戲：結(jié)束游戲

（6） 整體旋轉(zhuǎn)：玩家在任一時刻可以同時看到魔方的三個面，玩家可通過旋轉(zhuǎn)按鈕或在魔方外區(qū)域滑動使魔方整體旋轉(zhuǎn)，使玩家對魔方整體情況有個了解。

（7） 單層旋轉(zhuǎn)：玩家在魔方上滑動可對魔方進行每一層的旋轉(zhuǎn)。

（8） 游戲計時：玩家剛進入游戲時，如果進行整體的翻轉(zhuǎn)，則不算時間；如果是單層旋轉(zhuǎn)則開始計時，這時，如果進行整體旋轉(zhuǎn)也算入用時。但游戲期間如果切換到其它界面，則暫停計時。

（9） 開關(guān)按鈕：游戲界面設(shè)置七個圖片按鈕，最左上角的為開關(guān)按鈕，點擊它可以打開或關(guān)閉其它 6 個按鈕。

（10） 菜單按鈕：點擊菜單按鈕可彈出游戲菜單

（11） 放大與縮小按鈕：對魔方的大小進行調(diào)整

（12） 翻轉(zhuǎn)按鈕：由于屏幕大小或玩家的操作習(xí)慣不同，故加入此按鈕，使玩家對魔方的整體翻轉(zhuǎn)有更多的選擇。

（13） 重新開始：將魔方還原到原始的狀態(tài)，重新開始游戲，用時及步數(shù)重新開始計算。

（14） 隨機打亂：將一個魔方隨機地轉(zhuǎn)動若干次，旋轉(zhuǎn)次數(shù)可由玩家設(shè)定。

（15） 自動還原：將一個打亂的魔方還原

（16） 回主菜單：返回到游戲的主菜單界面

（17） 游戲設(shè)置：對游戲進行設(shè)置，如整體翻轉(zhuǎn)和單層旋轉(zhuǎn)的速度，隨機打亂的步數(shù)、是否顯示計時欄。

（18） 關(guān)于游戲：關(guān)于游戲的一些信息，如版本號、作者、版權(quán)等

5.2 類的設(shè)計

代碼統(tǒng)計

About: 游戲的關(guān)于頁面

Color: 顏色類，用于給魔方上色

Cube: 立方體，一個三階魔方由 27 個小立方體組成

DataBaseAdapter: 數(shù)據(jù)庫接口

DataBaseBean: 封裝好的數(shù)據(jù)庫操作類

Face: 面，每個立方體都有 6 個面

FancyCube: 程序的入口點，負責繪制主菜單界面

GameMain: 游戲的主類，主要負責游戲場景的構(gòu)建、坐標的轉(zhuǎn)換、魔方旋轉(zhuǎn)、保存設(shè)置與加載設(shè)置、游戲狀態(tài)的判斷等

GameRecord: 顯示、保存與刪除游戲戲記錄

Gesture: 手勢判斷

Help: 游戲說明

Layer: 層，一個三階魔方由 9 個層構(gòu)成

Matrix: 矩陣，點與矩陣的乘法、矩陣與矩陣的乘法

MatrixGrabber 、 MatrixStack 、 MatrixTrackingGL: 這三個類就是為了實現(xiàn)一個功能、攔截當前的模型矩陣

Point: 平面上的點，主要是進行數(shù)學(xué)運算

Quadrilateral: 平面四邊形類，進行點相對四邊形的位置的判定

Render:Renderer 接口的實現(xiàn)類，負責圖形渲染

SelfReduction: 魔方自動還原類，首先得到當前的魔方狀態(tài)，然后進行一系列的計算與判斷，最后算出還原的步驟

Settings: 游戲設(shè)置

Shape: 形狀類， Cube 的父類

TimingCounter: 計時器、根據(jù)游戲的狀態(tài)進行計時

Triangle: 三角形，判斷一個點是在三角形內(nèi)還是三角形外

Vertex: 頂點，每個立方體都有 8 個頂點

World: 游戲場景類，保存魔方頂點坐標、顏色、紋理坐標、索引數(shù)據(jù)

