Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai

Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai Đồ án 3 đề tài xây dựng trò chơi bomberman nhiều người chơi kết hợp ai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Bộ môn Mạng & Truyền Thông

ĐỒ ÁN 3

ĐỀ TÀI : XÂY DỰNG TRÒ CHƠI BOMBERMAN NHIỀU

NGƯỜI CHƠI KẾT HỢP AI

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

I Tên đề tài và giới thiệu về đề tài: 4

II Giới thiệu về vấn đề và cách giải quyết : 5

1 Giao thức TCP/IP 5

2 Lập trình socket 8

3 Mô hình Client 9

4 Thuật toán: 10

III Công cụ được áp dụng : 12

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 12

I Các chức năng chính của người dùng: 12

II Mô tả các chức năng: 12

III Thiết kế cơ sở dữ liệu: 13

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG LÝ THUYẾT VÀ CHẠY THỬ SẢN PHẨM 14

- Vào GAME: 15

- Màn hình chơi game: 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

PHỤ LỤC 18

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

I Tên đề tài và giới thiệu về đề tài:

Bomberman ( ボンバーマン) là một trò chơi video dạng mê cung theo phong cách game thùng được phát triển bởi Hudson Soft Phiên bản trò chơi trên máy tính tại nhà đầu tiên là Bomber Man (爆 弾 男 Bakudan Otoko?) được phát hành vào tháng 7 năm 1983 cho NEC PC-8801, NEC PC-6001 mkII, Fujitsu FM-7, Sharp MZ-700, Sharp MZ-2000, Sharp X1 và MSX ở Nhật Bản, và một phiên bản được kiểm duyệt cho MSX và ZX Spectrum ở Châu Âu như Eric và Floaters.Nó có một phần tiếp theo tại Nhật Bản được gọi là Bomberman 3-D, trong đó Bomberman điều khiển mê cung theo góc nhìn thứ nhất Năm 1985, Bomberman được phát hành cho hệ máy Nintendo Nảy sinh ra loạt Bomberman với nhiều phần dựa trên lối chơi

cơ bản của nó

Trong bản phát hành trên hệ NES / Famicom, nhân vật cùng tên, Bomberman, là một robot phải tìm đường xuyên qua mê cung và lẩn tránh kẻ thù Cửa ra vào dẫn đến các mê cung lớn hơn được tìm thấy dưới những tảng đá, mà Bomberman phải phá bằng cách đặt các quả bom Có những vật phẩm có thể giúp cải thiện bom của Bomberman, chẳng hạn như khả năng Fire, giúp tăng phạm vi nổ bom Bomberman

sẽ biến thành con người khi anh ta trốn thoát thành công Mỗi trò chơi có tổng cộng

50 cấp độ Các trò chơi máy tính tại gia ban đầu khá là cơ bản và có một số quy tắc khác nhau

(Trong đồ án 3 này, em muốn cải tiến từ trò Bomberman cổ điển thành trò chơi có thể kết nối cơ sở dữ liệu qua giao thức TCP, bên cạnh đó còn cố gắng xây dựng và phát triển Enemy AI)

Hình ảnh minh họa

II Giới thiệu về vấn đề và cách giải quyết :

Vấn đề ở đồ án này là việc làm sao để xây dựng 1 chương trình game giống như game Bomberman truyền thống, bên cạnh đó còn phải thêm chức năng nhiều người chơi kết nối mạng giữa các máy tính, chức năng chơi với Bomberman trí tuệ nhân tạo

Cụ thể cần áp dụng kiến thức lập trình hướng đối tượng kết hợp với các mẫu thiết kế, kiến thức về lập trình mạng (giao thức TCP/IP) và các giải thuật toán học

áp dụng cho các xử lý cơ bản, xây dựng Enemy (thuật toán BFS, A*,Neural Network)

1 Giao thức TCP/IP

1.1 Tổng quan

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau TCP/IP được xem như giản lược của mô hình tham chiếu OSI với 4 tầng như sau:

- Tầng liên kết (Datalink Layer)

- Tầng mạng (Internet layer)

- Tầng giao vận (Transport Layer)

- Tầng Ứng Dụng (Application Layer)

a Tầng liên kết

Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay tầng giao tiếp mạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và các chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua các thiết bị giao tiếp mạng đó

b Tầng mạng

Tầng Internet ( hay còn gọi là tầng Mạng) xử lý quá trình truyền gói tin trên mạng, các giao thức của tầng này bao gồm : IP ( Internet Protocol) , ICMP ( Internet Control Message Protocol) , IGMP ( Internet Group Message Protocol )

c Tầng giao vận

Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa 2 trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên, tầng này có 2 giao thức chính là TCP ( Transmisson Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol)

