C++语言实现拼图游戏详解

一、背景介绍

拼图游戏是一种流行的益智游戏，玩家需要将一张拆散的图片拼合起来，形成完整的图片。随着数字游戏的流行，用程序实现拼图游戏成为了很有意义的一项工作。本文将详细介绍如何使用 C++ 语言实现拼图游戏。

二、实现过程

1. 图片处理

图片处理是实现拼图游戏的第一步。这里我们需要将待拼图的图片切割成小块，以便之后的拼图操作。可以通过 OpenCV 库来实现图片切割。以下是一个简单的示例代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    Mat src = imread("puzzle.jpg");   // 加载图片
    int rows = 3, cols = 3;   // 设置切割成的行列数
    Size size(src.cols/cols, src.rows/rows);   // 计算每个小块的大小
    vector<Mat> imgs(rows*cols);   // 储存切割后的小块
    int idx = 0;

    for (int i = 0; i < rows; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < cols; ++j)
        {
            Rect roi(j*size.width, i*size.height, size.width, size.height);   // 计算每个小块的位置
            imgs[idx++] = src(roi);   // 切割小块
        }
    }

    // 将切割后的小块保存为单独的图片
    for (int i = 0; i < imgs.size(); ++i)
    {
        string name = "img" + to_string(i) + ".jpg";
        imwrite(name, imgs[i]);
    }

    return 0;
}

2. 程序设计

这里我们需要设计一个程序，用于实现点击小块交换位置，以达到拼图的目的。程序的基本框架如下：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    vector<Mat> imgs;   // 存储小块图片
    int rows, cols;   // 行数和列数
    // TODO 将小块图片和行列数读入
    Mat img_result(rows*imgs[0].rows, cols*imgs[0].cols, CV_8UC3);
    // TODO 将小块图片拼接成大图片
    namedWindow("Puzzle", WINDOW_NORMAL);
    // TODO 完成拼图游戏的实现
    waitKey();

    return 0;
}

在程序中，我们使用 vector 存储小块图片，使用 cv::Mat 存储大图片。程序中需要完成以下步骤：

• 读入小块图片和行列数
• 将小块图片拼接成大图片
• 实现点击小块进行交换位置的功能

其中，第三个步骤比较复杂，需要实现一些算法来判断玩家点击的小块所在的位置，进行位置交换。这里给出一种简单的算法：

int idx1 = -1, idx2 = -1;  // 记录玩家点击的两个小块的编号
bool flag = false;   // 标记是否已经选中了一个小块

void mouse_callback(int event, int x, int y, int flags, void* userdata)
{
    if (event == EVENT_LBUTTONDOWN)
    {
        if (!flag)   // 选中第一个小块
        {
            int row = y / imgs[0].rows;
            int col = x / imgs[0].cols;
            idx1 = row*cols + col;
            flag = true;
        }
        else   // 选中第二个小块
        {
            int row = y / imgs[0].rows;
            int col = x / imgs[0].cols;
            idx2 = row*cols + col;
            flag = false;
        }

        if (idx1 != -1 && idx2 != -1)   // 交换位置
        {
            swap(imgs[idx1], imgs[idx2]);
            idx1 = idx2 = -1;
        }
    }
}

3. 完整代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

vector<Mat> imgs;
int rows, cols;
int idx1 = -1, idx2 = -1;
bool flag = false;

void mouse_callback(int event, int x, int y, int flags, void* userdata)
{
    if (event == EVENT_LBUTTONDOWN)
    {
        if (!flag)   // 选中第一个小块
        {
            int row = y / imgs[0].rows;
            int col = x / imgs[0].cols;
            idx1 = row*cols + col;
            flag = true;
        }
        else   // 选中第二个小块
        {
            int row = y / imgs[0].rows;
            int col = x / imgs[0].cols;
            idx2 = row*cols + col;
            flag = false;
        }

        if (idx1 != -1 && idx2 != -1)   // 交换位置
        {
            swap(imgs[idx1], imgs[idx2]);
            idx1 = idx2 = -1;
        }
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc < 4)
    {
        cerr << "Usage: " << argv[0] << " <img_dir> <rows> <cols>" << endl;
        return -1;
    }

    // 读入小块图片和行列数
    string img_dir = argv[1];
    rows = atoi(argv[2]);
    cols = atoi(argv[3]);
    for (int i = 0; i < rows*cols; ++i)
    {
        string filename = img_dir + "/img" + to_string(i) + ".jpg";
        Mat img = imread(filename);
        imgs.push_back(img);
    }

    Mat img_result(rows*imgs[0].rows, cols*imgs[0].cols, CV_8UC3);
    // 将小块图片拼接成大图片
    for (int i = 0; i < rows; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < cols; ++j)
        {
            imgs[i*cols + j].copyTo(img_result(Rect(j*imgs[0].cols, i*imgs[0].rows, imgs[0].cols, imgs[0].rows)));
        }
    }

    namedWindow("Puzzle", WINDOW_NORMAL);
    setMouseCallback("Puzzle", mouse_callback);

    while (true)
    {
        imshow("Puzzle", img_result);
        char key = waitKey(30);
        if (key == 27) break;
    }

    return 0;
}

三、示例说明

1. 实现拼图游戏

假设我们已经将小块图片切割好，并存储在 "./images" 目录下。使用以下命令即可运行程序：

./puzzle ./images 3 3

这里我们将行列数设置为 3，即将图片切割成 3x3 的小块图片。程序运行后会显示一个拼图窗口，通过鼠标点击来交换小块的位置，最终完成拼图操作。

2. 修改小块图片位置

如果我们想要修改拼图时小块图片的位置，可以将代码中 imgs 的存储顺序改变即可。例如，将第一和第二个小块图片交换位置，则代码如下：

swap(imgs[0], imgs[1]);

这里需要注意，代码中切割小块图片的顺序和程序中 imgs 的存储顺序应该是一样的。