游戏编程算法与技巧 9787121276453 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Sanjay Madhav，刘瀚阳 著

图书标签:

• 游戏编程
• 算法
• 技巧
• 游戏开发
• C++
• DirectX
• 图形学
• 数据结构
• 游戏引擎
• 人工智能

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121276453

商品编码：29624469789

包装：平装

出版时间：2016-10-01

基本信息

书名:游戏编程算法与技巧

定价：89.00元

售价：66.8元,便宜22.2元,折扣75

作者:Sanjay Madhav,刘瀚阳

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-10-01

ISBN：9787121276453

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

1.本书全面介绍游戏行业中会用到的算法和技术，包括2D、3D图形学，物理，人工智能，摄像机等多个方面。
2.采用了独特的与平台架构无关的方法来展开开发，适用于任何游戏、风格、语言、框架。
3.每个概念的展示都使用了伪代码，并经过验证，容易被程序员们理解。
4.本书*后以两款完整游戏作为总结，使用了很多书中介绍的算法和技术，源代码都可下载。
5.请回顾每一章课后习题，能巩固所学，助你前进。

内容提要

本书详细综述了应用在许多重要视频游戏编程中的算法和技术。书中采用了一种独立于平台和结构的方法，能协助开发几乎任何风格、语言和框架的游戏，并展现2D和3D图像、物理、人工智能、相机等工作的基本技术。书中的每个概念都是用C#、Java或 C 程序员直观明白的伪代码阐述的，并且作者已经改进和证实过这些伪代码。本书后作者详细分析了两个完整的游戏，清楚展现了前面章节讲到的很多技术和算法。

目录

作者介绍

　　　　Sanjay Madhav 是南加利福尼亚大学的讲师，在那里他教授了几门与游戏编程相关的课程。而在全职加入南加利福尼亚大学之前，他作为程序员在许多公司工作过，包括Electronic Arts、Neverso�� 及Pandemic Studios。虽然他在很多系统上都有着丰富的开发经验，但是他感兴趣的还是游戏机制的开发。他所参与的游戏包括《荣誉勋章：太平洋突袭》（Tony Hawk’s Project 8）、《指环王：征服》（Lord of the Rings: Conquest）和The Saboteur。
　　　　从2008 年开始，Sanjay 在南加利福尼亚大学，当时他还是全职游戏程序员当中的一员。在2009 年年末Pandemic Studios 关闭之后，他决定专注于教越来越重要的游戏程序员。他的主要课程是面向本科生的游戏编程课程，而且已经连续教了10 个学期。

　　　　刘瀚阳，互娱高级工程师，Life-long级别的游戏玩家。兴趣使然，大学本科就选择了游戏专业，毕业后一直专注于游戏研发。参与过游戏引擎、大型商业MMORPG、中小型手游的开发。擅长游戏架构设计与开发，代码写得贼溜，略懂产品。一直在游戏行业中默默前进，希望有一天也能做出一款的游戏。

