辽宁省沈阳市第十五中学2013年高中数学论文 图形计算器应用能
力测试活动学生 图形计算器游戏贪吃蛇
[摘要]
利用图形计算器的编程功能，在CASIO fx-CG20图形计算器平台上实现了贪吃蛇游戏。本文中的程序利用了图形计算器中的矩阵来储存数据，通过模拟法实现贪吃蛇游戏，有两种游戏模式，并提供游戏的最高分记录、保存和设置功能。 [关键词]
图形计算器；贪吃蛇； [前言]
观察过以前的获奖论文，大多数的论文只利用到图形计算器的画图功能和小部分的编程功能。图形计算器编程功能的强大之处并未充分体现出来，而本文正是利用了图形计算器强大的编程功能，从而在图形计算器上实现了贪吃蛇游戏。 [研究目的]
利用图形计算器的编程功能，在图形计算器上实现贪吃蛇游戏，从而锻炼编程能力和算法能力，同时增强了CASIO图形计算器的娱乐功能，丰富同学们的课余生活。 [程序功能说明]
游戏功能：玩家通过CASIO图形计算器fx-CG20上的按键B、N、!和$或数学键2、4、6和8控制蛇在地图上寻找食物，每吃下一个食物时，蛇的长度增加一，同时出现另一个食物。本程序有两种游戏模式，一种为有墙模式，另一种为无墙模式。
有墙模式下，蛇头碰到四面的墙（即显示的边界）或蛇身时，游戏结束。
无墙模式下，只有在蛇头碰到蛇身的情况下游戏才会结束，如果蛇头到达了屏幕的边界，蛇头会在屏幕的另一边出现。（如图1）
图 1
图 2
最高分记录功能：本程序能记录蛇长度的最长纪录，并在游戏结束的时候显示纪录长度和此次游戏的蛇的长度。（如图2）
保存功能：玩家可以在游戏中途按p键可暂停游戏，玩家可以选择“Save
game&Exit”（保存并退出游戏），或者“Continue”（继续游戏）。（如图3）下次运行程序时，选择“Load”即可继续上次保存的游戏。（如图4）
1
图 3
图 4
设置功能：运行程序并选择“Set”（如图4）可进入本程序的设置界面，玩家可以改变蛇头（Head）或蛇身（Body）的图案、改变蛇身颜色（Color）、切换游戏模式（Wall）或者返回主菜单（Exit）。（如图5）
图 5
特色：
图 6
1.本程序提供的所有蛇头和蛇身图案都是由具有方向性的图案组成的。游戏过程中，蛇头始终指向前进方向，蛇身始终沿蛇身指向蛇头方向。（如图6）
2.本程序共提供 8种蛇身颜色设置，其中玩家可以将蛇身颜色设置为“Colorful”（彩色），设置后游戏过程中的蛇身颜色将由伪随机数决定，呈现出“彩蛇”的效果。 （如图6） [研究过程]
1. 确定程序功能，请参考“程序功能说明”。 2. 构思算法：
本程序采用的主要算法为模拟法，程序运行时利用矩阵功能储存地图，使用“Locate”命令显示蛇头和蛇身。
需要记录的数据：蛇头坐标、蛇尾坐标、蛇头前进方向、蛇尾前进方向、食物坐标、蛇身长度、设置数据（颜色、游戏模式及图案设置数据）、地图
地图记录方法：用一个21×8的矩阵保存地图，一个矩阵元素对应屏幕上的一个方格。如果方格为“空”，则用对应的矩阵元素用“0”表示；如果方格上有蛇身，蛇身没有拐弯的地方，用“2”表示，拐弯的地方，用“－1”或“1”表示（具体取决于拐弯的方向）。
游戏保存的实现：将“需要记录的数据”用另一个矩阵保存下来即可。
2
按键检测方法：使用“Getkey”命令获取按键后，因为该命令返回的数值最大为79且一定为正整数，所以创建一个79×3的矩阵Mat H来判断按键。通过读取Mat H[K,3]（K为“Getkey”命令的返回值）即可立即判断按键是否有效。若按键有效，则可以非常方便地利用矩阵储存的数据来修改蛇头方向和图案，缩短了代码长度。 蛇的实现：蛇前进时，用蛇身图案覆盖蛇头，在蛇头前进方向前一格的位置显示蛇头图案，同时用空格覆盖蛇尾。这样蛇就“前进”了一格。如果蛇头覆盖了食物（即吃下食物），不用空格覆盖蛇尾，则在游戏中显示的蛇会变长一格。 3. 使用图形计算器编程实现。 4. 进行程序调试。 5. 游戏试用。
具体实现步骤如下：
