Unity中IMGUI实现井字棋小游戏
前言
这是中大计算机学院3D游戏编程课的一次作业，在这里分享一下设计思路。
主要代码上传到了gitee上，请按照后文的操作运行。
项目地址：https://gitee.com/cuizx19308024/unity-games/tree/master/hw1
成果视频：https://www.bilibili.com/video/BV13q4y1f7if?spm_id_from=333.851.dynamic.content.click
游戏说明
- 使用IMGUI完成井字棋小游戏。
- 使用ECS的基本理念，实现实体、系统和组件的分离。
- 完成PVP和PVAI两个模式，可以选择先后手。
项目组成和运行环境
由于文件过大，本项目仅上传了Assets文件夹。不过其中包含了TicTacToc.cs代码文件，以及一些组件（图片、背景等）放在了Pictures文件夹中。
请按以下步骤进入项目：
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在Unity Hub中创建一个新的项目，找到项目的位置，之后将Assets文件夹替换。
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打开项目，选择左边栏SampleScene中的Script项。
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将下方Assets/Pictures中的三张图片依次拖到右边属性栏中对应的三个位置，如图所示：（如果仍然保存这Script的属性，则不需要拖动）
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编译，运行游戏。
设计与实现
整体思路和ECS
实体层需要设计基本的数据结构，如棋盘、玩家（可以用轮次代替）、游戏当前状态和游戏结果，此外还需要设计一些UI界面所需要的图片、背景等。
系统层需要实现游戏逻辑。设计了人机和双人两种模式，两种模式中人下棋子（检测棋子的位置）操作是完全相同的，因此可以抽象出人下棋和AI下棋两种方法。此外，还需要根据规则判断游戏结束，还需要设计初始化和修改参数的设置。
部件层需要展示交互界面，通过状态变量检测切换游戏界面（Unity的IMGUI是每一帧都要刷新一次的，因此需要利用这一机制根据变量改变自动切换）。
数据结构
数据结构如下：
private int[,] board = new int[3,3];
private int mode = 0; //0为人人，1为人机
private int initTurn = 0; //先手
private int turn = 0; //当前轮次，0-玩家1，1-玩家2
private int state = -1; //状态，1-进行中，0-结束，-1准备中
private int result = 0; //结果，0-平局，1-玩家1获胜，2-玩家2获胜
//背景、样式、文字、棋盘位置
public Texture2D Background;
public Texture2D X;
···
注意，由于本游戏设计简单，不需要存储玩家信息或复杂的棋盘信息，因此可以只用轮次和矩阵代替。
游戏逻辑
- 初始化
void init(){ turn = initTurn; for(int i=0;i<3;i++){ for(int j=0;j<3;j++){ board[i,j] = 0; } } } - 玩家放棋子，找到对应的数组元素改变，并注意判断游戏结束和更换轮次。
void PlayerPut(int i, int j){ board[i,j] = turn + 1; //放棋子 int ret = judgeGame(); //判断 if(ret != -1){ //状态切换 state = 0; result = ret; } turn = 1-turn; //轮换 } - AI放棋子策略
AI应当做局部最优操作。对每一个方格，如果自己能赢，优先自己赢；之后如果对方能赢，优先堵住；否则，随机下。这里每一格做两个假设，即先将board[i,j]更改为1或2，得到测试结果，之后一定要将board[i,j]改回来。
注意，应当先遍历方格判断自己赢，再遍历方格判断对方赢，否则得到的不是最优解。//先让自己赢（篇幅原因只展示局部代码） for(int i = 0; i<3;i++){ for(int j=0;j<3;j++){ if(board[i,j]==0){ //假设下2，若赢，则下这。 board[i,j] = 2; ret = judgeGame(); board[i,j] = 0; if(ret == 2){ posX = i; posY = j; isLocated = 1; break; } } } if(isLocated == 1){ break; } } - 判断游戏结束
该函数应当返回不同的值来确定游戏结果，供逻辑层判断和处理。//行列连成，且不能均为空（部分代码） for(int i=0;i<3;i++){ if(board[i,0]!=0 && board[i,0]==board[i,1] && board[i,0]==board[i,2]){ return board[i,0]; } if(board[0,i]!=0 && board[0,i]==board[1,i] && board[0,i]==board[2,i]){ return board[0,i]; } }
UI界面
- 辅助的函数为
showBoard()，这个函数的设计思路也应用在PVP()和PVAI()中。主要是通过IMGUI的刷新机制，实时更新每个方格按钮上的图标来展示不同的棋盘。void showBoard(){ //遍历整个棋盘，每一帧都要生成 for(int i=0;i<3;i++){ for(int j=0;j<3;j++){ if(board[i,j] == 0){ GUI.Button(new Rect(board_left + i * board_size, board_top + j * board_size, board_size, board_size), None); } if(board[i,j] == 1){ GUI.Button(new Rect(board_left + i * board_size, board_top + j * board_size, board_size, board_size), X); } if(board[i,j] == 2){ GUI.Button(new Rect(board_left + i * board_size, board_top + j * board_size, board_size, board_size), O); } } } } Start()和OnGUI()函数可以初始化UI界面和切换界面：private void OnGUI () { GUI.Label(new Rect(0, 0, 1000, 800), Background); GUI.Label(new Rect(260, 20, 200, 50), "井字棋小游戏", bigBlackStyle); //根据不同状态切换到不同界面 if(state == -1){ prepare(); } else if(state == 1){ if(mode == 0){ PVP(); } else{ PVAI(); } if (GUI.Button(new Rect(330, 400, 100, 50), "重新开始")){ state = -1; } } else{//游戏结束 gameOver(); if (GUI.Button(new Rect(330, 400, 100, 50), "重新开始")){ state = -1; } } }prepare()通过单选框来改变模式和先后手：GUI.Box(new Rect(280, 230, 200, 80), "模式："); mode = GUI.Toolbar (new Rect (300, 260, 150, 30), mode , toolbarModeStrings);PVP()和PVAI()中，人的操作都是检测到被点击的按钮后，直接使用PlayerPut()函数进行处理，AI的操作都是直接调用AI()函数处理后显示棋盘。gamever()函数会显示出游戏结果。这样可以达到UI界面和其他两个层次之间的分离。
运行结果
请参考展示视频
