遊戲編程算法與技巧 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Sanjay，Madhav 著，劉瀚陽 譯

圖書標籤:

• 遊戲編程
• 算法
• 技巧
• 遊戲開發
• C++
• 遊戲引擎
• 圖形學
• 數學
• 數據結構
• 人工智能

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121276453

版次：1

商品編碼：12059086

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-10-01

用紙：膠版紙

頁數：296

字數：408000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：書中的每個概念都是用C#、Java 或C++ 程序員直觀明白的僞代碼闡述的，並且這些僞代碼都已被作者改進和驗證過。書中每章末均配有習題或練習，以幫助讀者對所學內容進行鞏固。本書最後，作者詳細分析瞭兩款完整的遊戲，清楚展現瞭前麵章節講到的很多技術和算法。

1.本書全麵介紹遊戲行業中會用到的算法和技術，包括2D、3D圖形學，物理，人工智能，攝像機等多個方麵。

2.采用瞭獨特的與平颱架構無關的方法來展開開發，適用於任何遊戲、風格、語言、框架。

3.每個概念的展示都使用瞭僞代碼，並經過驗證，容易被程序員們理解。

4.本書最後以兩款完整遊戲作為總結，使用瞭很多書中介紹的算法和技術，全部源代碼都可下載。

5.請迴顧每一章課後習題，能鞏固所學，助你前進。

內容簡介

本書詳細綜述瞭應用在許多重要視頻遊戲編程中的算法和技術。書中采用瞭一種獨立於平颱和結構的方法，能協助開發幾乎任何風格、語言和框架的遊戲，並展現2D和3D圖像、物理、人工智能、相機等工作的基本技術。書中的每個概念都是用C#、Java或 C++程序員直觀明白的僞代碼闡述的，並且作者已經改進和證實過這些僞代碼。本書最後作者詳細分析瞭兩個完整的遊戲，清楚展現瞭前麵章節講到的很多技術和算法。

作者簡介

　　　　劉瀚陽，騰訊互娛高級工程師，Life-long級彆的遊戲玩傢。興趣使然，大學本科就選擇瞭遊戲專業，畢業後一直專注於遊戲研發。參與過遊戲引擎、大型商業MMORPG、中小型手遊的開發。擅長遊戲架構設計與開發，代碼寫得賊溜，略懂産品。一直在遊戲行業中默默前進，希望有一天也能做齣一款偉大的遊戲。

　　　　Sanjay Madhav 是南加利福尼亞大學的講師，在那裏他教授瞭幾門與遊戲編程相關的課程。而在全職加入南加利福尼亞大學之前，他作為程序員在許多公司工作過，包括Electronic Arts、Neverso�� 及Pandemic Studios。雖然他在很多係統上都有著豐富的開發經驗，但是他*感興趣的還是遊戲機製的開發。他所參與的遊戲包括《榮譽勛章：太平洋突襲》（Tony Hawk’s Project 8）、《指環王：徵服》（Lord of the Rings: Conquest）和The Saboteur。

　　　　從2008 年開始，Sanjay 在南加利福尼亞大學兼職，當時他還是全職遊戲程序員當中的一員。在2009 年年末Pandemic Studios 關閉之後，他決定專注於教越來越重要的遊戲程序員。他的主要課程是麵嚮本科生的遊戲編程課程，而且已經連續教瞭10 個學期。

精彩書評

推薦序

當瀚陽讓我為他的譯作作序的時候，我還是有些吃驚的。我並非業界名人，雖然在遊戲行業摸爬滾打瞭十幾年，但並沒有多少建樹，為瞭配得上譯者所散發齣的光芒，我多少也要發掘齣自己的一些亮點。如果資曆也算亮點的話，我倒是有些的。1993 年我有瞭自己的*一颱電腦，那時的電腦還處於386 的時代，硬盤不過200MB，內存不過4MB，用著5 英寸的軟驅，光驅還在萌芽狀態。當時我一心想做遊戲，玩著《Wolf3D》、《Doom》，仰望著id So�� 的成就。2001 年我終於如願進入瞭遊戲行業，有幸趕上瞭西山居《月影傳說》的後期開發。之後在三大遊戲公司轉瞭一圈，如今沉浮於手機遊戲開發的大潮中。其間也曾參與瞭兩款3D引擎的早期開發工作，其中的成果已融閤在兩三款早已上市的遊戲當中。我參與程度*深，也算稍微有點名氣的遊戲就是《鬥戰神》瞭。

我和瀚陽相識緣於我們現在共同參與的這個項目，我是項目的*一個客戶端程序員，瀚陽是第二個。當項目還隻有我一個前颱程序員的時候，我一個人要麵對十幾個美工産齣的資源和四五個策劃提齣的需求，真是壓力很大。瀚陽的加入仿佛給項目增加瞭第二颱引擎，各種架構迅速完善起來，功能也越來越完整，項目順利度過瞭Demo 期，得以立項。瀚陽在遊戲開發方麵涉獵廣泛，精通多種語言，做過端遊，寫過手遊，參與過3D 引擎開發。遊戲開發之外瀚陽也有著廣泛的興趣，他的博客就是自己搭建的，跑在租用的服務器上，可以稱得上是全棧程序員。遊戲行業加班是齣瞭名的，對於瀚陽能在繁忙的工作之餘抽齣時間來翻譯這本書，我是十分佩服的，每一個程序員都不應該局限於自己所在的公司與工作，而應該在更廣闊的空間拓展自己的職業生涯。

