このプログラムは最適化を全く行っていないので，動作は遅い．もし，諸君が中間試験以
降，作成するプログラムの参考にするならば，最適化を図った方が良いだろう．
1 #include <stdio.h>
2 #include <GL/glut.h>
3 #include <math.h>
4 #include <stdlib.h>
5 #include <time.h>
6
7 #define H_WIN 400 // ウィンドウの幅
8 #define W_WIN 300 // ウィンドウの高さ
9
10 #define W2_HODAI 10 // 砲台の横幅の半分
11 #define H_HODAI 15 // 砲台の上面のy座標
12 #define L_HODAI 5 // 砲台の下面のy座標
13 #define L_E_BEAM 20 // 防衛軍のビームの長さ
14 #define V_E_BEAM 1.5 // 防衛軍のビームの速度
15 #define N_E_BEAM 1 // 防衛軍のビームの画面上の最大数
16
17 #define L_I_BEAM 10 // インベーダー軍のビームの長さ
18 #define V_I_BEAM 0.8 // インベーダー軍のビームの速度
19 #define P_I_BEAM 500 // インベーダー軍のビームの初期発射確率
20
21 #define N_I_BEAM 20 // インベーダー軍のビームの画面上の最大数
22 #define NXIV 9 // インベーダー軍の列の数
23 #define NYIV 4 // インベーダー軍の行の数
24 #define V_INVADER 0.1 // インベーダー軍の速度
25
26 #define NOT_DECIDE 0
27 #define INVADER 1
28 #define HUMAN 2
29
30 //---- プロトタイプ宣言 -----
31 void initialize(void); // 初期化
32
33 void draw(void); // 図を描く
34 void draw_result(void); // 結果表示
35 void draw_hodai(void); // 防衛軍の砲台の描画
36 void draw_e_beam(void); // 防衛軍のビームの描画
37 void draw_i_beam(void); // インベーダー軍のビームの描画
38 void draw_invader(void); // インベーダー軍の描画
39
40 void change_state(void); // 状態変化に関する処理
41 void state_e_beam(void); // 防衛軍のビームの状態変化
42 void state_invader(void); // インベーダー軍の状態変化
43 void state_i_beam(void); // インベーダー軍のビーム状態変化
44
45 void mouse_xy(int x, int y);
46 void shoot(unsigned char key, int x, int y); // 防衛軍ビーム発射
47
48 void resize(int w, int h); // サイズの調整
49 void set_color(void); // 塗りつぶし色の設定
50
51 //---- グローバル変数 -------
52 double xc = 100.0; // マウスのx座標
53
54 typedef struct{
55 unsigned char status; // 0:dead 1:alive
56 double x, y; // 中心座標
57 }invader;
58
59 invader invd[NXIV][NYIV]; // インベーダー
60 int alive_inv=NXIV*NYIV; // 生きているインベーダーの数
61 double inv_vx=V_INVADER; // インベーダーの横方向の速度
62
63
64 typedef struct{
65 char status; // 0:格納庫 1:砲台の上 2:移動中
66 double x; // ビームのx座標
67 double y0, y1; // ビームのy座標 y0:先頭 y1:最後尾
68 double vy; // ビームの速度
69 }beam;
70
71 beam e_beam[N_E_BEAM]; // 地球防衛軍のビーム
72 beam *p_e_beam1; // 地球防衛軍の次に発射可能なビーム
73 beam i_beam[N_I_BEAM]; // インベーダー軍のビーム
74
75 int winner = NOT_DECIDE;
76 char *win="You won a game.";
77 char *lost="You lost a game.";
78 //====================================================================
79 // main関数
80 //====================================================================
81 int main(int argc, char *argv[])
82 {
83
84 initialize();
85 glutInitWindowPosition(100,200); // 初期位置(x,y)指定
86 glutInitWindowSize(W_WIN,H_WIN); // 初期サイズ(幅，高さ)指定
87 glutInit(&argc, argv); // GLUT 初期化
88 glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE); // 表示モードの指定
89 glutCreateWindow("space invader modoki"); // windowをタイトルを付けてを開く
90 glutDisplayFunc(draw); // イベントにより呼び出し
91 glutReshapeFunc(resize); // サイズ変更のときに呼び出す関数指定
92 glutIdleFunc(change_state); // 暇なときに実行(状態の変化)
93 glutPassiveMotionFunc(mouse_xy); // マウスイベント(砲台の移動)
94 glutKeyboardFunc(shoot); // キーボードイベント(ビームを発射)
95 set_color(); // 塗りつぶす色指定
96 glutMainLoop(); // GLUTの無限ループ
97
98 return 0;
99 }
100
101 //====================================================================
102 // 初期化
