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项目概况
项目名称:圣杯战争 项目介绍:实现一个游戏的英雄系统、战斗系统、装备系统、技能系统等,可模拟游戏从者间的相互对抗
游戏背景
圣杯战争是 TYPE-MOON 出品的《Fate/stay night》和《Fate/Zero》等 Fate 系列作品中出现的概念。广义上的圣杯战争,就是围绕着能实现持有者心愿的「圣杯」的争夺战。 本项目还原了这一概念,七名御主(Master,即玩家)操纵自己的从者(Servant)互相战斗,最后一名幸存的从者及其御主赢得胜利,获得圣杯。
需求分析
- 项目任务书中直接要求实现英雄系统、战斗系统、装备系统。
- 一个完整的游戏系统中,除上述系统之外,不可避免的还要包含技能系统,包括英雄主动使用的主动技能,和战斗时自动触发的被动技能。
- 为游戏的可玩性、竞技性,增加 Buff/DeBuff 机制。
实现思路
从者
一开始有想过给从者加很多参数:暴击、格挡、闪避、命中……甚至包含一个根据经验值自动成长的属性系统。然而,这样过于复杂的系统,很难去平衡属性之间的数值平衡,也是没有必要的。例如,闪避过高会拖慢游戏的节奏,而暴击过高又容易使游戏失衡。 作为补充,设计了多样的宝具系统和 Buff/DeBuff 机制。如果要追求暴击、闪避、吸血之类的属性可以设计成宝具的被动技能或者 Buff/DeBuff。
从者(Servant)是 TYPE-MOON 世界观中的魔术现象。死后升格为超越人的存在的英雄之魂被称为「英灵」,他们通过仪式被召唤到现世,成为可以被使役的存在,即为「从者」。通常情况下召唤出的从者只是英灵本体的分身,完成任务后便会消失返回英灵之座。
设计的从者类class Servant
包含属性见下表。
变量名 | 作用 | 备注 |
---|---|---|
NAME | 表示从者名称 | 仅在初始化时赋值 |
HP | 表示血量,范围[0,100],0 表示从者死亡 | 调用接口函数addHP() 时,超出范围的生命值会被自动修正到上下界;某些 Buff/DeBuff 会对返回值产生影响(例如【必灭】,生命值回复效果减少一半,向上取整) |
NP | 表示能量,发动宝具主动技能的需要消耗的必要属性,范围[0,100] | 调用接口函数addNP() 时,超出范围的能量值会被自动修正到上下界;某些 Buff/DeBuff 会对返回值产生影响(同上) |
ATK | 表示攻击,造成伤害的必要属性 | 调用接口函数getATK() 时,某些 Buff/DeBuff 会对返回值产生影响(同上) |
DEF | 表示防御,攻击属性的抗性 | 调用接口函数getDEF() 时,某些 Buff/DeBuff 会对返回值产生影响(例如【破魔】,防御降低 10%) |
CLOCK | 表示生物钟,用于计算技能冷却、宝具充能、BUFF 持续时间 | |
BUFF | BUFF 池,存储被附加的增益状态以及对应的持续时间 | |
DEBUFF | DEBUFF 池,存储被附加的减益状态以及对应的持续时间 | |
BAR | 装备栏,用于存储宝具的指针 | 由于装备栏中存储了宝具的指针,因此禁用了Servant 类的拷贝操作和赋值操作 |
宝具
设计一个新从者,只需要设计他的一件专属宝具,即可带来属性、技能、装备的多样化。
宝具,是 Servant 所持有的武装、象征、绝招,被称为「贵い幻想(尊贵的幻想,Noble Phantasm)」。
设计的宝具基类class NoblePhantasm
包含如下特点:
- 装备时可为从者带来属性增益,脱下装备时减少相应增益。
- 可由从者使用主动技能。
- 战斗时自动触发被动技能。
目前代码中已经派生的宝具类见下表。
宝具 | 被动技能 | 主动技能 | 属性加成 |
---|---|---|---|
誓约胜利之剑 | 远离尘世的理想乡:触发时回复 1 点 HP | 魔力放出:消耗所有 NP 并按比例对对手造成伤害 | |
王之财宝 | 全属性+30 | ||
炽天覆七重圆环 | 免疫低于 7 的伤害 | ||
十二试炼 | 每三次触发获得一层试炼,最多 11 层;每层试炼抵抗一点致命伤害 | ||
万戒必破之符 | 高速神言:触发时回复 5 点 NP | 造成伤害并清除增益效果 | |
穿刺死棘之枪 | 造成伤害,10%触发【逆转因果:99 点额外伤害】 | ||
破魔红蔷薇&必灭黄蔷薇 | 造成伤害,随机给对手附加 Debuff【破魔】【必灭】之一 |
本次大作业暂时只实现以上 7 件宝具。事实上,要加入新的宝具,只需增加一个class NoblePhantasm
的派生类即可,详见NoblePhantasm.cpp
中的具体实现。
sequenceDiagram