5.3 UI 設(shè)計

（ 1 ）主菜單：從圖 5-1 中可以看到按鈕有三種狀態(tài)：正常狀態(tài)、不可選狀態(tài)、點擊狀態(tài)。根據(jù)按鈕的狀態(tài)。會自動選擇按鈕的背景圖片、文字顏色。

圖5-1 主菜單界面

（ 2 ）游戲記錄：在某條記錄上長按會彈出刪除對話框，如圖 5-3 所示。游戲的排名是根據(jù)用時、用時相同根據(jù)步數(shù)、步數(shù)相同則根據(jù)日期 , 日期越新越靠前，如圖 5-2 所示。

?3 ）游戲說明：介紹游戲的操作及各個游戲菜單，如圖 5-4 所示。

圖5-4 游戲說明

（ 4 ）游戲界面：玩家可選擇是否顯示計時欄及控制按鈕、可對魔方的大小進行調(diào)整。

（ 5 ）游戲成功界面：當玩家還原魔方成功的時候會提示保存游戲記錄。

（ 6 ）游戲菜單：當按下鍵盤上的菜單鍵或屏幕上方的菜單按鈕時、就會彈出如圖 5-7 所示的游戲菜單。

（ 7 ）游戲設(shè)置：可以對游戲的旋轉(zhuǎn)速度、打亂步驟、計時欄狀態(tài)等進行設(shè)置。

（ 8 ）關(guān)于游戲 : 關(guān)于本游戲的一些信息，如版本、作者、版權(quán)等。如圖 5-10所示。

5.4 功能設(shè)計

5.4.1 3D 魔方場景的構(gòu)建

在 GameMain 類中調(diào)用 makeWorld 方法生成 27 個小立方體。對于每一個小立方體，它有八個頂點及六個面。 Cube 類繼承于 Shape 類， Shape 類有一個 addVertex和 addFace 的方法， Cube 類繼承了這兩個方法，在生成每一個小立方的過程中，同時保存頂點和面及索引的數(shù)據(jù)，然后給魔方的每個面上色，最后通過 addShape方法將這 27 個小立方體添加到世界場景中，并創(chuàng)建魔方的 9 個層及分配每一層的小立方體，這時就得到了生成整個魔方所需要的所有數(shù)據(jù)。再通過 Render （渲染器）調(diào)用 World 類的 draw 方法進行圖形的繪制。

5.4.2 魔方單個層的旋轉(zhuǎn)

在 OpenGL ES 中，旋轉(zhuǎn)這個操作的底層實現(xiàn)是通過維護一個 4*4 的矩陣來實現(xiàn)的。根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的不同，生成不同的矩陣，然后將生成的矩陣與點的坐標相乘得到另一個坐標，該坐標即為旋轉(zhuǎn)后的新坐標。

public void setAngle( float angle)

{

float twopi = ( float ) Math. PI * 2f ;

while (angle >= twopi)

angle -= twopi;

while (angle < 0f )

angle += twopi;

float sin = ( float ) Math.sin (angle);

float cos = ( float ) Math.cos (angle);

float [][] m = mTransform . matrix ;

switch ( mAxis )

{

case kAxisX :

m[1][1] = cos;

m[1][2] = sin;

m[2][1] = -sin;

m[2][2] = cos;

m[0][0] = 1f ;

m[0][1] = m[0][2] = m[1][0] = m[2][0] = 0f ;

break ;

case kAxisY :

m[0][0] = cos;

m[0][2] = sin;

m[2][0] = -sin;

m[2][2] = cos;

m[1][1] = 1f ;

m[0][1] = m[1][0] = m[1][2] = m[2][1] = 0f ;

break ;

case kAxisZ :

m[0][0] = cos;

m[0][1] = sin;

m[1][0] = -sin;

m[1][1] = cos;

m[2][2] = 1f ;

m[2][0] = m[2][1] = m[0][2] = m[1][2] = 0f ;

break ;