1. 打开图形计算器，按1进入“计算·矩阵”模式。 2. 按e进入矩阵存储器。并创建矩阵： 矩阵名 尺寸 用途 Mat A 21×8 程序运行时记录地图信息 Mat F 21×8 保存游戏存档信息 Mat B 6×1 记录最高分及游戏设置信息 Mat H 79×3 用于按键判断 将Mat B的(3,1)、(5,1)和(6,1)初始化为1，其余矩阵元素为0。 Mat H的初始化：
第27行为1,0,2；第28行为0,-1,1 第37行为0,1,3；第38行为-1,0,4 第53行为1,0,2；第62行为0,1,3 第64行为0,-1,1；第73行为-1,0,4 其余矩阵元素为0。
3. 返回主菜单，进入“程序”模式。
4. 创建程序“SNAKE”，代码请参考“程序代码分析”或附件。 5. 创建程序“S~LOAD”，代码请参考“程序代码分析”或附件。 6. 创建程序“S~PAUSE”，代码请参考“程序代码分析”或附件。
3
7. 创建程序“S~SET”，代码请参考“程序代码分析”或附件。 [程序代码分析] 一、主程序SNAKE 'ProgramMode:RUN '_Mat _A,B,F,H \→Str 3
'食物图案
①
\69D__#E69A__#E5EE__#E5ED__#E5EF__#E5EC__#E6C4__#E6C2__#E6C3__#E6C1__#E6CF_>_#E6CE_<\→Str 7 '字符串7包含可供设置的所有字符，由于计算机中没有这些字符，请见图7
图 7
Mat B[3,1]→R Mat B[4,1]→Q
StrMid(Str 7,Mat B[5,1],4)→Str 4 StrMid(Str 7,Mat B[6,1],4)→Str 5 Lbl 8
If Mat F[1,8]:Then
'判断是否有存档，据此显示不同的菜单
'Str 4保存蛇身四个方向的图案 'Str 5保存蛇头四个方向的图案
'读取最近一次游戏设置
Menu \Else Menu \
IfEnd
Lbl 3:Prog \Goto 8 Lbl 1:ClrText
StrMid(Str 4,2,1)→Str 2 StrMid(Str 5,2,1)→Str 1 Fill(0,Mat A) For 1→I To 5
'初始化Str 2，Str 2保存当前方向的蛇身图案 '初始化Str 1，Str 1保存当前方向的蛇头图案
'初始化地图
①为了便于阅读和交流，笔者将由计算器转换成
txt文件得出的代码加以修改并增加缩进，同时还添加了
程序注释。如需将代码导入计算器中，请参见附件。
4
2→Mat A[I,1]
Next
Locate 1,1,Str 2+Str 2+Str2+Str2+Str 1 1→S:1→T:5→G:1→H 1→C:0→D:1→E:0→F 5→L Do
'S和T记录蛇尾坐标，G和H记录蛇头坐标 'C和D记录蛇头前进方向，E和F记录蛇尾前进方向
'L记录蛇的长度
'生成第一个食物，M和N记录食物坐标
RanInt#(1,21)→M RanInt#(1,7)→N LpWhile Mat A[M,N] For 1→I To 50:Next While NotGetkey WhileEnd Locate M,N,Str 3 Goto 4 Lbl 2
Prog \ While NotGetkey WhileEnd
'K记录最近一次按键，程序有多次Getkey是为了提高按键反应灵敏度 Lbl 4:0→K While 1
Do
'游戏循环
'按键检测及使蛇前进的循环 '调用程序“S~LOAD”读取存档
'显示食物
'短时间延时，按任意键即可以开始游戏
'修改K之前先判断是否检测到按键，以防之前获得的按键被覆盖 Getkey→X:X=>X→K
If R=1:Then Locate G,H,Str 2 '根据游戏设置选择显示蛇身的颜色
或生成随机数决定蛇身颜色，用蛇身图案覆盖当前的蛇头
Else If R=2:ThenBlue Locate G,H,Str 2 Else If R=3:Then Red Locate G,H,Str 2
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辽宁省沈阳市第十五中学高中数学论文 图形计算器应用能力测试活动学生 图形计算器游戏贪吃蛇
