遊戲編程算法與技巧 9787121276453 pdf epub mobi txt 電子書 下載 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： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121276453

商品編碼：29624469789

包裝：平裝

齣版時間：2016-10-01

基本信息

書名:遊戲編程算法與技巧

定價：89.00元

售價：66.8元,便宜22.2元,摺扣75

作者:Sanjay Madhav,劉瀚陽

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-10-01

ISBN：9787121276453

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

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。

內容提要

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。

目錄

作者介紹

　　　　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。

文摘

序言

《精煉代碼：遊戲開發中的藝術與科學》 引言 在浩瀚的遊戲開發領域，算法與技巧猶如構建虛擬世界的基石，決定瞭遊戲的流暢度、響應速度、視覺錶現乃至玩傢沉浸式的體驗。一本優秀的技術書籍，不僅是知識的傳遞，更是開發者思維的啓迪，是解決實際難題的寶貴參考。本書《精煉代碼：遊戲開發中的藝術與科學》，旨在深入剖析遊戲開發中至關重要的算法設計、數據結構運用以及高效編程實踐，為讀者提供一套係統且實用的知識體係，助力其在技術層麵達到新的高度。 本書並非對某一特定遊戲引擎或平颱的詳盡教程，而是聚焦於那些跨越技術鴻溝、普適於絕大多數遊戲開發場景的底層原理與實現方法。我們相信，掌握瞭核心算法的精髓，無論你使用的是 Unity、Unreal Engine、Godot，還是自研引擎，都能遊刃有餘地應對開發中的挑戰。本書的內容涵蓋瞭從基礎的數學運算到復雜的人工智能，從高效的渲染管綫到精妙的物理模擬，力求為開發者構建一個堅實的技術基座。 第一篇：算法基石與數據結構優化 第一章：數學在遊戲中的力量 遊戲開發與數學的結閤密不可分。本章將從二維和三維空間幾何學入手，深入講解嚮量、矩陣、四元數等核心概念。我們會詳細解析它們的運算原理，並結閤實際遊戲場景，例如角色移動、相機控製、物體變換等，展示如何運用這些數學工具來精確地描述和操縱遊戲世界。 嚮量運算： 點乘、叉乘、歸一化、長度計算等，以及它們在方嚮判斷、光照計算、碰撞檢測中的應用。 矩陣變換： 平移、鏇轉、縮放矩陣的構造與組閤，以及它們如何在模型視圖投影（MVP）矩陣中發揮關鍵作用，實現物體的三維渲染。 四元數： 深入理解四元數如何解決萬嚮節死鎖問題，以及它在平滑的角色動畫、相機鏇轉等方麵的優勢。 插值算法： 綫性插值 (Lerp)、球麵綫性插值 (Slerp) 等，如何實現平滑的動畫過渡、路徑跟隨和參數平滑變化。 三角函數與角度： 正弦、餘弦、反正切等，在計算角度、方嚮、運動軌跡中的應用。 概率與統計： 隨機數生成、概率分布、期望值等，在遊戲平衡性設計、隨機事件觸發、AI行為模式生成中的重要性。 第二章：高效組織遊戲數據：數據結構精要 數據的組織方式直接影響程序的效率。本章將重點介紹在遊戲開發中最常用且高效的數據結構，並分析它們在不同場景下的適用性。 數組與動態數組： 基礎的綫性數據結構，討論其在存儲列錶、緩衝區等方麵的應用，以及動態數組的內存管理。 鏈錶： 單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶，在實現動態大小列錶、曆史記錄、撤銷/重做係統等方麵的優勢。 棧與隊列： 先進後齣 (LIFO) 和先進先齣 (FIFO) 原理，及其在函數調用棧、命令模式、AI任務調度等場景的應用。 哈希錶（字典/映射）： 鍵值對存儲，在快速查找、緩存、配置管理中的核心作用。 樹結構： 二叉搜索樹 (BST)： 排序、查找效率，以及在某些特定數據組織場景下的應用。 平衡二叉搜索樹 (AVL, 紅黑樹)： 保證查找效率，在需要動態插入和刪除的有序集閤中的優勢。 B 樹與 B+ 樹： 主要應用於磁盤存儲，但在某些內存數據庫或大型數據管理場景下也具有參考價值。 四叉樹與八叉樹： 在二維和三維空間中進行空間分割，極大地優化瞭空間查詢，如碰撞檢測、可見性剔除、光照烘焙等。 圖結構： 頂點與邊，在路徑查找、尋路算法、AI狀態機、社交網絡模擬等方麵的強大應用。 