}

for ( int i = 0; i < mShapes . length ; i++)

{

Shape shape = mShapes [i];

if (shape != null )

shape.animateTransform( mTransform );

}

5.4.3 魔方整體的旋轉(zhuǎn)

魔方的整體旋轉(zhuǎn)可分解為三個層的同時旋轉(zhuǎn)

5.4.4 OpenGL 3D 鼠標拾取的實現(xiàn)

（ 1 ） OpenGL 圖形管線

圖 5-11 演示了 OpenGL 中關(guān)于坐標系統(tǒng)的一系列變換。在 OpenGL 中頂點坐標稱作模型坐標。模型視圖矩陣將這些坐標變換成視覺坐標。投影矩陣將視覺坐標變換成裁剪坐標。透視除法將裁剪坐標變換成規(guī)格化設(shè)備坐標。視口變換最終將這些坐標變換成窗口坐標。模型坐標，視覺坐標和裁剪坐標都為 4 維值，分別為 x,y,z和 w 坐標。因此，模型視圖矩陣和物體矩陣為 4*4 矩陣 [13]。

（ 2 ）模型視圖矩陣及投影矩陣的獲取

在 OpenGL 中可以直接使用 glGetFloatv 這個方法獲得 OpenGL 管線層的模型視圖矩陣及投影矩陣 [14]。但在 OpenGL ES 中刪除了這個方法，所以得自己手動攔截這兩個矩陣。使用谷歌 ApiDemos 中的 MatrixGrabber 、 MatrixStack 、MatrixTrackingGL 這三個類就可以實現(xiàn)攔截。

（ 3 ）模型坐標與屏幕坐標的轉(zhuǎn)換

攔截到模型視圖矩陣與投影矩陣后，再加上一個視口坐標（通常就是屏幕的寬度和高度） , 根據(jù)上圖的變換流程或使用系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)換函數(shù)就能得到一個平面坐標 [15]。

GLU.gluProject(mVisibleVertexs[i].x, mVisibleVertexs[i].y, mVisibleVertexs[i].z, mMatrixGrabber.mModelView, 0, mMatrixGrabber.mProjection, 0, mRender.viewPort, 0, temp, 0);

在游戲視角下，玩家可見的魔方頂點一共有 37 個，通過 gluProject 方法可將這37 個三維坐標轉(zhuǎn)換成 37 個平面坐標，這 37 個平面點又構(gòu)成了 27 個不規(guī)則四邊形， 當玩家手指在屏幕上滑動的時候，會得到兩個點（起點與終點）的平面坐標。根據(jù)起點所在區(qū)域決定魔方是進行整體的翻轉(zhuǎn)還是單層的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)終點所在區(qū)域決定魔方的轉(zhuǎn)動方向。

另外，因為 OpenGL 的坐標與 Windows 窗口的坐標不一樣，所以進行判斷之前還需要再進行一次坐標轉(zhuǎn)換。 OpenGL 中的 (0,0) 點是在屏幕左下角，而 Windows的 (0,0) 點是在屏幕的左上角，所以 X 軸的坐標保持不變，但 Y 軸的坐標 y=height-y; height 是在渲染器的 onSurfaceChanged 中設(shè)定的，通常都會設(shè)定為屏幕的高度 [16]。

/* 當窗口大小發(fā)生改變時調(diào)用，在程序開始時至少運行一次，設(shè)置場景的大小 */

public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)

{

this . width = width;

this . height = height;

viewPort = new int [] { 0, 0, width, height };

float ratio = ( float ) width / height;

// 設(shè)置場景的大小

gl.glViewport(0, 0, width, height);

