遊戲編程算法與技巧 9787121276453 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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Sanjay Madhav，劉瀚陽 著

圖書標籤:

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

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121276453

商品編碼：30143062518

包裝：平裝

齣版時間：2016-10-01

圖書基本信息
圖書名稱	遊戲編程算法與技巧	作者	Sanjay Madhav,劉瀚陽
定價	89.00元	齣版社	電子工業齣版社
ISBN	9787121276453	齣版日期	2016-10-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.4Kg

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

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，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。 　　　　劉瀚陽，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的遊戲。

目錄

目錄 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 　　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 　　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 0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 1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 2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 3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 4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

編輯推薦

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*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，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。

文摘

序言

《數字時代的魔術：軟件工程的精深與實踐》 引言：代碼之下的宏偉藍圖 在當今這個由軟件驅動的時代，信息技術如同新的電力，支撐著社會的每一個角落。然而，我們日常使用的App、操作係統乃至復雜的工業控製係統，其穩定、高效與安全，絕非偶然堆砌的代碼片段所能達成。本書深入剖析瞭構建可靠、可維護、高性能軟件係統的核心原理與實踐路徑，旨在為讀者提供一套超越具體技術棧的工程思維框架。它不是教你如何敲下特定語言的語法，而是揭示如何設計與管理那些曆經時間考驗的復雜軟件結構。 第一部分：軟件架構的基石與演進 第一章：從需求到結構：架構定義的藝術 軟件設計的起點永遠是理解“為什麼”和“為誰”服務。本章詳盡探討瞭需求分析的細微差彆，如何將模糊的用戶期望轉化為清晰、可量化的技術約束。我們將深入研究結構性約束（Non-Functional Requirements），如性能指標、可擴展性邊界、安全基綫和維護成本目標，這些約束直接塑造瞭最終的架構決策。 接著，我們將考察經典架構模式的適用性。這不僅包括廣為人知的分層架構（Layered Architecture）和客戶端-服務器模型，更側重於現代分布式係統中的事件驅動架構（EDA）與微服務架構（MSA）的權衡。重點分析瞭何時選擇單體架構的內聚性，以及何時投入微服務的復雜性以換取服務的獨立部署和技術異構性。討論瞭架構決策記錄（ADR）的重要性，確保每一次關鍵的結構性選擇都有據可查，避免“技術債務的幽靈”在未來反復齣現。 第二章：設計原則的普適性力量 軟件工程的偉大之處在於其核心原則的跨語言、跨領域的穩定性。本章聚焦於麵嚮對象設計（OOD）的五大支柱——SOLID原則的深層解讀及其在大型項目中的實際應用障礙與規避策略。 單一職責原則（SRP）：不再簡單地理解為“一個類隻做一件事”，而是深入探討其在服務邊界劃分中的應用，確保模塊耦閤度的最小化。 開放/封閉原則（OCP）：通過策略模式（Strategy Pattern）和模闆方法（Template Method Pattern）的具體案例，展示如何通過接口和抽象層實現功能的“可擴展而不易變動”。 此外，我們還將引入依賴倒置原則（DIP）在控製反轉（IoC）容器中的實際體現，並對比不同層次的抽象（如依賴注入與服務定位器）的優劣。本章強調，設計原則是指導而非僵化的教條，真正的工程智慧在於根據上下文靈活應用。 第三章：數據持久化與事務的一緻性挑戰 在數據為王的時代，如何安全、高效地存儲和檢索信息是核心難題。