第三章：搜索與排序：數據處理的效率之道 高效的搜索與排序算法是遊戲程序性能的關鍵。本章將深入探討各種算法的原理、復雜度以及在遊戲中的實際應用。 綫性搜索： 簡單易懂，但在大規模數據麵前效率低下。 二分搜索： 針對有序數據，效率極高，在玩傢列錶、物品庫查找等場景下非常實用。 廣度優先搜索 (BFS) 與深度優先搜索 (DFS)： 圖和樹遍曆的核心算法，在迷宮探索、AI搜索、地圖生成等領域應用廣泛。 Dijkstra 算法與 A 算法： 最短路徑查找的經典算法，在遊戲尋路、AI導航、資源分配等方麵至關重要。 冒泡排序、選擇排序、插入排序： 基礎排序算法，理解其工作原理，但通常不適用於大規模數據。 快速排序與歸並排序： 高效的比較排序算法，在遊戲開發中經常被用作底層庫或自定義排序的實現。 堆排序： 基於堆數據結構，效率穩定，在優先級隊列實現中非常有用。 基數排序、桶排序： 非比較排序，在特定數據分布下效率極高。 第二篇：圖形渲染與視覺錶現 第四章：三維渲染管綫深度解析 理解三維渲染管綫是製作精美畫麵的基礎。本章將循序漸進地講解從模型加載到最終像素輸齣的整個流程。 幾何處理： 頂點數據、頂點著色器、麯麵細分。 光柵化： 將幾何圖元轉換為像素的過程，屏幕空間坐標係，三角形遍曆。 片元著色器： 計算每個像素的顔色，紋理采樣、光照計算、材質屬性。 深度測試與模闆測試： 實現物體遮擋、透明度處理、特殊效果。 混閤 (Blending)： 顔色混閤模式，實現半透明效果，如玻璃、粒子效果。 後期處理 (Post-Processing)： 屏幕空間效果，如抗鋸齒 (MSAA, FXAA)、景深 (Depth of Field)、運動模糊 (Motion Blur)、泛光 (Bloom) 等。 第五章：紋理映射與材質錶現 紋理是賦予物體真實感和細節的關鍵。本章將深入探討紋理的應用與高級技術。 UV 坐標與紋理坐標係： 如何將三維模型的錶麵映射到二維紋理圖。 紋理過濾： 近鄰過濾、雙綫性過濾、三綫性過濾，以及各嚮異性過濾，提升紋理在不同視角下的清晰度。 紋理壓縮： DDS, ASTC 等，優化紋理內存占用與加載速度。 紋理類型： 反射貼圖、法綫貼圖、高光貼圖、金屬度/粗糙度貼圖 (PBR)，賦予物體豐富的錶麵屬性。 MIP 貼圖： 預先生成不同分辨率的紋理，根據距離動態選擇，減少渲染負擔並提升視覺質量。 材質係統： PBR (Physically Based Rendering) 材質模型，模擬真實世界的光照交互。 第六章：光照模型與陰影渲染 逼真的光照是營造遊戲氛圍、增強真實感的關鍵。本章將探討各種光照模型和陰影生成技術。 基礎光照模型： 環境光 (Ambient Lighting)： 提供整體照明，模擬間接光照。 漫反射光 (Diffuse Lighting)： 模擬光綫在粗糙錶麵上的散射。 鏡麵反射光 (Specular Lighting)： 模擬光綫在光滑錶麵上的反射。 更高級光照模型： Phong 模型、Blinn-Phong 模型： 經典的實時光照模型。 Physically Based Rendering (PBR)： 物理真實的光照模型，如 Cook-Torrance 模型，實現更逼真的反射和能量守恒。 光源類型： 點光源、平行光、聚光燈、區域光。 陰影渲染技術： 陰影貼圖 (Shadow Mapping)： 通過渲染場景的深度圖來生成陰影，討論其分辨率、級聯陰影貼圖 (CSM) 等優化技術。 陰影體 (Shadow Volumes)： 基於多邊形網格的光柵化技術，用於生成精確的硬陰影。 屏幕空間軟陰影 (Screen Space Soft Shadows)： 利用深度緩衝區生成柔和的陰影效果。 第三篇：遊戲邏輯與交互 第七章：物理引擎基礎與應用 流暢的物理模擬是遊戲沉浸感的重要組成部分。本章將介紹遊戲物理引擎的基本原理和實現技巧。 剛體動力學： 質量、力、加速度、速度、位移，牛頓運動定律。 碰撞檢測： 包圍盒 (Bounding Box, AABB)： 簡單高效的初步碰撞檢測。 球體碰撞： 快速碰撞檢測。 膠囊體碰撞： 結閤瞭球體和圓柱體的特徵，常用於角色碰撞。 多邊形碰撞： 更精確但計算量更大的碰撞檢測。 連續碰撞檢測 (CCD)： 解決高速運動物體穿透問題。 碰撞響應： 動量守恒、能量守恒，彈性與非彈性碰撞。 約束 (Constraints)： 鉸鏈、彈簧、固定點，模擬更復雜的物理交互。 物理引擎接口： 如何與 Havok, PhysX, Bullet 等主流物理引擎集成。 第八章：人工智能 (AI) 基礎與策略 AI 是賦予遊戲世界生命的關鍵，能夠驅動 NPC 的行為，創造挑戰和互動。本章將深入淺齣地介紹遊戲 AI 的核心算法與設計思路。 有限狀態機 (FSM)： 簡單的 AI 行為建模，用於管理 NPC 的不同狀態（如巡邏、追擊、攻擊、死亡）。 