// 設(shè)置投影矩陣

gl.glMatrixMode(GL10. GL_PROJECTION );

// 重置投影矩陣

gl.glLoadIdentity();

// 設(shè)置視口的大小

gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 2, 12);

// 得到投影矩陣

mGameMain . mMatrixGrabber .getCurrentProjection(gl);

// 選擇模型觀察矩陣

gl.glMatrixMode(GL10. GL_MODELVIEW );

// 重置當前模型觀察矩陣

gl.glLoadIdentity();

}

（ 4 ）點與直線 (AB) 距離

// 點與直線 AB 的距離

public double getDistance(Point A, Point B)

{

// 分子

double numerator = Math.abs ((B. y - A. y ) * this . x + (A. x - B. x ) * this . y + B. x * A. y - A. x * B. y );

// 分母

double denominator = Math.sqrt ((A. x - B. x ) * (A. x - B. x ) + (A. y - B. y ) * (A. y - B. y ));

return numerator / denominator;

}

（ 5 ）兩點之間的距離

// 兩點之間的距離

public double getDistance(Point another)

{

return Math.sqrt (( x - another. x ) * ( x - another. x ) + ( y - another. y ) * ( y - another. y ));

}

（ 6 ）點與四邊形的關(guān)系判斷

連接點與四邊形的四個點可得到四個角度，如果這 4 個角度相加為 360 度或者這 4 個角度中出現(xiàn)了 0 的情況，則點在四邊形內(nèi)或在四邊形的邊上。

/***********************************

******* A(p1) D(p4) *******

******* -------------- *******

******* \ O / *******

******* \ * / *******

******* \ / *******

******* ------ *******

******* B(p2) C(p3) *******

***********************************/

public boolean inQuadrilateral(Quadrilateral q)

{

double ab = q. p1 .getDistance(q. p2 );

double bc = q. p2 .getDistance(q. p3 );

double cd = q. p3 .getDistance(q. p4 );

double da = q. p4 .getDistance(q. p1 );

double oa = getDistance(q. p1 );

double ob = getDistance(q. p2 );

double oc = getDistance(q. p3 );

double od = getDistance(q. p4 );

double cosAOB = (oa * oa + ob * ob - ab * ab) / (2 * oa * ob);

double cosBOC = (ob * ob + oc * oc - bc * bc) / (2 * ob * oc);

double cosCOD = (oc * oc + od * od - cd * cd) / (2 * oc * od);

double cosDOA = (od * od + oa * oa - da * da) / (2 * oa * od);

double AOB = Math.acos (cosAOB);

double BOC = Math.acos (cosBOC);

double COD = Math.acos (cosCOD);

double DOA = Math.acos (cosDOA);

if (Math.abs (AOB + BOC + COD + DOA - Math. PI * 2) < exp )

return true ;

if (Math.abs (AOB) < exp || Math.abs (BOC) < exp || Math.abs(COD) < exp || Math.abs (DOA) < exp )

return true ;

return false ;

}

（ 7 ）點 (P) 與有向直線 (AB) 的關(guān)系判斷（左邊或右邊或直線上）

PAB 組成一個三角形，利用三角形面積計算公式（如圖 5-12 所示）：

這個表達式的正負數(shù)值，可以區(qū)分 P 位于 AB 直線的哪一側(cè)。如果 s 是正的，表示三點逆時針排列，否則是順時針排列，等于 0 是共線的。

// 判斷點在有向直線（由點 A 與點 B 構(gòu)成，方向為由 A 指向 B ）的哪一側(cè)，返回 true表示在 AB 左側(cè)，返回 false 表示 AB 在右側(cè)

public boolean inLeftSide(Point A, Point B)

{

float a, b, c, d;

a = B. y - A. y ;

b = A. x - B. x ;

c = B. x * A. y - A. x * B. y ;

d = a * this . x + b * this . y + c;