103 //====================================================================
104 void initialize(void)
105 {
106 int i, j;
107
108 srand((unsigned int)time(NULL)); // 乱数を発生させるため
109
110 for(i=0; i<N_E_BEAM; i++){
111 e_beam[i].status=0;
112 e_beam[i].y0=H_HODAI+L_E_BEAM;
113 e_beam[i].y1=H_HODAI;
114 e_beam[i].vy=0.0;
115 }
116
117 e_beam[0].status=1; // 砲台にのせる
118 p_e_beam1=&e_beam[0];
119
120 for(i=0; i<N_I_BEAM; i++){
121 i_beam[i].status = 0;
122 i_beam[i].y0 = 0;
123 i_beam[i].y1 = 0;
124 i_beam[i].vy = V_I_BEAM;
125 }
126
127 for(i=0; i<NXIV; i++){
128 for(j=0; j<NYIV; j++){
129 invd[i][j].status=1;
130 invd[i][j].x = 20*(i+1); // x,yとも20ピクセル間隔
131 invd[i][j].y = H_WIN - NYIV*20+10+20*j;
132 }
133 }
134 }
135
136
137 //====================================================================
138 // 図を描く
139 //====================================================================
140 void draw(void)
141 {
142 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
143
144 if(winner != NOT_DECIDE) draw_result();
145
146 draw_hodai(); // 砲台を描く関数呼び出し
147 draw_e_beam(); // 地球防衛軍のビームを描く関数の呼び出し
148 draw_i_beam(); // インベーダー軍のビームを描く関数の呼び出し
149 draw_invader(); // インベーダーを描く関数の呼び出し
150
151 glutSwapBuffers(); // 描画
152 }
153
154
155 //====================================================================
156 // 勝者の表示
157 //====================================================================
158 void draw_result(void)
159 {
160 int i=0;
161
162 glColor3d(0.0, 1.0, 0.0);
163
164 if(winner==HUMAN){
165 while(win[i]!='\0'){
166 glRasterPos2i(50+15*i,100);
167 glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_24,win[i]);
168 i++;
169 }
170 }else if(winner==INVADER){
171 while(lost[i]!='\0'){
172 glRasterPos2i(50+15*i,100);
173 glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_24,lost[i]);
174 i++;
175 }
176 }
177 }
178
179
180 //====================================================================
181 // 地球防衛軍の砲台の描画
182 //====================================================================
183 void draw_hodai(void)
184 {
185 glColor3d(0.5, 1.0, 0.5); // 線の色指定(RGB)
186 glBegin(GL_POLYGON);
187 glVertex2d(xc-W2_HODAI, L_HODAI);
188 glVertex2d(xc+W2_HODAI, L_HODAI);
189 glVertex2d(xc+W2_HODAI, H_HODAI);
190 glVertex2d(xc-W2_HODAI, H_HODAI);
191 glEnd();
192 }
193
194
195 //====================================================================
196 // 地球防衛軍のビーム砲の描画
197 //====================================================================
198 void draw_e_beam(void)
199 {
200 int i;
201
202 for(i=0;i<N_E_BEAM;i++){
203 if(e_beam[i].status != 0){
204 glColor3d(1.0, 0.0, 0.0); // 線の色指定(RGB)
205 glBegin(GL_LINES);
206 glVertex2d(e_beam[i].x, e_beam[i].y0);
207 glVertex2d(e_beam[i].x, e_beam[i].y1);
208 glEnd();
209 }
210 }
211 }
212
213
214 //====================================================================
215 // インベーダー軍のビームの描画
216 //====================================================================
217 void draw_i_beam(void)
218 {
219 int i;
220
221 for(i=0; i<N_I_BEAM; i++){
222 if(i_beam[i].status == 2){
223 glColor3d(0.0, 0.0, 1.0); // 線の色指定(RGB)
224 glBegin(GL_LINES);