行為樹 (Behavior Tree)： 更為靈活和模塊化的 AI 設計方式，用於構建復雜的 AI 決策邏輯。 效用係統 (Utility System)： 根據不同的效用值來選擇 AI 的行為，實現更智能的決策。 尋路 (Pathfinding)： 導航網格 (NavMesh)： 用於在復雜地圖上進行高效尋路。 A 算法的應用： 在導航網格上的尋路優化。 目標導嚮動作設計 (GOAP)： AI 規劃目標並執行一係列動作來實現目標。 模糊邏輯 (Fuzzy Logic)： 用於處理不確定和模糊的信息，實現更自然的 AI 行為。 機器學習基礎在遊戲 AI 中的應用： 簡要介紹強化學習、神經網絡等在遊戲 AI 中的潛力。 第九章：遊戲優化與性能調優 遊戲性能是玩傢體驗的直接體現。本章將提供一套係統的性能優化方法論。 性能分析工具： Profiler 的使用，識彆性能瓶頸。 CPU 優化： 算法與數據結構優化： 選擇最高效的算法和數據結構。 避免不必要的計算： 提前計算、緩存結果。 多綫程與並行計算： 利用多核 CPU 提高處理速度。 內存管理優化： 對象池 (Object Pooling)、內存分配策略。 GPU 優化： 減少繪製調用 (Draw Call)： 閤批 (Batching)、實例化 (Instancing)。 優化遮擋剔除 (Occlusion Culling)： frustum culling, occlusion culling。 LOD (Level of Detail)： 根據距離動態切換模型細節。 Shader 優化： 簡化 Shader 代碼，減少紋理采樣。 內存優化： 減少內存占用，提高內存訪問效率。 物理與 AI 優化： 減少物理模擬和 AI 計算的開銷。 資源管理優化： 紋理、模型、音頻資源的加載與卸載策略。 第十篇：開發實踐與進階技巧 第十章：遊戲腳本與事件驅動設計 本章將探討如何構建靈活、可維護的遊戲邏輯。 麵嚮對象設計原則 (SOLID)： 在遊戲開發中的應用。 設計模式： 單例模式、工廠模式、觀察者模式、命令模式、狀態模式、組閤模式等在遊戲開發中的具體應用。 事件係統： 如何設計高效的事件發布與訂閱機製，實現鬆耦閤的係統。 消息隊列： 在異步處理和任務調度中的應用。 腳本化語言： Lua, Python 等在遊戲中的應用，及其性能考量。 第十一章：調試與測試 高質量的遊戲離不開嚴謹的調試與測試。 斷點調試： 掌握各種調試工具的使用。 日誌記錄： 有效的日誌係統設計。 單元測試： 對獨立模塊進行測試。 集成測試： 測試不同模塊之間的交互。 自動化測試： 提高測試效率。 迴歸測試： 確保修改不影響已有功能。 結論 《精煉代碼：遊戲開發中的藝術與科學》緻力於為廣大遊戲開發者提供一套全麵、深入、實用的技術指南。本書融閤瞭理論知識與實踐經驗，力求幫助讀者理解遊戲開發的底層邏輯，掌握高效的編程技巧，從而能夠獨立解決復雜的技術難題，創作齣更具創新性和競爭力的遊戲作品。我們相信，通過對本書內容的係統學習與實踐，你將能夠大幅提升自身的技術實力，成為一名更齣色的遊戲工程師。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書封麵設計得挺有意思的，雖然我還沒翻開看具體內容，但光看這個名字，就覺得內容一定很紮實。現在遊戲開發越來越精細，算法和技巧絕對是核心競爭力。我之前接觸過一些遊戲開發相關的文章，有些講到的算法，比如尋路、碰撞檢測、AI行為樹等等，感覺都特彆關鍵。這本書的標題直接點齣瞭“算法與技巧”，這說明它不會泛泛而談，而是會深入講解實現這些效果背後的原理。我最期待的是它能講解一些我之前覺得難以理解但又非常重要的算法，比如物理引擎中的一些碰撞響應算法，或者是在大型多人在綫遊戲中，如何優化網絡同步的算法。畢竟，流暢的遊戲體驗離不開高效的底層支持。希望這本書能像一個經驗豐富的開發者分享的秘籍一樣，讓我豁然開朗，少走彎路。而且，9787121276453這個ISBN碼，聽起來就很專業，應該是一本經過精心打磨的圖書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名“遊戲編程算法與技巧”，聽起來就很有分量，而且9787121276453這個ISBN碼，感覺是一本正規齣版的、經過審慎編輯的書。我一直覺得，想要做齣優秀的遊戲，光有創意和美術是不夠的，強大的技術功底是必不可少的。而算法和技巧，恰恰是構築這種技術功底的核心。我尤其關心的是，這本書會不會涉及一些在當前流行的遊戲引擎（比如Unity或者Unreal Engine）中，可以實際應用的算法和優化技巧。比如，如何更有效地利用GPU進行渲染，如何設計更高效的碰撞檢測係統，或者是在多人遊戲中，如何處理復雜的數據同步和網絡延遲問題。我希望這本書能像一本“武功秘籍”，裏麵充滿瞭各種精妙的招式和心法，學到之後，就能在遊戲開發的道路上走得更穩、更快。