文摘

序言

《精炼代码：游戏开发中的艺术与科学》 引言 在浩瀚的游戏开发领域，算法与技巧犹如构建虚拟世界的基石，决定了游戏的流畅度、响应速度、视觉表现乃至玩家沉浸式的体验。一本优秀的技术书籍，不仅是知识的传递，更是开发者思维的启迪，是解决实际难题的宝贵参考。本书《精炼代码：游戏开发中的艺术与科学》，旨在深入剖析游戏开发中至关重要的算法设计、数据结构运用以及高效编程实践，为读者提供一套系统且实用的知识体系，助力其在技术层面达到新的高度。 本书并非对某一特定游戏引擎或平台的详尽教程，而是聚焦于那些跨越技术鸿沟、普适于绝大多数游戏开发场景的底层原理与实现方法。我们相信，掌握了核心算法的精髓，无论你使用的是 Unity、Unreal Engine、Godot，还是自研引擎，都能游刃有余地应对开发中的挑战。本书的内容涵盖了从基础的数学运算到复杂的人工智能，从高效的渲染管线到精妙的物理模拟，力求为开发者构建一个坚实的技术基座。 第一篇：算法基石与数据结构优化 第一章：数学在游戏中的力量 游戏开发与数学的结合密不可分。本章将从二维和三维空间几何学入手，深入讲解向量、矩阵、四元数等核心概念。我们会详细解析它们的运算原理，并结合实际游戏场景，例如角色移动、相机控制、物体变换等，展示如何运用这些数学工具来精确地描述和操纵游戏世界。 向量运算： 点乘、叉乘、归一化、长度计算等，以及它们在方向判断、光照计算、碰撞检测中的应用。 矩阵变换： 平移、旋转、缩放矩阵的构造与组合，以及它们如何在模型视图投影（MVP）矩阵中发挥关键作用，实现物体的三维渲染。 四元数： 深入理解四元数如何解决万向节死锁问题，以及它在平滑的角色动画、相机旋转等方面的优势。 插值算法： 线性插值 (Lerp)、球面线性插值 (Slerp) 等，如何实现平滑的动画过渡、路径跟随和参数平滑变化。 三角函数与角度： 正弦、余弦、反正切等，在计算角度、方向、运动轨迹中的应用。 概率与统计： 随机数生成、概率分布、期望值等，在游戏平衡性设计、随机事件触发、AI行为模式生成中的重要性。 第二章：高效组织游戏数据：数据结构精要 数据的组织方式直接影响程序的效率。本章将重点介绍在游戏开发中最常用且高效的数据结构，并分析它们在不同场景下的适用性。 数组与动态数组： 基础的线性数据结构，讨论其在存储列表、缓冲区等方面的应用，以及动态数组的内存管理。 链表： 单向链表、双向链表，在实现动态大小列表、历史记录、撤销/重做系统等方面的优势。 栈与队列： 先进后出 (LIFO) 和先进先出 (FIFO) 原理，及其在函数调用栈、命令模式、AI任务调度等场景的应用。 哈希表（字典/映射）： 键值对存储，在快速查找、缓存、配置管理中的核心作用。 树结构： 二叉搜索树 (BST)： 排序、查找效率，以及在某些特定数据组织场景下的应用。 平衡二叉搜索树 (AVL, 红黑树)： 保证查找效率，在需要动态插入和删除的有序集合中的优势。 B 树与 B+ 树： 主要应用于磁盘存储，但在某些内存数据库或大型数据管理场景下也具有参考价值。 四叉树与八叉树： 在二维和三维空间中进行空间分割，极大地优化了空间查询，如碰撞检测、可见性剔除、光照烘焙等。 图结构： 顶点与边，在路径查找、寻路算法、AI状态机、社交网络模拟等方面的强大应用。 第三章：搜索与排序：数据处理的效率之道 高效的搜索与排序算法是游戏程序性能的关键。本章将深入探讨各种算法的原理、复杂度以及在游戏中的实际应用。 线性搜索： 简单易懂，但在大规模数据面前效率低下。 二分搜索： 针对有序数据，效率极高，在玩家列表、物品库查找等场景下非常实用。 广度优先搜索 (BFS) 与深度优先搜索 (DFS)： 图和树遍历的核心算法，在迷宫探索、AI搜索、地图生成等领域应用广泛。 Dijkstra 算法与 A 算法： 最短路径查找的经典算法，在游戏寻路、AI导航、资源分配等方面至关重要。 冒泡排序、选择排序、插入排序： 基础排序算法，理解其工作原理，但通常不适用于大规模数据。 快速排序与归并排序： 高效的比较排序算法，在游戏开发中经常被用作底层库或自定义排序的实现。 堆排序： 基于堆数据结构，效率稳定，在优先级队列实现中非常有用。 基数排序、桶排序： 非比较排序，在特定数据分布下效率极高。 第二篇：图形渲染与视觉表现 第四章：三维渲染管线深度解析 理解三维渲染管线是制作精美画面的基础。本章将循序渐进地讲解从模型加载到最终像素输出的整个流程。 几何处理： 顶点数据、顶点着色器、曲面细分。 光栅化： 将几何图元转换为像素的过程，屏幕空间坐标系，三角形遍历。 片元着色器： 计算每个像素的颜色，纹理采样、光照计算、材质属性。 深度测试与模板测试： 实现物体遮挡、透明度处理、特殊效果。 混合 (Blending)： 颜色混合模式，实现半透明效果，如玻璃、粒子效果。 后期处理 (Post-Processing)： 屏幕空间效果，如抗锯齿 (MSAA, FXAA)、景深 (Depth of Field)、运动模糊 (Motion Blur)、泛光 (Bloom) 等。 