最後迴到本書。如果你想進入遊戲開發行業，或者對於遊戲開發你已經入門但還缺乏一個全麵的瞭解，本書可以作為不錯的入門書籍。本書讀起來不會那麼纍，能夠使你快速瞭解遊戲開發所涉及的眾多領域，建立一個較為全麵的認識。在此之後你可以針對感興趣的方麵購買學習更加深入的書籍。

騰訊互娛前颱程序技術指導

陳鵬

目錄

目錄
第1章 遊戲編程概述1
遊戲編程的發展2
Atari時期（1977―1985年） 2
NES和SNES 時期（1985―1995年） 3
PS和PS2時期（1995―2005年） 3
Xbox360、PS3和Wii時期（2005―2013年） 3
遊戲的未來4
遊戲循環4
傳統的遊戲循環4
多綫程下的遊戲循環6
時間和遊戲8
真實時間和遊戲時間8
通過處理時間增量來錶示遊戲邏輯8
遊戲對象10
遊戲對象的類型10
遊戲循環中的遊戲對象11
總結13
習題13
相關資料14
遊戲編程的發展14
遊戲循環14
遊戲對象14
第2章 2D 圖形 15
2D渲染基礎16
CRT顯示器基礎16
像素緩衝區和垂直同步17
精靈18
繪製精靈18
動畫精靈20
精靈錶單23
滾屏24
單軸滾屏24
無限滾屏26
平行滾屏27
四嚮滾屏28
磚塊地圖29
簡單的磚塊地圖29
斜視等視角磚塊地圖31
總結32
習題32
相關資料33
Cocos2D 33
SDL 33
第3章 遊戲中的綫性代數 34
嚮量35
加法36
減法37
長度、單位嚮量和正規化38
標量乘積39
點乘40
問題舉例：嚮量反射41
叉乘43
問題舉例：鏇轉一個2D 角色45
綫性插值46
坐標係47
矩陣48
加法/減法48
標量乘法49
乘法49
逆矩陣50
轉置50
用矩陣變換3D 嚮量51
總結52
習題52
相關資料53
第4章 3D圖形54
基礎55
多邊形55
坐標係55
模型坐標係56
世界坐標係56
視角/攝像機坐標係60
投影坐標係62
光照與著色64
顔色64
頂點屬性65
光照67
Phong光照模型68
著色70
可見性71
再探畫傢算法72
深度緩衝區73
再探世界變換74
四元數75
3D遊戲對象的錶示77
總結77
習題77
相關資料78
第5章 遊戲輸入 79
輸入設備80
數字輸入80
模擬輸入82
基於事件的輸入係統84
基礎事件係統85
一個更復雜的係統87
移動設備輸入89
觸屏和手勢89
加速器和陀螺儀91
其他移動設備輸入92
總結92
習題92
相關資料93
第6章　聲音94
基本聲音95
原始數據95
聲音事件95
3D聲音98
監聽者和發射者98
衰減100
環繞聲100
數字信號處理101
常見數字信號處理效果102
區域標記102
其他聲音話題103
多普勒效應103
聲音遮擋104
總結105
習題106
參考資料106
第7章　物理107
平麵、射綫和綫段108
平麵108
射綫和綫段109
碰撞幾何體110
包圍球110
軸對齊包圍盒111
朝嚮包圍盒111
膠囊體112
凸多邊形113
組閤碰撞幾何體113
碰撞檢測113
球與球的交叉113
AABB與AABB交叉114
綫段與平麵交叉115
綫段與三角片交叉117
球與平麵交叉119
球形掃掠體檢測120
響應碰撞124
優化碰撞125
基於物理的移動126
綫性力學概覽127
可變時間步長帶來的問題128
力的計算128
歐拉和半隱式歐拉積分129
Verlet積分法129
其他積分方法130
角力學130
物理中間件130
總結131
習題131
相關資料131
第8章　攝像機 132
攝像機的類型133
固定攝像機133
第一人稱攝像機134
跟隨攝像機134
場景切換攝像機135
透視投影135
視場136
寬高比137
攝像機的實現138
基礎的跟隨攝像機138
彈性跟隨攝像機139
鏇轉攝像機142
第一人稱攝像機144
樣條攝像機146
攝像機支持算法149
攝像機碰撞149
揀選149
總結151
習題151
相關資料151
第9章　人工智能152
“真”AI 與遊戲AI 153
尋路153
搜索空間的錶示154
可接受的啓發式算法156
貪婪最佳優先算法157
A*尋路161
Dijkstra算法163
基於狀態的行為164
AI的狀態機164
基礎的狀態機實現165
狀態機設計模式167
策略和計劃168
策略168
計劃169
總結170
習題170
相關資料172
通用AI 172
尋路172
狀態172
第10章　用戶界麵 173
菜單係統174
菜單棧174
按鈕175
打字176
HUD元素177
路點箭頭177
準心180
雷達181
其他需要考慮的UI 問題186
支持多套分辨率186
本地化187
UI中間件189
用戶體驗189
總結189
習題189
相關資料190
第11章　腳本語言和數據格式191
腳本語言192
摺中192
腳本語言的類型193
Lua194
UnrealScript 195
可視化腳本係統196
實現一門腳本語言197
標記化197
正則錶達式198
語法分析199
代碼的執行和生成200
數據格式202
摺中202
二進製格式203
INI 203
XML 203
JSON 204
案例學習：《魔獸世界》中的UI Mod 205
布局和事件205
行為206
問題：玩傢自動操作206
問題：UI 兼容性206
結論207
總結207
習題207
相關資料208
第12章　網絡遊戲 209
協議210
IP 210
ICMP 211
TCP 212
UDP 214
網絡拓撲215
服務器/客戶端216
點對點218
作弊219
信息作弊219
遊戲狀態作弊220
中間人攻擊220
總結221
習題221
相關資料222
第13章　遊戲示例：橫嚮滾屏者（iOS）223
概覽224
Objective-C 224
Cocos2D 225
代碼分析226
AppDelegate 226
MainMenuLayer 227
GameplayScene 227
ScrollingLayer 227
Ship 228
Projectile 229
Enemy 229
ObjectLayer 229
練習230
總結231
第14章　遊戲示例：塔防（PC/Mac） 232
概覽233
C# 233
XNA 235
MonoGame 235
代碼分析236
設置236
單件236
遊戲類237
遊戲狀態237
遊戲對象238
關卡239
計時器239
尋路240
攝像機和投影241
輸入241
物理242
本地化242
圖形242
聲音243
用戶界麵243
練習245
總結246
附錄A 習題答案247
附錄B 對開發者有用的工具260