225 glVertex2d(i_beam[i].x, i_beam[i].y0);
226 glVertex2d(i_beam[i].x, i_beam[i].y1);
227 glEnd();
228 }
229 }
230 }
231
232
233 //====================================================================
234 // インベーダー軍の描画
235 //====================================================================
236 void draw_invader(void)
237 {
238 int i, j; // インベーダーのi列j行
239
240 for(i=0; i<NXIV; i++){
241 for(j=0; j<NYIV; j++){
242 if(invd[i][j].status==1){ // 生きているインベーダーのみを描く
243
244 //------ 胴体 ----------------------
245 glColor3d(1.0, 1.0, 1.0);
246 glBegin(GL_POLYGON);
247 glVertex2d(invd[i][j].x-8, invd[i][j].y);
248 glVertex2d(invd[i][j].x-3, invd[i][j].y-4);
249 glVertex2d(invd[i][j].x+3, invd[i][j].y-4);
250 glVertex2d(invd[i][j].x+8, invd[i][j].y);
251 glVertex2d(invd[i][j].x+3, invd[i][j].y+4);
252 glVertex2d(invd[i][j].x-3, invd[i][j].y+4);
253 glEnd();
254
255 //------- 手 足 触覚 -----------------------
256 glBegin(GL_LINES);
257 glVertex2d(invd[i][j].x-7, invd[i][j].y); // 左手
258 glVertex2d(invd[i][j].x-7, invd[i][j].y+6);
259 glVertex2d(invd[i][j].x+7, invd[i][j].y); // 右手
260 glVertex2d(invd[i][j].x+7, invd[i][j].y+6);
261 glVertex2d(invd[i][j].x-4, invd[i][j].y-4); // 左足
262 glVertex2d(invd[i][j].x-6, invd[i][j].y-8);
263 glVertex2d(invd[i][j].x+4, invd[i][j].y-4); // 右足
264 glVertex2d(invd[i][j].x+6, invd[i][j].y-8);
265 glVertex2d(invd[i][j].x-2, invd[i][j].y+4); // 左触覚
266 glVertex2d(invd[i][j].x-5, invd[i][j].y+6);
267 glVertex2d(invd[i][j].x+2, invd[i][j].y+4); // 右触覚
268 glVertex2d(invd[i][j].x+5, invd[i][j].y+6);
269 glEnd();
270
271 //------- 目玉 ----------------
272 glColor3d(0.0, 0.0, 0.0);
273 glBegin(GL_POLYGON); // 左目
274 glVertex2d(invd[i][j].x-3, invd[i][j].y);
275 glVertex2d(invd[i][j].x-1, invd[i][j].y);
276 glVertex2d(invd[i][j].x-1, invd[i][j].y+2);
277 glVertex2d(invd[i][j].x-3, invd[i][j].y+2);
278 glEnd();
279 glBegin(GL_POLYGON); // 右目
280 glVertex2d(invd[i][j].x+3, invd[i][j].y);
281 glVertex2d(invd[i][j].x+1, invd[i][j].y);
282 glVertex2d(invd[i][j].x+1, invd[i][j].y+2);
283 glVertex2d(invd[i][j].x+3, invd[i][j].y+2);
284 glEnd();
285 }
286 }
287 }
288 }
289
290
291 //====================================================================
292 // リサイズ
293 // この関数は window のサイズが変化したら呼び出される
294 // 引数
295 // w:ウィンドウの幅
296 // h:ウィンドウの高さ
297 //====================================================================
298 void resize(int w, int h)
299 {
300 glLoadIdentity(); // 変換行列を単位行列に
301 gluOrtho2D(0, W_WIN, 0, H_WIN); // world座標系の範囲
302 glViewport(0, 0, w, h); // ウィンドウ座標系を指定
303 }
304
305
306 //====================================================================
307 // PCが暇なときに実行する．これが実行されると状態が変化する
308 //====================================================================
309 void change_state(void)
310 {
311
312 if(winner == NOT_DECIDE){
313 state_e_beam(); // 地球防衛軍のビームの処理
314 state_invader(); // インベーダー軍の処理
315 state_i_beam(); // インベーダー軍のビームの処理
316 }
317
318 glutPostRedisplay();
319 }
320
321
322 //====================================================================
323 // 地球防衛軍のビームの状態の処理
324 //====================================================================