第五章：纹理映射与材质表现 纹理是赋予物体真实感和细节的关键。本章将深入探讨纹理的应用与高级技术。 UV 坐标与纹理坐标系： 如何将三维模型的表面映射到二维纹理图。 纹理过滤： 近邻过滤、双线性过滤、三线性过滤，以及各向异性过滤，提升纹理在不同视角下的清晰度。 纹理压缩： DDS, ASTC 等，优化纹理内存占用与加载速度。 纹理类型： 反射贴图、法线贴图、高光贴图、金属度/粗糙度贴图 (PBR)，赋予物体丰富的表面属性。 MIP 贴图： 预先生成不同分辨率的纹理，根据距离动态选择，减少渲染负担并提升视觉质量。 材质系统： PBR (Physically Based Rendering) 材质模型，模拟真实世界的光照交互。 第六章：光照模型与阴影渲染 逼真的光照是营造游戏氛围、增强真实感的关键。本章将探讨各种光照模型和阴影生成技术。 基础光照模型： 环境光 (Ambient Lighting)： 提供整体照明，模拟间接光照。 漫反射光 (Diffuse Lighting)： 模拟光线在粗糙表面上的散射。 镜面反射光 (Specular Lighting)： 模拟光线在光滑表面上的反射。 更高级光照模型： Phong 模型、Blinn-Phong 模型： 经典的实时光照模型。 Physically Based Rendering (PBR)： 物理真实的光照模型，如 Cook-Torrance 模型，实现更逼真的反射和能量守恒。 光源类型： 点光源、平行光、聚光灯、区域光。 阴影渲染技术： 阴影贴图 (Shadow Mapping)： 通过渲染场景的深度图来生成阴影，讨论其分辨率、级联阴影贴图 (CSM) 等优化技术。 阴影体 (Shadow Volumes)： 基于多边形网格的光栅化技术，用于生成精确的硬阴影。 屏幕空间软阴影 (Screen Space Soft Shadows)： 利用深度缓冲区生成柔和的阴影效果。 第三篇：游戏逻辑与交互 第七章：物理引擎基础与应用 流畅的物理模拟是游戏沉浸感的重要组成部分。本章将介绍游戏物理引擎的基本原理和实现技巧。 刚体动力学： 质量、力、加速度、速度、位移，牛顿运动定律。 碰撞检测： 包围盒 (Bounding Box, AABB)： 简单高效的初步碰撞检测。 球体碰撞： 快速碰撞检测。 胶囊体碰撞： 结合了球体和圆柱体的特征，常用于角色碰撞。 多边形碰撞： 更精确但计算量更大的碰撞检测。 连续碰撞检测 (CCD)： 解决高速运动物体穿透问题。 碰撞响应： 动量守恒、能量守恒，弹性与非弹性碰撞。 约束 (Constraints)： 铰链、弹簧、固定点，模拟更复杂的物理交互。 物理引擎接口： 如何与 Havok, PhysX, Bullet 等主流物理引擎集成。 第八章：人工智能 (AI) 基础与策略 AI 是赋予游戏世界生命的关键，能够驱动 NPC 的行为，创造挑战和互动。本章将深入浅出地介绍游戏 AI 的核心算法与设计思路。 有限状态机 (FSM)： 简单的 AI 行为建模，用于管理 NPC 的不同状态（如巡逻、追击、攻击、死亡）。 行为树 (Behavior Tree)： 更为灵活和模块化的 AI 设计方式，用于构建复杂的 AI 决策逻辑。 效用系统 (Utility System)： 根据不同的效用值来选择 AI 的行为，实现更智能的决策。 寻路 (Pathfinding)： 导航网格 (NavMesh)： 用于在复杂地图上进行高效寻路。 A 算法的应用： 在导航网格上的寻路优化。 目标导向动作设计 (GOAP)： AI 规划目标并执行一系列动作来实现目标。 模糊逻辑 (Fuzzy Logic)： 用于处理不确定和模糊的信息，实现更自然的 AI 行为。 机器学习基础在游戏 AI 中的应用： 简要介绍强化学习、神经网络等在游戏 AI 中的潜力。 第九章：游戏优化与性能调优 游戏性能是玩家体验的直接体现。本章将提供一套系统的性能优化方法论。 性能分析工具： Profiler 的使用，识别性能瓶颈。 CPU 优化： 算法与数据结构优化： 选择最高效的算法和数据结构。 避免不必要的计算： 提前计算、缓存结果。 多线程与并行计算： 利用多核 CPU 提高处理速度。 内存管理优化： 对象池 (Object Pooling)、内存分配策略。 GPU 优化： 减少绘制调用 (Draw Call)： 合批 (Batching)、实例化 (Instancing)。 优化遮挡剔除 (Occlusion Culling)： frustum culling, occlusion culling。 LOD (Level of Detail)： 根据距离动态切换模型细节。 Shader 优化： 简化 Shader 代码，减少纹理采样。 内存优化： 减少内存占用，提高内存访问效率。 物理与 AI 优化： 减少物理模拟和 AI 计算的开销。 资源管理优化： 纹理、模型、音频资源的加载与卸载策略。 第十篇：开发实践与进阶技巧 第十章：游戏脚本与事件驱动设计 本章将探讨如何构建灵活、可维护的游戏逻辑。 