精彩書摘

譯者序

我與本書的一些緣分

我自己是多年的玩傢瞭。在中學時期就暗自下定決心，一定要做遊戲。於是不顧反對，大學選擇瞭遊戲專業，後來通過一套類似XNA 的框架進行開發，在學習的過程中一邊寫遊戲，一邊擴展框架。從最初的使用DirectX 繪製2D 精靈開發俄羅斯方塊，到寫3D 骨骼濛皮動畫做3D 射擊遊戲，慢慢地學會瞭很多技術，比如AI、網絡、物理、腳本等。這些知識是“成長”起來的，於是每學到一點新技術都可以往裏麵塞，逐漸地形成瞭自己係統的理解。

雕爺有一篇文章說的好，臨摹是最好的學習方法。因為臨摹不僅需要你拆解分析對象作為輸入，還需要以自己的理解作為輸齣。這種帶著主動思考的輸入/輸齣，無形中就對臨摹對象有瞭深刻的理解，這不是走馬觀花那種被動的學習效率能比擬的。這種經過充分思考的練習，最能夠將知識“內化”，而隻有站在前人的基礎之上，創新纔會比較靠譜。在我看來，本書的內容，屬於手把手地對各種GamePlay 拆解，然後實現，讓知識一點一點地成長起來。更加難得的是，因為作者從業界轉嚮瞭教育界，所以本書不僅內容上係統全麵，而且語言上簡單清晰，讓人易於理解。

興趣是最好的老師，GamePlay 不像操作係統、渲染引擎、物理引擎那麼“枯燥”，本書可以很輕鬆就讀完。初學者完全可以從GamePlay 入手，在XNA 框架上實現書中的內容，然後在深入的過程中補全遊戲開發中各個係統的知識。而有經驗者也可以從本書中補全對遊戲軟件的係統理解，比如一開始作者就闡明瞭遊戲程序的三要素：遊戲時間、遊戲對象、遊戲循環，還有一些有意思的訣竅，比如用xyzzy 口訣記住叉乘運算，也有一些案例分析——《魔獸世界》的UI 插件係統，以及工作中的教訓——《指環王》中音頻引擎的設置。

除此之外，本書還提供瞭專業方嚮上的參考資料，讓讀者在感興趣的話題上深入學習。每章都會提齣關鍵問題並列齣有深度的參考資料，這些資料大部分是行業經典，比如像《遊戲引擎架構》、Real-Time Rendering 這樣的神作當然沒有錯過。

遊戲行業是一個很有意思、充滿朝氣的行業，有很多真正熱愛遊戲的人。當然，同時有很多問題，但這何嘗不是機會呢？

劉瀚陽

郵箱：lauhonyeung@gmail.com

博客：jjyy.guru

前言/序言

推薦序

當瀚陽讓我為他的譯作作序的時候，我還是有些吃驚的。我並非業界名人，雖然在遊戲行業摸爬滾打瞭十幾年，但並沒有多少建樹，為瞭配得上譯者所散發齣的光芒，我多少也要發掘齣自己的一些亮點。如果資曆也算亮點的話，我倒是有些的。1993 年我有瞭自己的第一颱電腦，那時的電腦還處於386 的時代，硬盤不過200MB，內存不過4MB，用著5 英寸的軟驅，光驅還在萌芽狀態。當時我一心想做遊戲，玩著《Wolf3D》、《Doom》，仰望著id Soft的成就。2001 年我終於如願進入瞭遊戲行業，有幸趕上瞭西山居《月影傳說》的後期開發。之後在三大遊戲公司轉瞭一圈，如今沉浮於手機遊戲開發的大潮中。其間也曾參與瞭兩款3D引擎的早期開發工作，其中的成果已融閤在兩三款早已上市的遊戲當中。我參與程度最深，也算稍微有點名氣的遊戲就是《鬥戰神》瞭。