325 void state_e_beam(void)
326 {
327 int i,l,m;
328 int st0=0;
329 int rdy=0;
330 int nshoot=0; // 発射済みの地球防衛軍の玉の数
331 double min_y=H_WIN+L_E_BEAM; // 最もしたのミサイルの先のy座標
332 double ydis; // 最も下のミサイルと発射台の距離
333
334 for(i=0; i<N_E_BEAM; i++){
335 switch(e_beam[i].status){
336
337 //-------- 格納庫にあるビームの処理 ------------------------
338 case 0:
339 st0=i; // 次に発射可能なビームを設定
340 break;
341
342 //-------- 砲台にあるビームの処理 ------------------------
343 case 1:
344 e_beam[i].x = xc; // x方向に移動
345 rdy=1; // 砲台にビームがあることを示すフラグをON
346 break;
347
348 //-------- すでに発射されたビームの処理 ------------------------
349 case 2:
350 nshoot++; // 発射されているビームをカウント
351 e_beam[i].y0 += e_beam[i].vy; // ビームの移動
352 e_beam[i].y1 += e_beam[i].vy;
353
354 // ------ インベーダーにビームが衝突したことを確認して処理 ------
355 for(l=0; l<NXIV; l++){
356 for(m=0; m<NYIV; m++){
357 if(invd[l][m].status==1){
358 if((invd[l][m].x-8 < e_beam[i].x) &&
359 (e_beam[i].x < invd[l][m].x+8) &&
360 (invd[l][m].y-4 < e_beam[i].y0) &&
361 (e_beam[i].y1 < invd[l][m].y+4)){
362 invd[l][m].status=0; // インベーダーの死亡
363 alive_inv--; // 生きているインベーダーの数を-1
364 if(alive_inv==0)winner=HUMAN;
365 e_beam[i].status=0; // ビームは格納庫へ
366 e_beam[i].y0=H_HODAI+L_E_BEAM; // ビームの初期化
367 e_beam[i].y1=H_HODAI;
368 }
369 }
370 }
371 }
372
373
374 // ---- 画面から地球防衛軍のビームがはみ出た場合の処理 --------
375 if(H_WIN+L_E_BEAM < e_beam[i].y0){
376 e_beam[i].status = 0;
377 e_beam[i].y0 = H_HODAI+L_E_BEAM;
378 e_beam[i].y1 = H_HODAI;
379 e_beam[i].vy = 0.0;
380 }
381 if(e_beam[i].y0 < min_y) min_y=e_beam[i].y0;
382 break;
383 default:
384 printf("e_beam status error!!\n");
385 exit(1);
386 }
387 }
388
389
390 // --- 地球防衛軍の新たな発射可能なビームの処理 -----
391 ydis = min_y-H_HODAI;
392 if( (2.5*L_E_BEAM < ydis) && (rdy==0) && (nshoot<N_E_BEAM) ){
393 e_beam[st0].status=1;
394 p_e_beam1=(beam *)&e_beam[st0]; // 発射可能なビームをポインターで表現
395 }
396 }
397
398
399 //====================================================================
400 // インベーダー軍の状態の処理
401 //====================================================================
402 void state_invader(void)
403 {
404 int i, j, k;
405 double ivmin_x=W_WIN, ivmax_x=0;
406 double ivmin_y=H_WIN, ivmax_y=0;
407 int can_attack;
408
409 for(i=0; i<NXIV; i++){
410 can_attack=1;
411 for(j=0; j<NYIV; j++){
412 if(invd[i][j].status==1){ // インベーダーの生死のチェック
413 invd[i][j].x += inv_vx; // インベーダーの横方向移動
414 // ---- インベーダー軍のビーム発射の処理 ------
415 if(can_attack == 1 && rand()%P_I_BEAM == 0){ // 発射条件
416 for(k=0; k<N_I_BEAM; k++){
417 if(i_beam[k].status !=2){ // 発射可能なビームを探す
418 i_beam[k].status =2; // ビームの発射
419 i_beam[k].x = invd[i][j].x;
420 i_beam[k].y0 = invd[i][j].y;
421 i_beam[k].y1 = invd[i][j].y-L_I_BEAM;
422 break;
423 }
424 }
425 }
426 // --- インベーダー軍の左右上下の端の座標 -------
427 if(invd[i][j].x < ivmin_x) ivmin_x=invd[i][j].x; // 左端
428 if(invd[i][j].x > ivmax_x) ivmax_x=invd[i][j].x; // 右端
429 if(invd[i][j].y < ivmin_y) ivmin_y=invd[i][j].y; // 下の端
430 if(invd[i][j].y > ivmax_y) ivmax_y=invd[i][j].y; // 上の端
431 can_attack=0;
432 }
433 }
434 }
435
436
437 if(ivmin_x < 10) inv_vx = V_INVADER; // 左端に達したとき
438 if(ivmax_x > W_WIN-10) inv_vx = -V_INVADER; // 右端に達したとき
