离散仿真引擎基础-作业与练习

前言

这是中山大学数据科学与计算机学院2019年3D游戏编程与设计的第二次作业
所有项目与代码已上传至github当中，欢迎大家访问。
github个人主页: https://starashzero.github.io
3D游戏编程与设计主页: https://starashzero.github.io/3DGameDesign
本次作业项目地址: https://github.com/StarashZero/3DGameDesign/tree/master/hw2

1、简答题【建议做】

解释游戏对象（GameObjects）和资源（Assets）的区别与联系。
答:

区别:
- 游戏对象：对象是具有一定属性与功能的事物的实体化。游戏对象就是在游戏过程中承担一部分职能并携带一定属性的组件，例如游戏角色、怪物、BOSS、地形等等。
- 资源: 资源是由我们预先准备好的素材，在创作游戏时可以直接迁移、重复使用。
联系:
资源可以作为游戏对象创建的模板或者一部分，而游戏对象可以被保存为资源以重复使用。

下载几个游戏案例，分别总结资源、对象组织的结构（指资源的目录组织结构与游戏对象树的层次结构）
答:

资源目录结构
从爱给网上下载了BananaClicker的游戏源码，点开可以看到如下
因资源目录当中包括场景(Scenes)、动画(Animations)、预设(Prefabs)、脚本(Screpts)、精灵(Sprites)等等。
资源目录可以根据实际需要进行增减，比较典型的模型、材料等目录。
对象组织的目录结构

对象组织的目录结构比较简单，包括摄像头、光源以及自己创建的游戏对象等，在目录中可以点开查看对象的子对象等。

编写一个代码，使用 debug 语句来验证 MonoBehaviour 基本行为或事件触发的条件

基本行为包括 Awake() Start() Update() FixedUpdate() LateUpdate()
常用事件包括 OnGUI() OnDisable() OnEnable()

答:
代码:

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Debug.Log("Start");
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Debug.Log("Update");
    }

    private void Awake()
    {
        Debug.Log("Awake");
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        Debug.Log("FixedUpdate");
    }

    private void LateUpdate()
    {
        Debug.Log("LateUpdate");
    }

    private void OnGUI()
    {
        Debug.Log("OnGUI");
    }

    private void OnDisable()
    {
        Debug.Log("OnDisable");
    }

    private void OnEnable()
    {
        Debug.Log("OnEnable");
    }

运行时输出:

查找脚本手册，了解 GameObject，Transform，Component 对象

分别翻译官方对三个对象的描述（Description）
答:
- GameObject: Unity场景中所有实体的基类
- Transform: 物体的位置，选择角度及比例
- Component: 所有附加在GameObject上的事物的基类
描述下图中 table 对象（实体）的属性、table 的 Transform 的属性、 table 的部件
- 本题目要求是把可视化图形编程界面与 Unity API 对应起来，当你在 Inspector 面板上每一个内容，应该知道对应 API。
- 例如：table 的对象是 GameObject，第一个选择框是 activeSelf 属性。
  答:
  
  table的对象是GameObject
  属性:
  第一行: 左边选择框的属性是activeSelf, 中间文本框是对象的名称，右边选择框的属性是static
  第二行: 左边为Tag属性，可以对对象进行标记状态，右边为Layer，可以选择对象的框架
  第三行: 为预设属性
  Transform:
  第一行: 为位置，设置对象的x、y、z坐标
  第二行: 为旋转角度，设置对象关于x、y、z轴的旋转角度
  第三行: 为比例，设置对象长宽高的大小
  部件:
  部件包括Transform、Cube等，可以通过Add Component进行增加

用 UML 图描述三者的关系（请使用 UMLet 14.1.1 stand-alone版本出图）

整理相关学习资料，编写简单代码验证以下技术的实现：

查找对象
查找Sun对象代码:

  GameObject findSun = GameObject.Find("Sun");
  if (findSun != null)
      Debug.Log("Sun exited!");