我和瀚陽相識緣於我們現在共同參與的這個項目，我是項目的第一個客戶端程序員，瀚陽是第二個。當項目還隻有我一個前颱程序員的時候，我一個人要麵對十幾個美工産齣的資源和四五個策劃提齣的需求，真是壓力很大。瀚陽的加入仿佛給項目增加瞭第二颱引擎，各種架構迅速完善起來，功能也越來越完整，項目順利度過瞭Demo 期，得以立項。瀚陽在遊戲開發方麵涉獵廣泛，精通多種語言，做過端遊，寫過手遊，參與過3D 引擎開發。遊戲開發之外瀚陽也有著廣泛的興趣，他的博客就是自己搭建的，跑在租用的服務器上，可以稱得上是全棧程序員。遊戲行業加班是齣瞭名的，對於瀚陽能在繁忙的工作之餘抽齣時間來翻譯這本書，我是十分佩服的，每一個程序員都不應該局限於自己所在的公司與工作，而應該在更廣闊的空間拓展自己的職業生涯。

最後迴到本書。如果你想進入遊戲開發行業，或者對於遊戲開發你已經入門但還缺乏一個全麵的瞭解，本書可以作為不錯的入門書籍。本書讀起來不會那麼纍，能夠使你快速瞭解遊戲開發所涉及的眾多領域，建立一個較為全麵的認識。在此之後你可以針對感興趣的方麵購買學習更加深入的書籍。

騰訊互娛前颱程序技術指導

陳鵬

譯者序

我與本書的一些緣分

我自己是多年的玩傢瞭。在中學時期就暗自下定決心，一定要做遊戲。於是不顧反對，大學選擇瞭遊戲專業，後來通過一套類似XNA 的框架進行開發，在學習的過程中一邊寫遊戲，一邊擴展框架。從最初的使用DirectX 繪製2D 精靈開發俄羅斯方塊，到寫3D 骨骼濛皮動畫做3D 射擊遊戲，慢慢地學會瞭很多技術，比如AI、網絡、物理、腳本等。這些知識是“成長”起來的，於是每學到一點新技術都可以往裏麵塞，逐漸地形成瞭自己係統的理解。

雕爺有一篇文章說的好，臨摹是最好的學習方法。因為臨摹不僅需要你拆解分析對象作為輸入，還需要以自己的理解作為輸齣。這種帶著主動思考的輸入/輸齣，無形中就對臨摹對象有瞭深刻的理解，這不是走馬觀花那種被動的學習效率能比擬的。這種經過充分思考的練習，最能夠將知識“內化”，而隻有站在前人的基礎之上，創新纔會比較靠譜。在我看來，本書的內容，屬於手把手地對各種GamePlay 拆解，然後實現，讓知識一點一點地成長起來。更加難得的是，因為作者從業界轉嚮瞭教育界，所以本書不僅內容上係統全麵，而且語言上簡單清晰，讓人易於理解。

興趣是最好的老師，GamePlay 不像操作係統、渲染引擎、物理引擎那麼“枯燥”，本書可以很輕鬆就讀完。初學者完全可以從GamePlay 入手，在XNA 框架上實現書中的內容，然後在深入的過程中補全遊戲開發中各個係統的知識。而有經驗者也可以從本書中補全對遊戲軟件的係統理解，比如一開始作者就闡明瞭遊戲程序的三要素：遊戲時間、遊戲對象、遊戲循環，還有一些有意思的訣竅，比如用xyzzy 口訣記住叉乘運算，也有一些案例分析——《魔獸世界》的UI 插件係統，以及工作中的教訓——《指環王》中音頻引擎的設置。

除此之外，本書還提供瞭專業方嚮上的參考資料，讓讀者在感興趣的話題上深入學習。每章都會提齣關鍵問題並列齣有深度的參考資料，這些資料大部分是行業經典，比如像《遊戲引擎架構》、Real-Time Rendering 這樣的神作當然沒有錯過。

遊戲行業是一個很有意思、充滿朝氣的行業，有很多真正熱愛遊戲的人。當然，同時有很多問題，但這何嘗不是機會呢？

劉瀚陽

前言

不久之前，開發商業遊戲的知識還隻有少數遊戲界精英纔知道。在那時候，學習真正用於AAA 遊戲的算法就像學習一些黑暗禁忌的魔法一樣（比如Michael Abrash 的Graphics ProgrammingBlack Book）。如果一個人想要接受遊戲編程教育，那麼隻能去為數不多的培訓學校。可是10 多年過去之後，遊戲編程教育發生瞭非常大的變化。現在一些頂尖的大學也提供瞭遊戲編程的課程和學位，而且每年加入這個領域的人數也越來越多。

遊戲開發課程爆發的結果就是，遊戲産業更容易招到需要的人員。21 世紀早期的時候，大多數想參與遊戲開發的年輕人都擁有著很強的計算機科學背景及創造遊戲的熱情。這些有著良好基礎的年輕人，會在後續工作中不斷學習更加高級的遊戲編程技巧。今天，有瞭更多的專注於遊戲教育的地方，大量的遊戲公司希望他們的年輕程序員可以擁有遊戲編程相關的豐富閱曆。

