C#编写制作《扫雷》游戏
先看看《扫雷》 的思维导图，再看动画演示。
部分功能的动画演示，下面有更全的。
本文为《C#扫雷游戏开发实战》系列文章第三
1、C#，扫雷游戏（Minesweeper）之壹——作弊手段大曝光
2、C#，扫雷游戏（Minesweeper）之贰——世界排名的规则知识
3、C#，扫雷游戏（Minesweeper）之叁——扫雷软件的需求分析与软件设计
4、C#，扫雷游戏（Minesweeper）之肆——扫雷软件的核心代码
5、C#，扫雷游戏（Minesweeper）之伍——扫雷软件的改进与实践
这是一篇关于《扫雷》游戏的近技术文章。
因为家人年纪大、视力差、保守与恋旧、不喜欢（通过微软商店才能下载安装的）新版本的微软《扫雷》，也无法适应竞技版本的《扫雷》。牢子 平时狂傲惯了，便被下了战书，要求编一个特制的《扫雷》游戏，只好硬着头皮边学边干。
期间遇到了一些小小的问题，发布出来与大家分享与交流。
吾乃一介超级懒虫，接到任务后，想来这么简单的事，一定有人干得不错了。先bing再bai后goo，看看哪位大咖的代码能用，直接改改就得以交差了。
当然，如果这么简单，就无需写本文了。搜索后，惊奇而失望地发现：
很久很久以前，曾经少量玩过《扫雷》，规则稍微看了一下，瞎按一通，好像从来未过关。反正不提神，不如啃数学书有意思，就再没碰过。今天才发现《扫雷》游戏居然已经火了30年了，依然经久不衰，真是一个奇迹！
特意写了个爬虫，满宇宙地爬。爬到的《扫雷》代码，java/C/C++/HTML5+js/php/python/C#/...，很多很多，粗粗地都看了一遍，可惜都太烂了，完全不叫编程。
竞技型《扫雷》软件不好写；微软的《MineSweeper》就因为“被”作弊手段太多而被踢出了竞技赛场；
任何功能要做到极致，均非易事。记得，曾经为了写两个数的加法，累计起来达到5000多行代码，想起来那是癫而不是狂。何苦来斋？
《扫雷》软件具体来看都有什么需求呢？与家人、邻居与热衷于游戏的邻居孩子聊聊之后，稀稀拉拉记录下来，五花八门。包括但不限于下面这些：
（01）严格遵守微软制定的《扫雷》规则；
（02）设计风格要严格遵守经典版本（指的是 Windows 3.1）；
（03）第一挖，不要触雷哈；这个新版本才有哈。
（04）能随意放大、缩小窗口；满足视力差的需求；
（05）时间精确到毫秒；邻居孩子的竞技练习需求；
（06）记录所有玩的过程并用图表显示，查看进步？退步？
（07）纯绿色软件，一个exe文件解决所有问题；发给好朋友省事；
（08）有点音效，比如爆炸，但不要太多，别太吵；
（09）字体好看一点；这个可以有！
（10）如果干得凑合，以后还要六边形的、异型的挖雷游戏；去去去！
（11）邻居是挖雷的好手，提出来说不能“被”作弊！天哪，这个难哪。
（13）不吉利，跳过；
（14）。。。
1、《扫雷》的规则
网上爬了大量的《扫雷》的规则，想抄一份。可惜没有一个说透的，只好自己写：
游戏主旨：游戏区分布着大量的格子，其中的一些格子随机埋设了地雷，玩家（使用鼠标左键）点击格子扫描（挖），查看是否有地雷，成功扫（挖）开“除了有地雷之外的所有格子”即为胜利。
扫描地雷：玩家（使用鼠标左键）点击格子挖开：a如果没有地雷，则格子变成平地。b如果遇到地雷，则直接爆炸牺牲（GAME OVER）。c如果不是地雷，而周边有地雷，显示数字。d挖开格子的同时，系统可以自动挖开周边连续的、可能很多的空格子（很爽！）。
地雷信息：挖开的格子，如果有数字显示，则该数字即是周边3x3区域8个（边上的少）格子内的地雷数。其他异型《扫雷》，原理一样，统计与显示的数字不同。
地雷标记：依据格子及已知地雷的分布，认定有地雷的格子，可以使用鼠标右键单击，a做个标志（插上小旗子）。b再次点击转为怀疑。c再次点击取消。
表示怀疑：如果某个未挖开的格子，怀疑其可能是地雷，a可以鼠标右键双击（或两次鼠标右键单击）做出问号（？）标记。b再次点击可以取消。