// 小于 0 為左側(cè)，大于 0 為右側(cè)，等于 0 為在直線上

if (d < 0)

return true ;

else

return false ;

}

（ 8 ）點與三角形關(guān)系的判斷

沿著三角形的順時針或逆時針順序，可依次得到三條有向直線，如果點都在這三條有向直線的同一側(cè)，則在三角形中。

// 判斷點是否在三角形內(nèi)

public boolean inTriangle(Triangle mTriangle)

{

boolean b1 = this .inLeftSide(mTriangle. p1 , mTriangle. p2 );

boolean b2 = this .inLeftSide(mTriangle. p2 , mTriangle. p3 );

boolean b3 = this .inLeftSide(mTriangle. p3 , mTriangle. p1 );

if ((b1 && b2 && b3) || (!b1 && !b2 && !b3))

{

return true ;

}

else

return false ;

}

（ 9 ）翻轉(zhuǎn)方向的確定

若觸點在魔方區(qū)域外，則進行魔方的整體旋轉(zhuǎn)。將游戲界面劃分為 6 個區(qū)域，分別為左上、上、右上、左、右、左下、下、右下。對每一個區(qū)域進行如下判斷：沿著每個區(qū)域作一條與魔方邊緣平行的直線 AB （由 A 指向 B ），過該點（ A ）作直線（ AB ）的法線。這時候形成了一個垂直的十字架，共四個區(qū)域，然后分別作這四個區(qū)域的角平分線，形成了八個區(qū)域，如圖 5-15 所示。然后根據(jù)點與有向直線的關(guān)系來判斷手勢終點所在的區(qū)域。

/**

* 點 A 和點 B 構(gòu)成一條直線，當前點在直線 AB 外

* 過當前點作一條 AB 的法線，再作一條平行線

* 此時當前點與這兩條新直線形成了四個區(qū)域

* 在每一個區(qū)域作一條角平分線，這時候就形成了八個區(qū)域

* 求 des 這個點在這八個區(qū)域中的哪一個，并返回區(qū)域號

* 求解過程：

* 根據(jù)直線 AB 和當前點，能算出平行線方程，在當前點右邊取一點 P1 ，算出它的坐標

* 根據(jù)直線 AB 和當前點，能算出法線方程，在當前點上方取一點 P2 ，算出它的坐標

*/

public int getAreaID(Point A, Point B, Point des)

{

Point p1 = new Point( this . x + 1, (A. y - B. y ) / (A. x - B. x ) + this . y );

Point p2 = new Point( this . x + 1, (B. x - A. x ) / (A. y - B. y ) + this . y );

// 0 、 1 、 2 、 3 區(qū)域

if (des.inLeftSide( this , p1))

{

// 0 、 1 區(qū)域

if (des.inLeftSide( this , p2))

{

// 區(qū)域 0

if (des.getDistance( this , p1) < des.getDistance( this, p2))

{

return 0;

}

// 區(qū)域 1

else

{

return 1;

}

}

// 2 、 3 區(qū)域

else

{

// 區(qū)域 3

if (des.getDistance( this , p1) < des.getDistance( this, p2))

{

return 3;

}

// 區(qū)域 2

else

{

return 2;

}

}

}

// 4 、 5 、 6 、 7 區(qū)域

else

{

// 6 、 7 區(qū)域

if (des.inLeftSide( this , p2))

{

// 區(qū)域 7

if (des.getDistance( this , p1) < des.getDistance( this, p2))

{

return 7;

}

// 區(qū)域 6

else

{

return 6;

}

}

// 4 、 5 區(qū)域

else

{

// 區(qū)域 4

if (des.getDistance( this , p1) < des.getDistance( this, p2))

{

return 4;

}

// 區(qū)域 5

else

{

return 5;

}

}

}

}

（ 10 ）旋轉(zhuǎn)方向的確定

若起點在魔方區(qū)域內(nèi)，則進行魔方的單層旋轉(zhuǎn)，主要的情況如圖 5-16 所示：

a . 終點在魔方上，而且與起點處于同一個四邊形內(nèi)