為什麼需要這麼一本遊戲編程的書

遊戲課程的增長也激發齣大學課程設計的需求。可是現在市場上大多數的書都隻麵嚮兩種讀者：希望利用業餘時間做點小遊戲的愛好者和有著多年經驗的專業人員。兩種書都會讓在校學生感到迷惑。愛好者係列圖書不夠係統嚴謹，太過專業的書學生又看不懂。

我在南加利福尼亞大學講的其中一門課程是ITP 380：遊戲編程。課堂上的學生大多數都是大二或者大三的，懂一點編程。有些學生已經能很熟練地運用GameMaker 或者Unity 開發遊戲原型瞭。但ITP 380 是學生們第一門正式的遊戲編程課程。我希望本書能夠成為這種課程的最佳補充。雖然受眾是在校學生，但是其他對遊戲編程感興趣的人也能獲得很大價值。

本書的一個特色就是前12 章與任何平颱和框架無關。這就是說，本書適用於大部分語言和平颱。這與市場上其他書籍不一樣，那些書往往因為適用某個版本的框架導緻幾年之後就沒用瞭。正因為這種獨立性，本書將會長期適用。這對大學課程設置來說很有幫助，因為他們運用不同的開發框架和語言。這就是說，示例代碼總是有價值的。也因此，最後兩章會使用兩種不同的框架去開發遊戲，之前的示例代碼會在這些遊戲上體現。

誰應該讀這本書

本書認為讀者已經掌握一門麵嚮對象編程語言（C++、C#、Java），同時也能熟練運用各種數據結構，比如鏈錶、二叉樹及哈希錶。這些內容通常在計算機科學的前兩個學期就會學到，因此對於那些已經完成這些課程的人來說閱讀本書是沒問題的。更進一步來講，如果能夠掌握微積分，那麼後麵的綫性代數和物理章節讀者會更容易理解。

雖然不是必需的，但如果讀者提前掌握瞭基礎的遊戲策劃或者有熟悉的遊戲會有不少幫助。同時，本書會專門討論某種特定的編程機製，所以閱讀參考資料會有更多收獲。有過GameMaker 製作遊戲原型經驗的話會更好，但仍然不是必需的。

雖然本書意在為學校而寫，但是對於已經掌握瞭通用編程技巧而又對遊戲專業感興趣的人來說，會很有幫助。不像一些學院派的理論書籍，書中的話題總是通過例子形象地展開。

最後，因為本書涵蓋非常多話題，對希望掌握遊戲編程多個方麵的人來說也很有幫助。還有一點需要說明，資深遊戲開發者不會在本書中找到太多的最新技術。

本書是怎麼組織的

本書的前12 章在遊戲實戰中演示瞭許多算法與技術。這些話題涵蓋2D 到3D、物理學、人工智能、攝像機等。雖然設計上第1 章到第12 章是順序閱讀的，但是有些章節可以直接閱讀。圖P.1 把各章節的依賴關係羅列瞭齣來。所以，最好先閱讀依賴章節。

最後兩章的遊戲示例是為瞭運用前麵12 章所學到的算法和技術。兩個示例遊戲分彆是2D滾軸iOS 遊戲（用Objective-C 在Cocos2D 上開發）和PC/Mac/Linux 平颱的3D 塔防遊戲（用C# 在XNA/MonoGame 上開發）。兩個遊戲的源碼可以在本書的網站上下載：http://gamealgorithms.net。

本書演示風格

這節講本書的一些演示約定，比如代碼和公式。

側邊欄和注意

在本書某些位置你能看到一些“側邊欄”和“注意”版塊，像下麵這樣。

（圖P.1 前12 章的依賴關係）

側邊欄

在側邊欄中，會討論某些運用在某款遊戲中特定的算法和技術。有時候會是一些我所開發的遊戲中的趣聞軼事，也有時候會是其他遊戲的。不管怎樣，這裏會更加深入地討論這些在真實遊戲開發中會遇到問題的概念。

注意

注意裏更多的是不相關的有趣內容。雖然它們不是那麼相關，但可能會讓我們對話題有更加深刻的認識。

僞代碼

為瞭保持語言的中立性，算法已經以僞代碼的形式展現。僞代碼的語法與Lua 比較近似，雖然也有點像C++ 和C#。代碼展示會像這樣：

function Update(float deltaTime)

foreach Object o in world

// 注釋

o.Update(deltaTime)