自动挖开：如果“某个格子显示的数字 = 已经标记的周边地雷数”，鼠标左右键双击（或左键双击）可以自动打开周边相关的格子。自动挖开是算法问题。
游戏主界面分为三个区域。
2.1 菜单区
本文的《扫雷》有三列菜单。第一列包括：开始新游戏；初级；中级；高级；记录与退出等等；第二列是趣味扫雷，有各种地图为底图的异型《扫雷》；第三列是帮助与关于。
Visual Studio + C# 搭界面的效率、开发的效率都无与伦比，省下很多时间可专注于算法与数据，并用于其他部分的编程。真佩服30年前的程序员，调细节是多么辛苦！
2.2 信息区
信息区左侧为显示未挖开的地雷数（不一定是真的哈！玩家认为的）；中间是表情显示；右侧是时间显示。表情显示区可以点击，等于重开游戏。
2.3 游戏区
游戏区一般都是矩形的。
如果格子（地砖，地板，地块，以下称格子Grid）是异型的，比如六边形的，那么主界面可以是其他形状；不过，即使是方形（或长方形）格子，游戏区也可以是任意形状的哈。比如，东东市地图、米国地图、袋鼠国地图等等。开始用湾湾岛地图的，后来想都是一家人呢，再不听话也是兄弟姐妹。
3、需求总结
需求不少，用编程语言总结一下，主要是：
游戏区的设计：满足矩形与非矩形的部署；
布雷：满足各难度系数（按密度系数换算）的地雷布设；
规则：鼠标事件的处理，满足规则要求；
显示：格子各种状态；周边地雷的统计；地雷数、时间LED显示；表情；
自动挖雷：无向图的深度优先遍历算法（DFS for Graph）；
防作弊手段：含扫雷过程细节的记录与加密存储；伪视频；
游戏历史记录、统计与图示。
1、菜单区
菜单区没什么可说的。
2、信息区
需要但没用的资源。
2.1字体问题
2.1.1 字体显示问题
信息区的字体，比较特殊，属于LED字体；而且有背景字? RGB（128,0,0）。
（1）简单方法：用 Label 控件，设置? LED字体，显示地雷 与 时间。
（2）原始方法：使用事先保存的 字图片（0--9），显示于 PictureBox 控件；需要分别计算每个数字的位置等等，大小不可（不方便）调整；
（3）较好办法：使用 LED 字体；并绘制 DrawString于 PictureBox 控件；支持暗红色背景字及大小调整（照样清晰）；
2.1.2 字体文件问题
LED字体文件一般都随着软件发布，这不符合 纯绿色软件 的要求。
前面说了，要求一个 exe 文件解决所有问题，不要另外的文件。当然也不能用远程下载的方式。
一般可以用资源的方式。本文的做法更极端，甚至不用资源，避免被再次利用！
实现的方法：将二进制的 TTF 文件，转为base64字符串，再转为 .cs 代码文件，嵌入工程。运行的时候，再反转为 byte 数组，通过? AddMemoryFont 方法直接加载内存字体，极快又省事。
坑（Mud puddle）：最早想省事，直接加载内存字体 AddMemoryFont，用于 Label 显示。但在用于 Label 控件的时候就不稳定了，按要求设置 Label 的 UseCompatibleTextRendering 为 true，也经常报内存修改的错误！后来改为 PictureBox 显示，就没有问题了。
2.2时间显示
2.2.1 时间格式问题
参与竞技的孩子们要求显示到毫秒。因而时间显示是秒+毫秒的格式。其中秒不能超过1000，需要取余数，以免显示超过界限。
软件允许玩家选择时间显示格式。
2.2.2 时钟周期问题
这是微软 Minesweeper 早期的一个 bug。MInesweeper是按计时器 Timer ，而 Timer 都是在一个周期（Interval）后在进入程序节点。正确的话，需要扣除 Timer Interval 的第一个时钟周期。
本文不用这个办法，直接记录第一次点击的时间。
2.3地雷显示