439
440 if((ivmin_x < 10) || (ivmax_x > W_WIN-10)){ // 左右の端に達しとき
441 for(i=0; i<NXIV; i++){
442 for(j=0; j<NYIV; j++){
443 invd[i][j].y -= 10; // 下に降りる
444 }
445 }
446 }
447 }
448
449
450 //====================================================================
451 // インベーダー軍のビームの状態の処理
452 //====================================================================
453 void state_i_beam(void)
454 {
455 int i;
456
457 for(i=0; i<N_I_BEAM; i++){
458 if(i_beam[i].status ==2){
459 i_beam[i].y0 -= i_beam[i].vy;
460 i_beam[i].y1 -= i_beam[i].vy;
461
462 if(i_beam[i].y1 < 0) i_beam[i].status=0;
463
464 if((xc-W2_HODAI < i_beam[i].x) &&
465 (i_beam[i].x < xc+W2_HODAI) &&
466 (L_HODAI < i_beam[i].y0) &&
467 (i_beam[i].y1 < H_HODAI)){
468 winner=INVADER; // 地球防衛軍の負け
469 }
470 }
471 }
472 }
473
474
475 //====================================================================
476 // マウスイベントの処理
477 //====================================================================
478 void mouse_xy(int x, int y)
479 {
480 xc=x; // マウスのx座標をグローバル変数の xc へ代入
481 }
482
483
484 //====================================================================
485 // キーボードイベントの処理
486 // スペースキーが押されたら地球防衛軍のビームを発射
487 //====================================================================
488 void shoot(unsigned char key, int x, int y)
489 {
490 //--- スペースキーが押されて，発射可能なビームがあるとき ----
491 if(key==' ' && p_e_beam1 != NULL){
492 p_e_beam1->status = 2; // ビームを発射の状態にする
493 p_e_beam1->vy = V_E_BEAM; // ビームの速度を設定
494 p_e_beam1 = NULL; // 発射可能なビームが無い
495 }
496 }
497
498
499 //====================================================================
500 // 色の指定
501 //====================================================================
502 void set_color(void)
503 {
504 glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); //赤緑青と透明度
505 }
この乱数は，ゲームのプログラムでは必須の項目であろう．ここでは，インベーダーがビー ムの発射は乱数で決めている．
C言語のプログラムでは，rand()関数を使って，乱数を発生させる．例えば，次のよ うにすると，rand()関数が呼び出される度に，それが乱数を返し，配列a[i]に 格納される．
![\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/invader_game.eps}](img2.png)
for(i=0; i<ndata; i++){
a[i]=rand();
}
コンピューターは正確に言われたとおり(プログラムのとおり)に計算を行うことは，諸君 もよく知っているはずである．そのため，コンピューターはめちゃくちゃな順序で数が並 んでいる乱数を発生させることは苦手である．先ほどのrand()関数は，ある初期値 4を使って，計算により乱数を決めている． 同じ初期値を使って，rand()関数を呼び出すと，同じ数列が発生するこのになる． これでは，乱数とは言い難いので，初期値を毎回変更するのがよい．
初期値も値が毎回異なる整数を決める必要があるが，現在の暦時刻を返すtime()関 数を用いるのが一般的である．初期値の設定は，srand()関数に引数(符号無し整数) を渡すことにより可能である．次のようにすれば，毎回異なる初期値を決めることができ る．
srand((unsigned int)time(NULL));ただし，1秒以内であれば，timeは同じ値となり，同じ初期値となり，同じ乱数とな ることに注意が必要である．(unsigned int)は，キャストと呼ばれる強制型変換で， 引き続く値の型を変換している．time()関数の引数は暦時刻で，暦時刻がポインター で格納される．暦時刻を格納する必要がないときには，NULLと空ポインターを指定 する．
以上から，乱数を発生させるためには，rand()とsrand()，time()関数が 必要であることが分かった．これらの関数を使うためには，関数の宣言が書かれているヘッ ダーファイルが必要である．rand()とsrand()にはstdlib.hが， time()にはtime.hが必要となる．以上をまとめると，配列a[i]に1024個の乱数 を発生させるためには，次のように書く．
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(void){
int a[1024], i;
srand((unsigned int)time(NULL));
for(i=0; i<1024; i++){
a[i]=rand();
}
return 0;
}
リスト1のプログラムでは，108行目で乱数の初期値を決めている．そ して，415行目で乱数を発生させて，インベーダーがビームを発射するか，否かを決めて いる．415行目は，
rand()%P_I_BEAM == 0