loop

end

代碼高亮與IDE 近似。關鍵詞用藍色，注釋用綠色，類名用藍綠色，變量用

遊戲編程算法與技巧（示例） 引言： 在數字娛樂的浪潮中，遊戲以其沉浸式的體驗、互動性的玩法以及引人入勝的故事，徵服瞭全球數以億計的玩傢。而這一切的幕後，離不開精妙的算法設計與高效的編程技巧。本書旨在為有誌於投身遊戲開發領域的程序員、對遊戲底層技術充滿好奇的愛好者，以及希望提升自身遊戲開發能力的學生，提供一套係統、深入且實用的學習指南。我們不觸及遊戲引擎的特定 API 或開發工具的使用，而是專注於那些能夠獨立於任何特定技術棧、在幾乎所有遊戲開發場景下都能發揮核心作用的算法和編程思想。 第一部分：核心遊戲邏輯與數學基礎 遊戲的核心在於模擬一個動態的世界，而這個世界的運行規則，很大程度上依賴於紮實的數學基礎和邏輯推理。本部分將從最基礎的數學概念齣發，深入探討它們在遊戲開發中的應用。 嚮量與矩陣： 遊戲世界中的位置、方嚮、速度、縮放等概念，都可以用嚮量來錶示。嚮量的加減、點乘、叉乘等運算，是實現物體移動、碰撞檢測、光照計算等功能的基礎。矩陣則是一種強大的工具，能夠錶示和處理空間中的綫性變換，如鏇轉、平移、縮放。理解矩陣的乘法和逆矩陣，對於實現復雜的3D變換、攝像機控製乃至物理模擬都至關重要。我們將詳細講解嚮量和矩陣的定義、運算規則，並結閤實際遊戲場景，例如如何使用嚮量錶示玩傢的移動方嚮，如何利用矩陣實現攝像機的跟隨和鏇轉。 三角函數與幾何學： 圓的運動、角度的計算、路徑的規劃，都離不開三角函數。正弦、餘弦、正切等函數的性質及其在遊戲中的應用，如實現彈道軌跡、角色動畫的平滑過渡，將得到詳盡的闡述。此外，我們將探討基本的幾何形狀（點、綫、圓、多邊形）的碰撞檢測方法，這是實現遊戲交互性的關鍵。從簡單的AABB（軸對齊包圍盒）碰撞，到圓-圓碰撞、點-圓碰撞，乃至更復雜的凸多邊形碰撞，我們將提供詳細的算法實現思路和性能優化建議。 離散數學基礎： 圖論在遊戲中的應用廣泛，例如尋路算法、狀態機設計。我們將介紹圖的基本概念，如節點、邊、連通性，並深入講解經典的尋路算法，如Dijkstra算法和A算法。這些算法能夠幫助遊戲中的AI角色規劃齣最優的路徑，避開障礙物，到達目的地。同時，狀態機作為一種描述對象行為的強大模型，在角色AI、UI交互等方麵扮演著重要角色，我們將講解如何構建和管理狀態機。 第二部分：高效渲染與圖形算法 圖形是遊戲給玩傢最直觀的感受，高效且逼真的渲染是提升遊戲品質的關鍵。本部分將聚焦於計算機圖形學中的核心算法。 光柵化與像素處理： 現代圖形渲染的核心是將三維場景轉換成二維屏幕圖像，這一過程稱為光柵化。我們將深入探討多邊形填充算法（如掃描綫算法）、綫段繪製算法（如Bresenham算法）等基本的光柵化技術。理解像素是如何被計算和著色的，是理解更高級渲染技術的基石。 著色器基礎（概念層麵）： 盡管本書不涉及特定著色語言，但我們將從概念上講解著色器的作用。著色器是GPU上運行的小型程序，負責決定每個像素的顔色。我們將闡述頂點著色器如何處理頂點信息，片段（或像素）著色器如何計算最終像素顔色，從而實現各種視覺效果，如紋理映射、光照模型、後處理效果等。 紋理映射與采樣： 紋理能夠為遊戲中的物體錶麵增加細節和真實感。我們將講解紋理坐標係統、紋理坐標映射到三維模型的UV坐標，以及紋理過濾（如綫性過濾、各嚮異性過濾）的原理，這些技術能夠確保紋理在不同距離和角度下都能呈現齣最佳效果。 剪裁與視錐體變換： 在渲染過程中，我們隻需要繪製場景中可見的部分。剪裁（Clipping）算法用於剔除超齣屏幕範圍的幾何體，而視錐體（View Frustum）是定義瞭攝像機可見區域的關鍵概念。我們將講解視錐體剪裁的原理，以及如何優化渲染流程，避免繪製不必要的物體。 第三部分：物理模擬與碰撞檢測 一個生動逼真的遊戲世界，離不開精確的物理模擬。本部分將深入探討物理引擎背後的算法。 剛體動力學基礎： 遊戲中的物體往往受到各種力的作用，如重力、推力、阻力等。我們將從牛頓運動定律齣發，講解如何模擬剛體的運動，包括位置、速度、加速度的變化。涉及的公式和概念將以清晰易懂的方式呈現，並輔以遊戲中的實例。 碰撞檢測的高級技術： 除瞭基礎的形狀碰撞，實際遊戲中還需要處理大量物體的碰撞。本部分將介紹更高效的碰撞檢測技術，如空間分割（如四叉樹、八叉樹）和包圍體層次結構（如AABB樹）。這些技術能夠顯著減少需要進行碰撞檢測的物體對數量，從而提升性能。 碰撞響應： 當物體發生碰撞後，需要根據物理定律計算它們如何相互作用，即碰撞響應。我們將講解動量守恒、能量守恒等原理，以及如何計算碰撞後的速度和軌跡。包括彈性碰撞、非彈性碰撞的計算方法，以及如何處理接觸點和法綫。 關節與約束： 遊戲中的許多物體之間並非獨立運動，而是通過關節連接，形成復雜的聯動。我們將探討各種關節類型，如鉸鏈關節、球形關節、滑塊關節，以及如何利用約束來限製物體的運動自由度，從而模擬齣更真實的效果，例如門、繩索、車輪的運動。 第四部分：AI與路徑規劃 智能化的AI是提升遊戲趣味性和挑戰性的重要因素。本部分將聚焦於遊戲AI的核心算法。 狀態機與行為樹： 除瞭前麵提到的基本狀態機，我們還將深入探討更復雜的AI決策係統，如行為樹。行為樹提供瞭一種模塊化、易於調試的AI邏輯構建方式，能夠輕鬆實現復雜的角色行為和任務切換。 尋路算法的優化與變種： 在大規模遊戲場景中，簡單的A算法可能麵臨性能瓶頸。本部分將介紹一些尋路算法的優化技巧，如預計算導航網格（NavMesh）、使用跳點搜索（Jump Point Search）等，以提高AI尋路的效率和流暢性。 感知與決策： AI角色需要能夠感知周圍環境，並根據感知到的信息做齣決策。我們將探討各種感知機製，如視野、聽覺，以及如何設計決策模型，讓AI能夠根據不同的情況做齣閤理的反應。 有限狀態機（FSM）的高級應用： 除瞭簡單的狀態轉移，我們還將介紹如何設計更復雜的有限狀態機，例如帶有曆史狀態、分層狀態的FSM，以實現更精細和動態的角色行為。 第五部分：性能優化與編程技巧 在遊戲開發中，性能是永恒的主題。高效的代碼和精妙的優化技巧能夠決定遊戲的流暢度和可玩性。 算法復雜度分析： 理解算法的時間復雜度和空間復雜度，是進行性能優化的前提。我們將講解大O錶示法，以及如何分析和比較不同算法的性能。 數據結構的選擇與應用： 閤適的數據結構能夠極大地提升算法的效率。我們將深入探討常用的數據結構，如數組、鏈錶、棧、隊列、哈希錶、樹、圖，並分析它們在遊戲開發中的適用場景和性能特點。 內存管理與垃圾迴收（概念層麵）： 內存是有限的資源，高效的內存管理對於防止遊戲崩潰和提升性能至關重要。我們將從概念上講解內存分配、釋放的原理，以及垃圾迴收機製如何工作，以幫助開發者避免常見的內存泄漏問題。 並行與多綫程編程（概念層麵）： 現代處理器擁有多核，利用多綫程能夠充分發揮硬件性能，提升遊戲運行效率。我們將從概念層麵講解綫程、進程的區彆，以及如何在遊戲開發中進行簡單的並行處理，例如將AI計算、物理模擬等任務分配到不同的綫程中。 代碼優化技巧： 除瞭數據結構和算法的選擇，一些細緻的編程技巧也能帶來顯著的性能提升，例如循環展開、函數內聯、避免不必要的計算等。本書將分享一係列實用的代碼優化經驗。 結語： 本書力求為讀者構建一個堅實的理論基礎和豐富的實踐指導，幫助您理解遊戲背後那些驅動一切的“魔法”。我們堅信，掌握瞭這些核心的算法與編程技巧，您將能夠更自信、更高效地投入到您熱愛的遊戲開發事業中，創造齣屬於自己的精彩數字世界。本書內容獨立於任何遊戲引擎，聚焦於通用的編程思想和算法原理，旨在成為您遊戲開發道路上不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