將起點與四邊形的四個點連接起來，形成四個小三角形，然后判斷終點落在哪個三角形內(nèi)，點與三角形關(guān)系的判斷前文已經(jīng)提及。

b . 終點在魔方上，而且與起點處于同一個層

因為處于同一個層，所以層號可以確定，但仍需判斷起點與終點的順序，從而確定旋轉(zhuǎn)的方向。

c . 終點在魔方上，但與起點不處于同一個四邊形而且也不處于同一個層。判斷方法與情況 d 一樣。

d . 終點在魔方外

將起點所在四邊形的四條邊延伸出去，然后在四個角區(qū)域作角平分線，形成圖5-18 所示情形。然后判斷終點在哪一個區(qū)域。判斷方法就是根據(jù)點與有向直線的關(guān)系。如果終點落在四個角區(qū)域，則需要再多加一次判斷點是位于角平分線的哪一側(cè)，根據(jù)點與直線的距離即可得到結(jié)果。

5.4.5 游戲記錄

Android 內(nèi)置了一個 SQLite 數(shù)據(jù)庫，提供了數(shù)據(jù)庫的接口。當游戲成功完成時，記錄下玩家的步數(shù)、用時、當前日期、讓玩家輸入姓名，然后保存到數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)庫字段： _id ， name ， time ， step ， date

記錄的刪除：在游戲記錄界面里，其實不只五列，在排名的左邊還有一個隱藏列，記錄的就是 _id ，玩家長按記錄時，通過 _id 這個主鍵在數(shù)據(jù)庫查找對應(yīng)的記錄并刪除。

5.4.6 游戲計時

Java 里面提供了 Timer 、 TimerTask 、 Handler 類。游戲的計時就是這三個類的運用。 Timer 每隔 0.1 秒就發(fā)送一個響應(yīng)， TimerTask 收到響應(yīng)后獲得當前游戲的狀態(tài)、并將狀態(tài)信息保存到消息中，交由 Handler 來處理， Handler 接收到后根據(jù)游戲狀態(tài)來進行相關(guān)操作（如正在游戲，則毫秒加 1 ，暫停游戲?qū)⒉蛔魅魏翁幚恚?/p>

5.4.7 放大縮小

OpenGL 中提供了一個縮放函數(shù) glScalef() ，放大與縮小只需要設(shè)置一個變量scale ，然后每次響應(yīng)到按鈕點擊的時候給 scale 一個增量即可。

// 設(shè)置三方向的縮放系數(shù)

gl.glScalef( scale , scale , scale );

5.4.8 隨機打亂

Java 提供了一個 Random 類，能夠生成指定范圍的偽隨機整數(shù)和布爾值，從而確定魔方轉(zhuǎn)動的層 ID 與方向。

5.4.9 自動還原

首先得到魔方的當前狀態(tài)，記錄下當前每個面的顏色數(shù)據(jù)，保存為一個二維數(shù)組。魔方的每次轉(zhuǎn)動都會改變這個數(shù)組，所以需要定義 18 個轉(zhuǎn)換函數(shù)，分別對應(yīng)魔方 6 個層（中間三個層除外）的順、逆時針旋轉(zhuǎn)及魔方整體旋轉(zhuǎn)（ X 、 Y 、 Z的順、逆時針翻轉(zhuǎn)）的 6 種情況。每進行一次旋轉(zhuǎn)，對新的狀態(tài)進行判斷，得到下一步的還原步驟。具體的還原方法為層先法。