添加子对象
创建新对象代码

      GameObject newObj = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
      newObj.transform.position = new Vector3(0, 1, 0);
      newObj.transform.parent = this.transform;

遍历对象树
遍历对象树代码(先序遍历):

      void overChild(Transform root)
      {
          Debug.Log(root.name);
          foreach (Transform child in root.transform)
          {
              overChild(child);
          }
      }

清除所有子对象
清除子对象代码:
```
      foreach (Transform child in this.transform)
      {
          Destroy(child.gameObject);
      }
```
资源预设（Prefabs）与对象克隆 (clone)
- 预设（Prefabs）有什么好处？
  预设有利于资源重用，减少工作量。当我们需要重复用到一个对象或者需要重复用到一组数据时，我们可以预设一个对象作为模板承担相同的属性，就可以很方便的重复使用这个对象了。
- 预设与对象克隆 (clone or copy or Instantiate of Unity Object) 关系？
  预设当中产生的对象与预设的对象是联系的，当修改预设时，它产生出来的对象也会被修改。
  而克隆中，母体和子体是独立的，相互不干扰。
- 制作table预制，写一段代码将table预制资源实例化成游戏对象
  将物体移动至下方Asserts当中生成预设体，再将预设体移回对象目录中生成游戏对象
  
  修改预设体的属性，如图将立方体变为柱体
  
  可以看到所有生成的子对象都自动变成柱体了
  
  2、编程实践，小游戏
游戏内容：井字棋或贷款计算器或简单计算器等等
技术限制：仅允许使用 IMGUI 构建 UI
作业目的：
- 了解 OnGUI() 事件，提升 debug 能力
- 提升阅读 API 文档能力

为了减少篇幅，请移步另一篇博客unity实现井字棋小游戏
项目地址: https://github.com/StarashZero/3DGameDesign/tree/master/hw2

3、思考题【选做】

微软 XNA 引擎的 Game 对象屏蔽了游戏循环的细节，并使用一组虚方法让继承者完成它们，我们称这种设计为“模板方法模式”。

为什么是“模板方法”模式而不是“策略模式”呢？
答:
模板方法更接近于一项规则，为程序的算法规定一套流程也就是模板，代码需要遵循这个模板来编写，通过修改流程每个部分内部的实现来改变功能。
而策略模式更强调的是内部变化与外部的分离，及内部的修改不会影响到外部其他部分的功能。

将游戏对象组成树型结构，每个节点都是游戏对象（或数）。

尝试解释组合模式（Composite Pattern / 一种设计模式）.
答:
组合模式描述了一组被作为一个单一实例来统一对待的对象，目的是将具有相似特征的对象组合在一起形成”部分-整体”的层次结构，使得它们被组合成树结构。组合模式使得客户端可以将一组对象统一的处理。
使用 BroadcastMessage() 方法，向子对象发送消息。你能写出 BroadcastMessage() 的伪代码吗?
伪代码:
```
      void BoradcastMessage(string message){
          foreach (child of this){
              if (child.hasFunction(message))
                  child.stringToFunction(message);
          }
      }
```
一个游戏对象用许多部件描述不同方面的特征。我们设计坦克（Tank）游戏对象不是继承于GameObject对象，而是 GameObject 添加一组行为部件（Component）。
这是什么设计模式？
桥接(Bridge)模式
为什么不用继承设计特殊的游戏对象？
1. 过多的继承容易导致类与类之间结构混乱。
2. 使用桥接模式更有利于同一各组件的接口，统一管理不同类相同行为组件的属性，又不会导致组合爆炸。
3. 桥接模式中，当部分功能被修改时，不会影响到外部其他部件的功能。

离散仿真引擎基础-作业与练习

前言

1、简答题【建议做】

2、 编程实践，小游戏

3、思考题【选做】

2、编程实践，小游戏