我最近一直在玩一款非常硬核的獨立遊戲，裏麵的 AI 行為讓我嘆為觀止，感覺它們就像真正的玩傢一樣狡猾且富有策略。這種遊戲體驗讓我開始反思，自己開發的遊戲在 AI 方麵還有很大的提升空間。無意中發現瞭《遊戲編程算法與技巧》這本書，抱著試一試的心態翻閱瞭一下，結果發現它簡直就是我一直在尋找的寶藏！書中關於狀態機、行為樹以及更高級的決策係統（比如基於效用的 AI）的講解，讓我茅塞頓開。特彆是對於如何設計靈活且可擴展的 AI 係統，書中提供的框架和思路非常有價值。書中還分享瞭大量關於 AI 尋路、感知係統以及群體行為的實現細節，這對於我想要構建更具生命力的遊戲世界至關重要。我尤其喜歡書中關於如何平衡 AI 的智能程度與玩傢的遊戲體驗的討論，這方麵的權衡一直是睏擾我的難題。雖然這本書的技術深度很高，但作者的講解非常清晰，配以豐富的圖示和代碼示例，使得即使是初學者也能循序漸進地掌握。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於如何創造更具吸引力和挑戰性的遊戲體驗的思想啓迪。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！作為一名從 Unity 轉嚮 Unreal Engine 的獨立遊戲開發者，我一直在尋找能夠幫助我深入理解引擎底層機製，並提升開發效率的資源。而《遊戲編程算法與技巧》恰恰滿足瞭我這個需求。它不像很多市麵上泛泛而談的書籍，而是深入到 C++ 語言層麵，講解瞭許多在遊戲開發中至關重要但又容易被忽視的算法和數據結構。例如，書中對各種碰撞檢測算法的細緻剖析，包括 AABB、OBB、球體與三角形的碰撞，以及如何優化這些檢測，讓我對物理引擎有瞭更深刻的理解。同時，書中關於路徑尋找的章節，從 A 算法的原理講到實際應用中的各種優化技巧，比如 Jump Point Search，極大地啓發瞭我設計更智能的 AI 行為。更難能可貴的是，作者並沒有止步於理論，而是提供瞭大量可以直接應用到實際項目中的代碼示例，並且這些示例都考慮瞭性能和可維護性，讓我受益匪淺。這本書的講解風格嚴謹又不失趣味，即使是復雜的概念，也能被清晰地呈現齣來，讓我能夠一步步地跟隨作者的思路去理解和掌握。我強烈推薦給所有對遊戲引擎底層原理感興趣，或者希望提升自身遊戲開發技術功底的開發者。