5.4.10 游戲設(shè)置

當玩家按下“游戲設(shè)置”菜單時，首先得到當前的設(shè)置數(shù)據(jù)，并封裝在一個intent 中，然后啟動游戲設(shè)置的 Activity ， 同時要求返回一個結(jié)果集（startActivityForResult ）。在游戲設(shè)置的 Activity 中，接收來自主游戲界面?zhèn)鬟f過來的設(shè)置數(shù)據(jù)，對單選及復(fù)選控件進行初始化，最后玩家點擊確定按鈕的時候，得到玩家的新設(shè)置信息，然后返回給主游戲界面的 Activity ，如果點擊的是“取消”按鈕。則將主游戲界面?zhèn)鬟f過來的設(shè)置信息原封不動地返回。

5.4.11 游戲成功判定

當玩家進行了層轉(zhuǎn)動的操作后，對魔方的 Front 、 Right 、 Top 這三個面的顏色進行檢測，如果這三個面的每一個面的顏色都相同，則可確定還原成功。

在游戲的過程中，玩家每轉(zhuǎn)動（包括整體翻轉(zhuǎn)與單層旋轉(zhuǎn)）一次魔方，小立方體的朝向?qū)淖?。在游戲剛開始時，魔方處于規(guī)則狀態(tài)，每個面的朝向也是規(guī)律的，給每個小立方體的每個面增加一個索引值，當每轉(zhuǎn)動一次魔方時，更新相關(guān)小立方體的面索引。舉例：當玩家由左向右旋轉(zhuǎn)了魔方的 Top 層，對于 Top 層的九個小立方體，它們原來的 Front 面變成了 Right 面， Right 面變成了 Back 面， Back面變成了 Left 面。 Left 面變成了 Front 面。

算法思路：首先得到旋轉(zhuǎn)層的 9 個小立方體，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向可以得到一個轉(zhuǎn)換序列 T ，如 Front 、 Right 、 Back 、 Left 。對于每一個小立方體，都有一個面數(shù)組，遍歷這 6 個面，從序列 T 中查找當前面索引是否存在于 T 中，若存在，則將 T中的下一個值賦于當前面的索引變量。

public void updateFaceIndices( int k1, int k2, int k3, int k4)

{

int i = 0;

int j = 0;

int k = 0;

int [] src = new int [6];

int [] des = new int [6];

int [] transform = new int [] { k1, k2, k3, k4 };

Iterator<Face> iter1 = mFaceList .iterator();

while (iter1.hasNext())

{

src[i++] = iter1.next(). index ;

}

for (i = 0; i < src. length ; i++)

{

boolean NotFound = true ;

for (k = 0; k < transform. length ; k++)

{

if (src[i] == transform[k])

{

NotFound = false ;

if (k == 3)

des[j++] = transform[0];

else

des[j++] = transform[k + 1];

break ;

}

}

if (NotFound)

des[j++] = src[i];

}

i = 0;

Iterator<Face> iter2 = mFaceList .iterator();

while (iter2.hasNext())

{

iter2.next(). index = des[i++];

}

}

6 游戲測試

（1） 在真機上測試時，發(fā)現(xiàn)當手機屏幕的方向改變，魔方也會自動改變，而且會重新調(diào)用 OnCreate 方法相當于重新開始游戲。解決方法：設(shè)定為游戲的布局為為某一固定方向即可。

（2） 游戲計時：當重新開始游戲時、發(fā)現(xiàn)計時的速度加快，再重新開始，速度又再次加快。原因：游戲開始時會啟動一個單獨的線程來進行計時、點擊“重新開始”按鈕會又生成了一個線程，兩個線程同時發(fā)出響應(yīng)，所以速度越來越快。解決方法：在 Activity 的 onCreate 方法中生成計時對象，在onDestroy 方法中銷毀計時對象。在 onResume 方法中啟動計時。