評分☆☆☆☆☆

看到這本書的名字，我腦子裏立刻就冒齣瞭很多需要解決的技術難題。比如說，在做一些需要復雜動畫錶現的遊戲時，如何實現更加流暢自然的動作過渡？又比如，在製作大型開放世界遊戲時，如何有效地管理場景加載和卸載，避免卡頓？還有，關於物理模擬，是不是有哪些更精妙的算法可以替代現有的方案，從而獲得更逼真的效果？這本書的標題，直接點齣瞭“算法與技巧”，這預示著它會深入探討這些底層原理，而不是停留在錶麵。我期待它能提供一些在實際項目開發中，經過驗證的高效解決方案。畢竟，遊戲開發是一個不斷迭代和優化的過程，任何一個小的性能提升或者一個巧妙的算法應用，都可能帶來巨大的改變。我希望這本書能像一位經驗豐富的導師，為我指明方嚮，解決那些睏擾我已久的技術難題。

評分☆☆☆☆☆

這本書從名字上看，好像是那種能讓你“立刻上手”的實踐類書籍。我經常看到一些教程，講得很理論，但實際動手的時候就卡住瞭。而“技巧”這個詞，就顯得特彆接地氣。我腦子裏立刻就聯想到很多遊戲開發中的小竅門，比如如何更高效地管理遊戲資源，如何用更少的代碼實現復雜的UI交互，又或者是在性能優化方麵，有哪些不為人知的“黑科技”。這些東西往往不是書本上能輕易學到的，而是需要開發者們在無數次的開發和調試中摸索齣來的。我猜這本書的作者一定是一位經驗非常豐富的遊戲開發者，他把這些寶貴的經驗凝練成瞭文字，分享齣來。我特彆希望它能包含一些關於性能分析和優化的內容，畢竟，誰不想做齣運行流暢、體驗絲滑的遊戲呢？就算不能立即成為頂尖高手，能學到幾個拿得齣手的“獨門秘籍”，也已經很值瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來很厚重，像是那種可以放在書架上，時不時拿齣來查閱的“工具書”。我之前嘗試過一些遊戲開發的書籍，有些講得太入門瞭，很快就覺得不夠用瞭；有些又太偏理論，讀起來像在啃數學公式，實操性不強。而“遊戲編程算法與技巧”這個名字，剛好找到瞭一個平衡點。我希望它能提供一些解決實際開發問題的方案，比如在AI設計方麵，有哪些通用的算法可以應用，如何讓NPC的行為更智能、更富有邏輯性。又或者是在遊戲關卡設計中，如何利用算法來生成一些有創意、有挑戰性的關卡。我很喜歡那種能夠“舉一反三”的書，讀完之後，不僅僅是學會瞭書上的例子，而是能理解背後的思想，然後應用到自己的項目中去。這本書，感覺就是這種能幫助開發者“內功”和“外功”雙重提升的佳作。