左端的地雷显示区，显然不能显示真实的剩余地雷数。有一些代码直接显示真实的剩余地雷数，这不是作弊吗？应该显示“玩家认为”的剩余的地雷数，也就是实际地雷总数，扣除已经标记的地雷数（可能标错哈）。
2.4表情显示
表情显示区有两个功能：
（1）反馈玩家的操作；
（2）点击重新开始新游戏；
表情有四个：
笑脸；一般场合；
哭脸；挖错了；失败；
惊讶，张嘴；左右双击自动挖雷；
得意，带墨镜，成功！
表情显示可以用两种方式。一是用预先存好的图片；二是直接画。
因为要适应随意放大缩小的需求，本文选择第二种。
画法：
笑脸：两个小圆+一段圆弧；
哭脸：两个交叉线+一段圆弧；
惊讶：两个稍微大一点的圆+一个椭圆；
得意：两个稍微大的椭圆+一段圆弧+三条直线（眼睛架）；
3、格子
格子，也称为地砖、地块、地，组成了游戏界面。
3.1 格子的形状
格子的形状一般都是正方形的。
异型的《扫雷》支持六边形、三角形及其他可无限重复拼接的结合形状。
玩过之后发现，正方形 与 六边形 比较有意思一些。
3.2 格子的状态
格子的状态与显示效果有：
一般的扫雷代码都使用事先保存的图片，这不适合可以任意放大缩小的需求。
本文的做法是按不同的状态，设计不同的绘制方法。包括格子区绘制、台阶绘制、旗帜绘制、地雷绘制、错误（叉）绘制及爆炸（流血）格子的绘制等等。
3.3 格子的数字
3.3.1 字体问题
格子的数字可以用两种方式显示。
一是用实现保存的图片。二是用TrueTypeFont（TTF）字体。
因为要满足可以随意放大缩小的需求，用图片显然不行了。
尝试了很多种字体，请家人一一过目，最终发现选择 Arial Black 比较好。
字体的大小 fontHeight = GridHeight * 0.5 看起来比较舒服。经典版本的字体稍微有些大了。
3.3.2 数据问题
格子里面的数字是统计周围格子地雷数得到。
一般的代码通过统计二维数字中当前格子周边 3x3区块的地雷数得到。这个只能用于矩形的游戏区与正方形的格子。
本文的代码中，游戏区保存的是格子之间的，因而可以支持任意形状的格子与任意分布的游戏区。
计算地雷的高级算法：
（One-step DFS Algorithm for un-direction graph）。
单步深度优先遍历？没听说过？
当然。别当真啊，逗着玩呢，只需要循环即可得到，不需要什么算法！
4、鼠标事件
4.1 鼠标事件分析
如果用键盘《扫雷》，一定会失去兴趣与乐趣。
搜索历史文件，发现《扫雷》可能大大促进了小老鼠的改良。
鼠标事件及其逻辑看下图比较清楚，不再赘述。
4.2 鼠标事件的问题
鼠标事件的处理有一些细节，也是一些坑。
4.2.1 双击的时间问题
先问一个问题：鼠标键两次点击之间“间隔多少时间”算“双击”？
解决之道：通过 Windows API 获取系统设置的鼠标双击时间间隔。
仅仅用这个时间是不够的，需要按玩家的操作过程之统计数据进行适当的智能修正。
高龄玩家点击速度慢，间隔时间要长一点。
竞技选手手速快，间隔时间要短很多。
4.2.2 左右键双击的问题
Visual Studio C# 开发库只提供了 MouseDown 与 MouseUp 的事件，怎么判别“左右键双击”？
这里要用到 堆栈Stack（列表List也可以），因为还有更全面的考虑，使用堆栈是比较理想的。实现方法：MouseDown时，Push压栈；MouseUp 时，Pop出栈，因而只有在 LeftStack 与 RightStack 之 Count 均 >0 的情况，才是左右键双击。
总体上需要考虑与跟踪 MouseDown，MouseUp，MouseLeave，MouseMove 的所有情况。
5、游戏区的要点
5.1 级别设置
扫雷的级别设置，有两个关键数字：网格大小 和 密度系数。
5.1.1 网格大小
网格的大小是指格子的数量。
竞技扫雷的网格是8x8，9x9，16x16，16x30，24x30。