本章超越瞭簡單的CRUD操作，探討瞭關係型數據庫（RDBMS）的ACID特性在高並發環境下的性能瓶頸，以及CAP定理對分布式數據存儲的根本限製。 我們詳細分析瞭NoSQL數據庫的多種類型（鍵值、文檔、列式、圖）及其各自最適用的場景。特彆關注瞭最終一緻性模型下的數據同步策略，例如版本控製、衝突解決機製（如CRDTs的簡化應用）。在事務處理方麵，探討瞭兩階段提交（2PC）的局限性，並介紹瞭更具彈性的Saga模式在微服務間長事務管理中的應用，平衡瞭數據一緻性與係統可用性的矛盾。 第二部分：代碼質量與可維護性的深層修煉 第四章：測試的藝術：從單元到驗收的層級防禦 高質量的軟件離不開有效的測試策略。本章係統地構建瞭“測試金字塔”模型，並對其進行瞭現代化的審視。我們不僅關注單元測試的隔離性與速度，還探討瞭如何使用模擬（Mocking）和存根（Stubbing）技術來精確控製依賴關係，避免測試泄露實現細節。 集成測試部分聚焦於係統邊界的驗證，尤其是在涉及外部服務（如消息隊列、外部API）時，如何設計可靠的契約測試（Contract Testing）以保障服務間的通信穩定。最後，深入討論瞭行為驅動開發（BDD）的理念，如何通過清晰的業務語言（Gherkin）來橋接技術團隊與業務方，確保軟件滿足真實的業務目標。 第五章：重構的策略與勇氣 重構並非是修復Bug的藉口，而是持續優化代碼內在結構以適應變化的需求。本章提供瞭一套結構化的重構方法論。 首先，強調瞭“安全網”——強大的測試套件是進行任何大規模代碼重構的前提。接著，係統介紹瞭諸如“提取方法”、“內聯類”、“替換繼承為委托”等經典重構手法。更重要的是，本章探討瞭“壞味道”（Code Smells）的識彆係統，例如“霰彈式修改”（Shotgun Surgery）、“特長類”（Large Class），以及如何運用“絞殺者模式”（Strangler Fig Pattern）來逐步替換遺留係統，實現平滑過渡，規避“一次性重寫”的巨大風險。 第三部分：高性能與資源效率的工程實踐 第六章：並發、並行與同步的精細控製 現代計算的性能瓶頸往往齣現在資源競爭與調度上。本章深入講解瞭操作係統層麵的進程與綫程區彆，以及它們在不同計算模型中的錶現。 重點剖析瞭鎖機製（Mutex, Semaphore, ReadWriteLock）在並發編程中的應用陷阱，如死鎖（Deadlock）、活鎖（Livelock）和飢餓（Starvation）的發生條件與解除策略。對於更高性能的需求，我們將探討無鎖數據結構（Lock-Free Data Structures）的基本原理，例如基於CAS（Compare-and-Swap）操作的實現，理解其在特定場景下帶來的性能飛躍。 第七章：係統性能的度量與調優 性能優化是一個數據驅動的過程，而非憑空猜測。本章指導讀者建立科學的性能分析體係。首先，明確延遲（Latency）與吞吐量（Throughput）的定義及其在業務場景下的優先級。 我們將介紹專業的性能剖析工具（Profilers）的使用方法，學習如何解讀CPU時間消耗、內存分配熱點和I/O等待情況。針對性地討論瞭緩存策略的設計，包括L1/L2/L3緩存的原理，以及在應用層設計分布式緩存（如Redis/Memcached）時，如何選擇恰當的淘汰策略（LRU/LFU）和一緻性哈希算法。最後，講解瞭異步I/O模型（如Reactor模式）如何從根本上提升服務器處理能力，減少綫程上下文切換的開銷。 結論：構建韌性與未來的軟件 軟件的生命周期遠超初次部署。本書的最終目標是培養一種韌性思維：設計齣能夠抵禦意外負載、快速適應需求變更並易於團隊協作維護的係統。我們迴顧瞭架構治理的重要性，強調持續的反饋循環（通過監控、日誌和度量）是維持係統健康與演進的生命綫。掌握這些工程的深層原理，是每一位追求卓越的軟件工程師的必修課。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是“豁然開朗”。我之前在編寫一些需要大量計算的係統時，總是會遇到性能問題，優化起來也是大海撈針。這本書就像是一位經驗豐富的導師，耐心地為我指明瞭方嚮。它在講解數據結構和算法時，不僅僅是羅列瞭時間復雜度和空間復雜度，更重要的是結閤瞭遊戲開發的實際場景，例如如何選擇閤適的數據結構來存儲大量的遊戲對象，如何優化查找和插入操作，以及如何通過算法來減少不必要的計算。我特彆喜歡書中關於隨機數生成和優化的部分，這對於許多需要隨機性的遊戲類型至關重要，而書中提供的各種技巧和算法，能夠幫助我生成更自然、更公平的隨機結果，並且避免一些常見的陷阱。此外，對於物理引擎的介紹，也讓我對遊戲中的運動和交互有瞭更深刻的理解，不再是憑感覺去實現，而是有瞭更科學的依據。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來瞭一次意想不到的發現之旅。我原本是抱著學習一些“拿來就能用”的小技巧的心態去翻閱的，但沒想到，它引導我深入到瞭許多遊戲開發的核心原理。我印象最深刻的是關於路徑尋找的章節，它不僅僅是介紹瞭A算法，還對Dijkstra算法、BFS等進行瞭深入對比，並闡述瞭它們各自的優缺點以及適用的場景。我之前一直覺得尋路就是一個黑盒，但現在我明白瞭其中的精妙之處，能夠根據不同的遊戲需求選擇最閤適的算法。而且，書中對於AI行為的模擬，例如有限狀態機（FSM）和行為樹（Behavior Tree）的講解，也讓我耳目一新。它不是簡單地羅列概念，而是通過構建不同角色的行為邏輯，展示瞭這些技術如何賦予遊戲角色生命力。我曾經在設計一些NPC的行為時感到力不從心，這本書為我提供瞭很多寶貴的思路和框架，讓我的遊戲角色不再是呆闆的機器，而是有瞭更豐富的錶情和更智能的反應。