- TCP cung cấp luồng dữ liệu tin cậy giữa 2 trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin ở tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian timeout để đảm bảo bên nhân biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy nên tầng trên

sẽ không cần quan tâm đến nữa

- UDP cung cấp một dịch vụ rất đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích Các

cơ chế đảm bảo độ tin cậy được thực hiện bởi tầng trên tầng ứng dụng

1.2 Phương thức hoạt động của bộ giao thức TCP/IP.

Quá trình đóng mở gói dữ liệu trong TCP/IP

Cũng tương tự như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu , quá trình tiến hành từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được them vào thông tin điều khiển gọi là Header Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại dữ liệu được truyền từ tấng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng sẽ được lấy

đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa

Cấu trúc dữ liệu trong TCP/IP

Hình trên cho ta thấy lược đồ dữ liệu qua các tầng.Trong hình ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệu được mang những thuật ngữ khác nhau

- Trong tầng ứng dụng: dữ liệu là các luồng được gọi là stream.

- Trong tầng giao vận: đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống gọi là TCP segment

- Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi xuống tầng dưới gọi là IP Datagram

- Trong tầng liên kết, dữ liệu được truyền đi gọi là frame

2 Lập trình socket

2.1 Khái niệm Socket

Socket là một điểm cuối trong một kết nối giữa hai chương trình đang chạy trên mạng Trên quan điểm của người phát triển ứng dụng, Socket là một phương pháp

để thiết lập kết nối truyền thông giữa một chương trình yêu cầu dịch vụ (được gắn nhãn Client) và một chương trình cung cấp dịch vụ (được gắn nhãn là Server) trên mạng hoặc trên cùng một máy tính

Đối với người lập trình, họ nhìn nhận Socket như một giao diện nằm giữa tầng ứng dụng và tầng khác trong mô hình mạng OSI có nhiệm vụ thực hiện việc giao tiếp giữa chương trình ứng dụng với các tầng bên dưới của mạng

Để có thể thực hiện các cuộc giao tiếp, một trong hai quá trình phải công bố số hiệu cổng socket mà mình sử dụng Mỗi cổng giao tiếp thể hiện một địa chỉ xác định trong hệ thống Khi quá trình được gán một số hiệu cổng, nó có thể nhận dữ liệu gửi đến cổng này từ các quá trình khác Quá trình còn lại cũng được yêu cầu tạo ra một socket

Ngoài số hiệu cổng, hai bên giao tiếp còn phải biết địa chỉ IP của nhau Địa chỉ

IP giúp phân biệt máy tính này với máy tính khác trên mạng TCP/IP Trong khi số hiệu cổng dung để phân biệt các quá trình khác nhau trên cùng một máy tính

Số hiệu cổng gán cho socket phải duy nhất trên phạm vi máy tính đó, có giá trị trong khoảng từ 0 đến 65535 (16 bit) Trong thực tế thì các số hiệu cổng từ 0 đến

1023 (gồm có 1024 cổng) đã dành cho các dịch vụ nổi tiếng như: http: 80, telnet:

21, ftp: 23, … Nếu chúng ta không phải là người quản trị thì nên dùng từ cổng 1024 trở lên

2.2 Nguyên lý hoạt động

Dưới góc độ lập trình các socket thường làm việc theo cặp, một socket đóng vai trò làm server còn các socket khác đóng vai trò như clients Socket phía server xác

định một cổng cho giao tiếp mạng, sau đó chờ nghe yêu cầu mà client gửi tới nó bằng client socket Do đó các cổng cho server socket phải được biết bởi các chương trình client

Như vậy số hiệu cổng của socket phía server được xác định bởi chương trình, ngược lại cổng cho client socket được xác định bởi hệ điều hành Khi một socket phía client gửi một gói tin tới socket phía server thì trong gói tin đã có chứa thông tin về địa chỉ của hệ thống client và cổng của socket phía client nên server hoàn toàn có thể gửi thông tin phản hồi cho client

Khái quát quá trình trao đổi dữ liệu thông qua các socket như sau:

+ Chương trình phía server tạo ra một socket, socket này được chương trình gắn với một cổng trên server Sau khi được tạo ra, socket này sẽ chờ lắng nghe yêu cầu

từ phía clients

+ Khi chương trình phái clients cần kết nối với một server, nó cũng tạo ra một socket, socket này cũng được hệ điều hành gắn với một cổng Chương trình client

sẽ cung cấp cho socket của nó địa chỉ mạng và cổng của socket phía server và yêu cầu thực hiện kết nối