一般的《Minesweeper》软件也支持用户自定义。个人觉得用户自定义没有什么意义。
异型《扫雷》的网格大小评价方式不同。
5.1.2 密度系数
扫雷的级别设置关键参数是密度系数 Density。
密度系数 = 地雷数 / 格子数 %
一般的设置是：
8x8，8个雷，密度系数：12.50%；
9x9，10个雷，密度系数：12.35%；
16x16，40个雷，密度系数：15.63%；
16x30，99个雷，密度系数：20.62%；
24x30，164个雷，密度系数：22.78%。
密度系数越高，难度越高。
密度系数高，意味着地雷多，空隙少！
空隙少，是最致命的难度。
5.2 绘制方法
游戏区的格子，可以设计为独立的Text， Button， Panel， PictureBox 等等。
但测试后，发现效率最高、效果最好的应该是整体的 PictureBox。
5.3 闪烁问题
设置
this.DoubleBuffered = true;
即可，省事。
6 音效问题
音效的要求是：
效果要好，不能断断续续的；
纯绿色软件，不能从外部加载音效文件；
本文代码只保留了爆炸的音效。
一开始试了 MP3 的文件及播放器，发现有时滞。
遂将 MP3 转为 WAV 。
为了符合 纯绿色软件 的要求，不从文件加载。先将 WAV 文件，压缩，byte[] 转为 base64 字符串，拆分到 cs 文件。并入 project，后续再解压，base64，并反转 byte 成为 stream ，进入时被一次加载。后面播放的时候，只需要 play 即可。
7 数据统计
数据统计及图表是低档的东西，上不了台面，不提了。
写这部分代码最鼓噪乏味。
数据结构的设计最能体现程序员的层次，网上所有的《扫雷》游戏代码之数据设计都一塌糊涂，完全不是编程的思路与感觉。
1、格子数据
格子需要保存的数据有：
2、游戏区数据
游戏区存储的核心数据是格子数据。
网络代码几乎无一例外都是按 二维数组 Bricks[,] 设计的。
而，划重点了！格子之间的关系是“图Graph”，因而游戏区的数据必须是按图数据设计的。
3、游戏区数据
（1）游戏区Id；
（2）形状编码；默认为矩形，可以支持六边形、三角形等等；
（3）行数Row，列数Column编：适用于矩形游戏区的数据；
（4）形状参数Size；
（5）格子之间的关系数据：邻接矩阵 Adjacency；
（6）地雷总数；
评判标准：未用邻接矩阵的代码基本上是30年前的水平。
自动挖开算法的深度优先遍历（DFS）算法需要基于邻接矩阵的数据。
4、游戏数据
4.1 普通数据（历史数据）
需要保存玩家游戏的各种数据。
记录成绩；鼓励进步；参与分享；不亦乐乎？
数据项，包括但不限于：
（1）鼠标点击X坐标
（2）鼠标点击Y坐标
（3）操作的格子Id
（4）操作的格子（行）位置
（5）操作的格子（列）位置
（6）时间戳Ticks
（7）操作编码
4.2 细节数据（防作弊数据）
保存玩家扫雷过程的细节数据，主要用于区分是“人”或是机器人（程序）扫雷。
数据项，包括但不限于：
（1）行数
（2）列数
（3）地雷总数
（4）密度系数
（5）总耗时（毫秒）
（6）左键单击数
（7）全部点击数
（8）本地开始时间戳(Ticks)
（9）结束时间戳(Ticks)
（10）布雷矩阵信息（01）
（11）挖出地雷数
（12）步数（移动次数）
后续的处理包括（但不限于）：
玩家鼠标轨迹数据分析；
玩家操作记录分析；
玩家行为分析；
目的就是一个：看看到底是“人”在玩，还是“机”在玩！
花了几天时间，家人已经玩的不亦乐乎了。
邻居孩子正在与他认为非常简单的六边形斗争呢，似乎不太顺利。
本来想这么简单的事，几句话就可以说清楚了，稀稀拉拉居然写了这么多文字，关键是榨干了也没几句话是有用的。既然写了，就发出来吧。请大家不要嫌弃。
谢谢您耐心的阅读！