从者->>宝具:构造一个新的宝具对象
宝具-->>从者:产生属性增益
从者->>宝具:加入装备栏
从者->>宝具:使用主动技能,触发被动技能
从者->>宝具:脱下宝具
宝具-->>从者:去除属性增益
从者->>宝具:delete对应指针
战斗
单次战斗,定义成一名从者对另一从者使用某个宝具的主动技能。 特别地,当这件宝具没有自定义的主动技能时,将调用宝具基类的主动技能(普通攻击)。
战斗的流程如下(参见下面的时序图):
- 攻方从者触发 Buff、宝具被动。
- 受方从者触发 Buff、宝具被动。
- 攻方发动宝具对受方造成伤害和效果。
- 攻方宝具被动、Buff 结算。
- 受方宝具被动、Buff 结算。
sequenceDiagram
攻方从者-->>攻方宝具:触发被动
受方从者-->>受方宝具:触发被动
攻方从者->>攻方宝具:发动主动技能
攻方宝具->>受方从者:造成伤害和效果
攻方宝具-->>攻方从者:被动结算
受方宝具-->>受方从者:被动结算
攻方从者-->>攻方从者:属性结算
受方从者-->>受方从者:属性结算
Buff/DeBuff
Buff 池的代码实现使用了
map<string,int>
,来保存 Buff 和对应的结束时间。查找/插入一个 Buff 的时间复杂度为 O(logN),其中 N 为 Buff 池中 Buff 的数量。
- Buff/DeBuff 机制的实现依赖于 Buff 池。
- 战斗中 Buff 的触发早于宝具被动触发;结算晚于宝具被动结算。
目前代码中已经实现的 Buff/DeBuff 见下表。
名称 | 类别 | 效果 |
---|---|---|
必灭 | DeBuff | HP 回复效果降低 50%,向上取整 |
破魔 | DeBuff | 战斗时防御为真实值的 90% |
防御增益(懒得取名了,下同) | Buff | 战斗时防御值为真实值的 110%,与【破魔】可叠加,效果为真实防御值的 99% |
攻击增益 | Buff | 同【防御增益】 |
攻击减益 | DeBuff | 同【破魔】 |
能量回复减益 | DeBuff | 同【必灭】 |
增益免疫 | DeBuff | Buff 附加抗性 |
减益免疫 | Buff | 同【增益免疫】 |
本次大作业暂时只实现以上 8 个 Buff。事实上,要加入新的 Buff,只需在class Servant
中对应函数位置增加代码即可,详见Servant.cpp
中的具体实现。
sequenceDiagram
Buff->>从者:持续时间
从者-->>从者:计算Buff消失时间
从者->>Buff池:加入Buff池
Buff池-->>Buff池:检查是否已经存在此Buff或免疫抗性\n若存在则判断是否覆盖\n否则直接加入
flowchart TB
st1[外部查询/修改从者属性]
op1[查询Buff/DeBuff池]
cond1[是否有相关Buff/DeBuff]
cond2[是否在生效时间内]
e[查询/修改属性]
op2[Buff/DeBuff生效]
st1-->op1
op1-->cond1
cond1--yes-->cond2
cond1--no-->e
cond2--no-->e
cond2--yes-->op2-->e
代码测试
文件夹中main.cpp
中保存了一段用于测试的代码,运行后得到如下输出,符合预期:
【阿尔托莉雅】装备宝具【誓约胜利之剑】
【库丘林】装备宝具【穿刺死棘之枪】
【库丘林】装备宝具【破魔红蔷薇&必灭黄蔷薇】
【卫宫】装备宝具【王之财宝】
【卫宫】装备宝具【炽天覆七重圆环】
【美狄亚】装备宝具【万戒必破之符】
【赫拉克勒斯】装备宝具【十二试炼】
【阿尔托莉雅】当前状态:
【HP:100】【NP:100】
【ATK:100】【DEF:100】
【宝具】:【誓约胜利之剑】
【Buff】:
【DeBuff】:
【库丘林】对【阿尔托莉雅】释放宝具【破魔红蔷薇】,附加3回合DeBuff【破魔】,造成伤害【38】
【卫宫】对【赫拉克勒斯】造成伤害【40】
【赫拉克勒斯】对【卫宫】造成伤害【3】
【卫宫】发动宝具【炽天覆七重圆环】,免疫本次不高于【7】的伤害
【阿尔托莉雅】对【赫拉克勒斯】释放宝具【誓约胜利之剑】,造成伤害【50】
【赫拉克勒斯】对【阿尔托莉雅】造成伤害【43】
【阿尔托莉雅】当前状态:
【HP:21】【NP:0】
【ATK:100】【DEF:90】
【宝具】:【誓约胜利之剑】
【Buff】:
【DeBuff】:【破魔】
【美狄亚】对【美杜莎】释放宝具【万戒必破之符】,造成伤害【0】,并清除所有增益效果
【卫宫】对【赫拉克勒斯】造成伤害【40】
【赫拉克勒斯】发动宝具【十二试炼】,成功续命,剩余试炼数【0】
【库丘林】对【卫宫】释放宝具【穿刺死棘之枪】,造成伤害【8】,逆转因果,造成【99】点额外伤害!