+ Chương trình phía server và chương trình phía clients trao đổi dữ liệu với nhau bằng cách đọc từ socket hoặc ghi vào socket của mình

3 Mô hình Client

Server Mô hình client/server sử dụng socket ở chế độ hướng kết nối TCP

Giai đoạn 1: Server tạo socket, gán số hiệu cổng và lắng nghe yêu cầu kết nối

 socket(): Server yêu cầu tạo một socket để sử dụng các dịch vụ của tầng vận

chuyển

 bind(): Server yêu cầu gán số hiệu cổng (port) cho socket.

 listen(): Server lắng nghe các yêu cầu nối kết từ các client trên cổng đã được

gán

Giai đoạn 2: Client tạo Socket, yêu cầu thiết lập một nối kết với Server.

 socket(): Client yêu cầu tạo một socket để có thể sử dụng các dịch vụ của

tầng vận chuyển, thông thường hệ thống tự động gán một số hiệu cổng còn rảnh cho socket của Client

 Connect(): Client gởi yêu cầu kết nối đến Server có địa chỉ IP và Port xác

định

 Accept(): Server chấp nhận kết nối của Client, khi đó một kênh giao tiếp ảo

được hình thành, Client và Server có thể trao đổi thông tin với nhau thông qua kênh ảo này

Giai đoạn 3: Trao đổi thông tin giữa Client và Server

 Sau khi chấp nhận yêu cầu kết nối, thông thường Server thực hiện lệnh receive() và nghe cho đến khi có thông điệp yêu cầu (Request Message) từ Client gởi đến

 Server phân tích và thực thi yêu cầu Kết quả sẽ được gởi về client bằng lệnh send() Sau khi gởi yêu cầu bằng lệnh send(), client chờ nhận thông điệp kết quả (ReplyMessage) từ Server bằng lệnh receive()

Giai đoạn 4: Kết thúc phiên làm việc.

 Các câu lệnh receive(), send() có thể được thưc hiện nhiều lần (ký hiệu bằng hình ellipse)

 Kênh ảo sẽ bị xóa khi Server hoặc Client đóng socket bằng lệnh close() Như vậy toàn bộ quá trình sẽ diễn ra như hình bên dưới:

4 Thuật toán:

4.0 Random (Low AI):

Cho Enemy chạy random, trên dưới trái phải.

4.1 BFS:

Trong lý thuyết đồ thị, tìm kiếm theo chiều rộng (BFS) là một thuật toán tìm

kiếm trong đồ thị trong đó việc tìm kiếm chỉ bao gồm 2 thao tác: (a) cho trước một đỉnh của đồ thị; (b) thêm các đỉnh kề với đỉnh vừa cho vào danh sách có thể hướng tới tiếp theo Có thể sử dụng thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng cho hai mục đích: tìm kiếm đường đi từ một đỉnh gốc cho trước tới một đỉnh đích, và tìm kiếm đường

đi từ đỉnh gốc tới tất cả các đỉnh khác Trong đồ thị không có trọng số, thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng luôn tìm ra đường đi ngắn nhất có thể Thuật toán BFS bắt đầu từ đỉnh gốc và lần lượt nhìn các đỉnh kề với đỉnh gốc Sau đó, với mỗi đỉnh trong số đó, thuật toán lại lần lượt nhìn trước các đỉnh kề với nó mà chưa được quan sát trước đó và lặp lại Xem thêm thuật toán tìm kiếm theo chiều sâu, trong đó cũng

sử dụng 2 thao tác trên nhưng có trình tự quan sát các đỉnh khác với thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng

Cho Bomberman xác định các Enemy, con nào gần nhất tiêu diệt con đó, từ đó đặt bom tại để tiêu diệt Enemy Tồn tại khi Enemy di chuyển thì Bomberman lại đổi mục tiêu, điều này làm cho thời gian tiêu diệt Enemy bị kéo dài

4.2 A*:

Trong khoa học máy tính, A* (đọc là A sao) là một thuật toán tìm kiếm trong đồ

thị Thuật toán này tìm một đường đi từ một nút khởi đầu tới một nút đích cho trước (hoặc tới một nút thỏa mãn một điều kiện đích) Thuật toán này sử dụng một "đánh giá heuristic" để xếp loại từng nút theo ước lượng về tuyến đường tốt nhất đi qua nút đó Thuật toán này duyệt các nút theo thứ tự của đánh giá heuristic này Do đó,

thuật toán A* là một ví dụ của tìm kiếm theo lựa chọn tốt nhất (best-first search).