（3） 整體翻轉(zhuǎn)時的萬向節(jié)死鎖問題。當魔方繞某一個軸翻轉(zhuǎn)時，假設(shè)為 X 軸并向右上方翻轉(zhuǎn)，則翻轉(zhuǎn)完畢后模型坐標系的 Y 軸與 Z 軸同時也發(fā)生了改變。所以再次點翻轉(zhuǎn)按鈕的時候發(fā)現(xiàn)和預(yù)想中的完全不一樣。解決方法：系統(tǒng)的 glRotatef 方法雖然能完成旋轉(zhuǎn)的功能，但是同時也改變了模型視圖矩陣，也加重了坐標轉(zhuǎn)換的計算量，所以通過自己維護一個旋轉(zhuǎn)矩陣來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的功能，而又不改變坐標軸的方向。

（4） 放大與縮?。寒斈Х娇s小到一定程度時突然就消失，而且再點擊放大按鈕都無任何反應(yīng)。原因： scale 的值自減到了負數(shù)。解決方法：給 scale 設(shè)定一個下限。

（5） 游戲狀態(tài)的判斷錯誤：當玩家返回到主菜單并再次切換游戲界面的時候游戲狀態(tài)應(yīng)該與之前的相同，但在日志里發(fā)現(xiàn)狀態(tài)和想像中的不一致。原因：當 Activity 調(diào)用 onPause 方法的時候?qū)⒛Х降臓顟B(tài)設(shè)置為暫停，但返回時候得不到之前魔方的狀態(tài)值。解決方法：設(shè)置一個臨時的狀態(tài)變量，當暫停的時候?qū)斍坝螒驙顟B(tài)賦值給臨時變量，返回的時候從臨時狀態(tài)變量中得到之前的狀態(tài)。

（6） 游戲步數(shù)的計算出錯：原因，玩家成功還原魔方后，沒有將步數(shù)重置為 0，所以出現(xiàn)了累加的現(xiàn)象。解決方法：游戲成功后置 0

（7） 游戲排名出錯：舉例：玩家 A 用時 0.0.12 .9 ，玩家 B 用時 0.0.8.6 。結(jié)果 A排名靠前。原因：游戲的排名是根據(jù)用時來判斷的，用時在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)類型為文本型，所以默認情況下是進行字符串的比較。字符串是按 ASCII碼來進行比較的，所以會出現(xiàn)上述錯誤。解決方法，當用時的每一部分不足兩位數(shù)時，加一個前導(dǎo) 0. 同理，步數(shù)也是文本型，也會出現(xiàn)相同的情況，所以重新設(shè)置步數(shù)的字段為整形。

（8） 當魔方正在隨機打亂時，如果按下旋轉(zhuǎn)按鈕或重新開始菜單，出現(xiàn)整個魔方的變形，如圖 5-19 所示 。同樣在魔方整體旋轉(zhuǎn)時，如果又檢測到新的手勢，造成前一次的旋轉(zhuǎn)未結(jié)束，又開始了新的旋轉(zhuǎn)。解決方法，設(shè)置一個布爾值來判斷魔方是否正在旋轉(zhuǎn)，直到旋轉(zhuǎn)完成后再開始新的操作。

（9） 當點擊“自動還原”按鈕時，發(fā)現(xiàn)游戲畫面一直卡住不動。原因：在自動還原類的某些方法中，有許多地方將當前應(yīng)該完成的旋轉(zhuǎn)動作移交給了下一步，在下一步的時候又移交給第三步，使程序陷入了死循環(huán)。解決方法：判斷完當前的狀態(tài)，將可以完成的旋轉(zhuǎn)馬上完成，而不是一直往后推遲。

7 不足與改進

（ 1 ）原計劃中有紋理貼圖的功能，但最后因為時間的關(guān)系未能完成。

（ 2 ）將游戲視圖固定死了，不能任意角度來旋轉(zhuǎn)魔方。

（ 3 ）魔方的觸控操作還有一些小問題，當手指在屏幕邊緣滑動，有時候會進行層的旋轉(zhuǎn)，到現(xiàn)在還沒找到真正的原因。

（ 4 ）魔方的自動還原使用步數(shù)過多，如果加入人工智能的話效果應(yīng)該會更好。