评分☆☆☆☆☆

這是一本讓我受益匪淺的書，它在很多我曾經認為“難以逾越”的領域，都為我打開瞭新的大門。我曾經對如何在遊戲中實現復雜的AI行為感到束手無策，但這本書的講解，從基礎的決策樹到更高級的博弈論應用，都讓我有瞭全新的認識。它不僅僅是講解瞭算法，更重要的是展示瞭如何將這些算法融入到遊戲的設計中，從而創造齣更有趣、更有挑戰性的遊戲體驗。我尤其喜歡它關於模擬和生成部分的內容，例如如何生成逼真的地形、如何模擬復雜的粒子係統，以及如何創建動態的遊戲世界。這些技術不僅讓遊戲畫麵更加豐富多彩，也讓遊戲的玩法充滿瞭無限可能。這本書讓我意識到，遊戲編程不僅僅是技術的堆砌，更是創造力的展現，而這些算法和技巧，正是實現這些創意的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，可以說是及時雨。我一直對如何在遊戲中實現流暢的動畫和逼真的角色動作感到睏惑，但這本書提供瞭一些我從未接觸過的巧妙解決方案。它在關於插值和麯綫的章節中，詳細講解瞭綫性插值、貝塞爾麯綫等在動畫製作中的應用，並且給齣瞭如何根據不同的需求來調整麯綫的形狀，從而達到想要的動畫效果。我之前總是覺得動畫製作是個比較“藝術化”的領域，但這本書讓我看到瞭其中蘊含的嚴謹的數學原理和算法。另外，關於視錐剔除和遮擋剔除的講解，也讓我受益匪淺。我一直知道這些技術可以提高渲染效率，但書中對它們原理的剖析，以及如何根據場景的特點來選擇和實現，讓我對如何優化遊戲的圖形性能有瞭更具體的概念。現在，我再也不用擔心因為場景復雜而導緻遊戲卡頓瞭，因為我知道如何有效地剔除那些不需要渲染的物體。

评分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我眼前一亮，完全顛覆瞭我之前對遊戲編程的認知。我一直以為遊戲開發就是寫寫代碼，實現一些炫酷的特效，但這本書讓我看到瞭背後更深層次的邏輯和藝術。它並沒有像許多教材那樣枯燥地堆砌理論，而是通過大量生動形象的例子，將那些看似高深莫測的算法和技巧，變得通俗易懂。我特彆喜歡它在講解每個算法時，都會追溯到其産生的曆史背景和解決的實際問題，這讓我不再是死記硬背，而是真正理解瞭“為什麼”要這麼做。書中的插圖和圖錶也做得非常用心，很多復雜的概念通過可視化呈現，瞬間就清晰明瞭瞭。我以前在處理一些性能瓶頸的時候總是束手無策，感覺自己像個無頭蒼蠅，但看完這本書，我學會瞭如何去分析問題的根源，並且有瞭係統性的解決思路。例如，它關於碰撞檢測的講解，從基礎的AABB到更高級的OBB，再到四叉樹和八叉樹的應用，每一步都講解得細緻入微，並且給齣瞭實際的代碼實現，我迫不及待地想把這些應用到我自己的項目中。