【卫宫】死亡
【美狄亚】NP不足
代码接口
仅给出对应头文件,具体实现参照对应的 cpp 文件。
以下所有代码均写在namespace wk
中,避免命名冲突。
WkRandom.h
实现一个自用的伯努利概率分布函数。根据编译器版本不同,自动选择调用<random>
库(C++11 以上)或rand()
函数实现。前者的准确度要高于后者。
bool getRand(double p);//产生随机数0/1,概率期望值为p
Servant.h
class Servant
{
public:
Servant(const std::string NAME):
NAME(NAME),
HP(100),
NP(0),
ATK(100),
DEF(100),
CLOCK(0) {}
~Servant();//要释放装备指针
std::string getName();
void print();//输出当前状态
//下为属性相关函数会受(De)Buff影响
int getHP();
void addHP(int,bool buff=1);//修改血量,超过上限100或下限0时自动修正
int getNP();
void addNP(int,bool buff=1);//修改能量,超过上限100或下限0时自动修正
int getATK();
void addATK(int);
int getDEF();
void addDEF(int);
//下为Buff/DeBuff相关
int getClock();//外界不允许修改人物技能时钟,没有set/add函数
bool hasBuff(const std::string&);
bool hasDeBuff(const std::string&);
void addBuff(const std::string&,int,bool buff=1);//附加持续时间t的Buff
void addDeBuff(const std::string&,int,bool buff=1);//附加持续时间t的DeBuff
void clearBuff();
void clearDeBuff();
//下为宝具/技能相关
void equip(NoblePhantasm*);//装备宝具(到装备栏最后)
void sold();//出售(最后一件)宝具
void swapBar(int,int);//交换装备栏中宝具的次序
void pre();//触发宝具被动
void pos();//宝具被动结算
void attack(Servant &defender,int k);//发动宝具k攻击敌方,k非法时退出
private:
const std::string NAME;
int HP,//血量
NP,//能量
ATK,//攻击力
DEF,//防御力
CLOCK;//记录人物时钟
std::map<std::string,int> BUFF,DEBUFF;//Buff、DeBuff池
std::vector<NoblePhantasm*> BAR;//装备栏
Servant(const Servant&);//禁用拷贝构造函数
Servant& operator=(const Servant&);//禁用赋值函数
};
NoblePhantasm.h
实现了一个宝具基类 NoblePhantasm,并派生了七种各有特色的宝具类,其特性见代码注释。
class NoblePhantasm//宝具基类
{
public:
virtual std::string getName()=0;//纯虚函数,每件宝具都要有自己的名字
virtual bool buy(Servant &user);//虚函数,装备宝具时的属性增益
virtual bool sold(Servant &user);//虚函数,脱下宝具时的属性消减
virtual bool act(Servant &attacker,Servant &defender);//虚函数,主动发动的技能
virtual void pre(Servant &user) {} //虚函数,战斗前触发被动
virtual void pos(Servant &user) {} //虚函数,战斗后被动结算
virtual ~NoblePhantasm() {} //虚函数,析构函数需要用虚函数
};
class Excalibur:public NoblePhantasm
{
public:
std::string getName();//誓约胜利之剑
bool act(Servant &attacker,Servant &defender);//消耗自身所有NP并造成一定比例伤害
void pre(Servant &user);//【远离尘世的理想乡】回复1点HP
};
class GateOfBabylon:public NoblePhantasm
{
public:
std::string getName();//王之财宝
bool buy(Servant &user);//无技能宝具,全属性加成30
bool sold(Servant &user);
};
class LawAias:public NoblePhantasm
{
public:
std::string getName();//炽天覆七重圆环
void pre(Servant &user);//免疫低于7的伤害
void pos(Servant &user);
private:
int hp;//触发被动时记录血量,结算时伤害低于7则回复
};
class GodHand:public NoblePhantasm
{
public:
GodHand():mp(0),last(0) {}
std::string getName();//十二试炼
void pos(Servant &user);//三回合充能一次,每层充能抵抗一点致命伤害,至多11层
private:
int mp,last;//充能层数,前一次充能时间
};
class RuleBreaker:public NoblePhantasm
{
public:
std::string getName();//万戒必破之符
bool act(Servant &attacker,Servant &defender);//主动技能:造成伤害&消除增益效果
void pre(Servant &user);//被动技能【高速神言】:NP恢复速度增加
};
class GaeBolg:public NoblePhantasm
{
public:
std::string getName();//穿刺死棘之枪
bool act(Servant &attacker,Servant &defender);//低NP消耗&&造成伤害&概率附加99点额外伤害
};
class GaeDeargBuidhe:public NoblePhantasm
{
public://【破魔】弱化防御;【必灭】弱化治疗
std::string getName();//破魔红蔷薇&必灭黄蔷薇
bool act(Servant &attacker,Servant &defender);//为对手附加Debuff【破魔】【必灭】之一
};