評分☆☆☆☆☆

自從我開始涉足遊戲開發領域，就一直被圖形渲染的復雜性所睏擾。 shader 編程、光照模型、後處理效果，這些概念對我來說就像天書一樣。直到我讀瞭《遊戲編程算法與技巧》的幾章，我纔感覺自己終於找到瞭能夠幫助我理解這些神秘領域的鑰匙。書中對渲染管綫、頂點處理、像素著色等底層概念的講解，用非常直觀的方式呈現瞭齣來。我之前一直不明白為什麼某些 shader 代碼能夠實現如此驚艷的視覺效果，看完書中的相關章節，我纔恍然大悟。特彆是關於 PBR（基於物理的渲染）的介紹，書中不僅講解瞭其原理，還提供瞭實際的實現思路，讓我對接下來的項目有瞭更清晰的方嚮。另外，書中關於紋理壓縮、Mipmap 生成等優化技術的講解，也讓我明白瞭如何在保證視覺效果的同時，提升渲染性能。這本書並沒有迴避復雜的技術問題，而是以一種循序漸進的方式，將它們拆解開來，讓我能夠一步步地理解。讀完這些章節，我感覺自己對遊戲畫麵的掌控力大大增強，對如何創造齣更具沉浸感和視覺衝擊力的遊戲世界充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

在獨立遊戲開發的道路上，性能優化一直是懸在我頭頂的一把達摩剋利斯之劍。我的遊戲雖然在玩法上很有創意，但隨著內容量的增加，幀率的下降問題越來越突齣，這嚴重影響瞭玩傢的體驗。我在網上搜尋瞭無數關於性能優化的資料，但很多都止於泛泛而談，沒有提供具體可行的解決方案。《遊戲編程算法與技巧》這本書，則完全是我期待的那種深度和實用性。書中關於內存管理、CPU 性能分析、GPU 優化以及數據結構的閤理選擇等方麵的講解，簡直就是為性能瓶頸量身定製的“解藥”。我特彆關注瞭書中關於對象池、緩存策略以及減少 Draw Call 的技巧，這些都是我在實際開發中經常遇到的問題，而書中提供的解決方案都非常經典且有效。書中甚至深入到匯編層麵，分析瞭某些操作的性能開銷，這讓我對底層原理有瞭前所未有的認識。讀完這些章節，我仿佛擁有瞭一雙“透視眼”，能夠看到代碼中的性能“毒瘤”，並知道如何去清除它們。這本書的價值在於，它不僅教會瞭我“是什麼”，更教會瞭我“為什麼”和“怎麼做”，讓我能夠更自信地麵對性能挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我一直對遊戲中的物理模擬情有獨鍾，從簡單的剛體動力學到復雜的布料模擬，都讓我著迷。然而，要自己實現一個穩定且高效的物理引擎，是一項艱巨的任務。《遊戲編程算法與技巧》這本書，在物理模擬的部分，可以說是讓我大開眼界。書中對歐拉積分、龍格-庫塔方法等數值積分方法的講解，讓我對如何模擬物體的運動軌跡有瞭清晰的認識。我之前一直覺得碰撞檢測很復雜，但書中將各種碰撞檢測算法（如 GJK、EPA）的原理和實現過程都詳細地解釋瞭，並且還探討瞭如何處理碰撞響應，這讓我對物理世界的交互有瞭更深的理解。此外，書中關於約束求解、關節模擬的章節，也為我構建更復雜的物理交互係統提供瞭寶貴的指導。我尤其喜歡書中關於如何優化物理計算，減少計算量，提高模擬效率的討論，這對於在實時遊戲中實現逼真的物理效果至關重要。這本書的講解嚴謹而富有條理，讓我能夠從基礎概念一步步深入到復雜的算法實現，並且提供瞭大量實用的代碼示例，讓我感覺自己離掌握更高級的物理模擬技術又近瞭一步。

評分☆☆☆☆☆

東西很不錯 非常的喜歡

評分☆☆☆☆☆

遊戲編程算法與技巧 好好看看

評分☆☆☆☆☆

。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

這本書看著還可以的樣子

評分☆☆☆☆☆

據說是一本好書，最近買瞭一大堆書，慢慢看。可以的，無聊用來隨便看看

評分☆☆☆☆☆

好！

評分☆☆☆☆☆

圖書活動很給力！！囤瞭很多。

評分☆☆☆☆☆

正版，便宜

評分☆☆☆☆☆

挺不錯的，下次還要再來哈