Thuật toán A* được mô tả lần đầu vào năm 1968 bởi Peter Hart, Nils Nilsson,

và Bertram Raphael Trong bài báo của họ, thuật toán được gọi là thuật toán A; khi

sử dụng thuật toán này với một đánh giá heuristic thích hợp sẽ thu được hoạt động tối ưu, do đó mà có tên A*

Năm 1964, Nils Nilsson phát minh ra một phương pháp tiếp cận dựa trên khám phá để tăng tốc độ của thuật toán Dijkstra Thuật toán này được gọi là A1 Năm

1967 Bertram Raphael đã cải thiện đáng kể thuật toán này, nhưng không thể hiển thị tối ưu Ông gọi thuật toán này là A2 Sau đó, trong năm 1968 Peter E Hart đã giới thiệu một đối số chứng minh A2 là tối ưu khi sử dụng thuật toán này với một đánh giá heuristic thích hợp sẽ thu được hoạt động tối ưu Chứng minh của ông về thuật toán cũng bao gồm một phần cho thấy rằng các thuật toán A2 mới là thuật toán tốt nhất có thể được đưa ra các điều kiện Do đó ông đặt tên cho thuật toán mới

là A *(A sao, A-star)

Thuật toán A* cũng có cách tìm kiếm Enemy giống với BFS tuy nhiên có một số sự

ưu tiên, không phải tiêu diệt Enemy gần nhất như BFS, A* chọn một Enemy đến chết thì thôi

III Công cụ được áp dụng :

Ngôn ngữ lập trình : Java (xây dựng chương trình bằng các thư viện có sẵn trong Java, và với đồ họa sử dụng thư viện Java Swing)

Cơ sở dữ liệu : MySQL

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

I Các chức năng chính của người dùng:

 User :

 Có thể đăng ký, đăng nhập để vào chơi trò chơi

 Có thể xem, sửa thông tin cá nhân

 Có thể xem top user xếp hạng

 Có thể kết bạn, xem danh sách bạn bè

 Có thể tạo phòng, chọn bản đồ chơi, mời bạn vào phòng chơi, chơi game

II Mô tả các chức năng:

 Đăng ký, đăng nhập: Nhiệm vụ ban đầu của người dùng trước khi vào chơi

là đăng ký và đăng nhập

 Đăng ký: Từ màn hình đăng ký người dùng sẽ nhập username, password và xác nhận lại password của mình sau đó gửi lên server,

server xác thực người dùng đã tồn tại hay chưa, nếu đã có rồi thì báo

“username đã tồn tại”, nếu chưa xác nhận “đăng ký thành công”, vào game

 Đăng nhập: Từ màn hình đăng nhập người dùng nhập username, password sau đó gửi lên server, server xác thực việc tồn tại của username, hoặc đúng password hay chưa, nếu chưa thì báo “sai username hoặc password”, ngược lại người dùng vào được game

 Xem, sửa thông tin cá nhân: Khi người dùng có nhu cầu xem, sửa thông

tin Từ màn hình sau khi đăng nhập người dùng có thể nhấn vào nút “thông tin cá nhân” và xem, sửa thông tin của mình Sau đó việc sửa thông tin (nếu có) sẽ gửi đến server để cập nhật database

 Xem top user xếp hạng: Khi người dùng có nhu cầu xem top người chơi

trong game.Từ màn hình sau khi đăng nhập nhấn vào nút “top xếp hạng” Server sẽ trả về kết quả 10 người chơi có điểm số tích lũy cao nhất

 Kết bạn, xem danh sách bạn bè: Chức năng kết bạn xây dựng làm sao cho

người dùng có thể dễ thao tác nhất Từ màn hình sau khi đăng nhập bấm vào nút “bạn bè”, xem danh sách bạn bè của mình, nếu muốn thêm bạn chỉ cần nhập username mà người dùng muốn làm bạn Sau đó gửi thông tin lên server để cập nhật database

 Tạo phòng chơi, chọn bản đồ chơi, mời bạn vào phòng chơi, chơi game:

Chức năng chính của chương trình Từ màn hình sau khi đăng nhập bấm vào nút “chơi game” Sau khi nhấn nút “chơi game” hiển thị các phòng đang tồn tại Có thể vào chơi 1 phòng nào đó của người khác (có thể sẽ bị chủ phòng

đá ra ngoài) Hoặc nhấn nút “tạo phòng chơi”, chọn “bản đồ”, có thể mời bạn trong danh sách vào chơi qua nút “mời”, nhấn nút “start” và chơi game