面向对象设计原则 (SOLID)： 在游戏开发中的应用。 设计模式： 单例模式、工厂模式、观察者模式、命令模式、状态模式、组合模式等在游戏开发中的具体应用。 事件系统： 如何设计高效的事件发布与订阅机制，实现松耦合的系统。 消息队列： 在异步处理和任务调度中的应用。 脚本化语言： Lua, Python 等在游戏中的应用，及其性能考量。 第十一章：调试与测试 高质量的游戏离不开严谨的调试与测试。 断点调试： 掌握各种调试工具的使用。 日志记录： 有效的日志系统设计。 单元测试： 对独立模块进行测试。 集成测试： 测试不同模块之间的交互。 自动化测试： 提高测试效率。 回归测试： 确保修改不影响已有功能。 结论 《精炼代码：游戏开发中的艺术与科学》致力于为广大游戏开发者提供一套全面、深入、实用的技术指南。本书融合了理论知识与实践经验，力求帮助读者理解游戏开发的底层逻辑，掌握高效的编程技巧，从而能够独立解决复杂的技术难题，创作出更具创新性和竞争力的游戏作品。我们相信，通过对本书内容的系统学习与实践，你将能够大幅提升自身的技术实力，成为一名更出色的游戏工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书从名字上看，好像是那种能让你“立刻上手”的实践类书籍。我经常看到一些教程，讲得很理论，但实际动手的时候就卡住了。而“技巧”这个词，就显得特别接地气。我脑子里立刻就联想到很多游戏开发中的小窍门，比如如何更高效地管理游戏资源，如何用更少的代码实现复杂的UI交互，又或者是在性能优化方面，有哪些不为人知的“黑科技”。这些东西往往不是书本上能轻易学到的，而是需要开发者们在无数次的开发和调试中摸索出来的。我猜这本书的作者一定是一位经验非常丰富的游戏开发者，他把这些宝贵的经验凝练成了文字，分享出来。我特别希望它能包含一些关于性能分析和优化的内容，毕竟，谁不想做出运行流畅、体验丝滑的游戏呢？就算不能立即成为顶尖高手，能学到几个拿得出手的“独门秘籍”，也已经很值了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名“游戏编程算法与技巧”，听起来就很有分量，而且9787121276453这个ISBN码，感觉是一本正规出版的、经过审慎编辑的书。我一直觉得，想要做出优秀的游戏，光有创意和美术是不够的，强大的技术功底是必不可少的。而算法和技巧，恰恰是构筑这种技术功底的核心。我尤其关心的是，这本书会不会涉及一些在当前流行的游戏引擎（比如Unity或者Unreal Engine）中，可以实际应用的算法和优化技巧。比如，如何更有效地利用GPU进行渲染，如何设计更高效的碰撞检测系统，或者是在多人游戏中，如何处理复杂的数据同步和网络延迟问题。我希望这本书能像一本“武功秘籍”，里面充满了各种精妙的招式和心法，学到之后，就能在游戏开发的道路上走得更稳、更快。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来很厚重，像是那种可以放在书架上，时不时拿出来查阅的“工具书”。我之前尝试过一些游戏开发的书籍，有些讲得太入门了，很快就觉得不够用了；有些又太偏理论，读起来像在啃数学公式，实操性不强。而“游戏编程算法与技巧”这个名字，刚好找到了一个平衡点。我希望它能提供一些解决实际开发问题的方案，比如在AI设计方面，有哪些通用的算法可以应用，如何让NPC的行为更智能、更富有逻辑性。又或者是在游戏关卡设计中，如何利用算法来生成一些有创意、有挑战性的关卡。我很喜欢那种能够“举一反三”的书，读完之后，不仅仅是学会了书上的例子，而是能理解背后的思想，然后应用到自己的项目中去。这本书，感觉就是这种能帮助开发者“内功”和“外功”双重提升的佳作。

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的名字，我脑子里立刻就冒出了很多需要解决的技术难题。比如说，在做一些需要复杂动画表现的游戏时，如何实现更加流畅自然的动作过渡？又比如，在制作大型开放世界游戏时，如何有效地管理场景加载和卸载，避免卡顿？还有，关于物理模拟，是不是有哪些更精妙的算法可以替代现有的方案，从而获得更逼真的效果？这本书的标题，直接点出了“算法与技巧”，这预示着它会深入探讨这些底层原理，而不是停留在表面。我期待它能提供一些在实际项目开发中，经过验证的高效解决方案。毕竟，游戏开发是一个不断迭代和优化的过程，任何一个小的性能提升或者一个巧妙的算法应用，都可能带来巨大的改变。我希望这本书能像一位经验丰富的导师，为我指明方向，解决那些困扰我已久的技术难题。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书封面设计得挺有意思的，虽然我还没翻开看具体内容，但光看这个名字，就觉得内容一定很扎实。现在游戏开发越来越精细，算法和技巧绝对是核心竞争力。我之前接触过一些游戏开发相关的文章，有些讲到的算法，比如寻路、碰撞检测、AI行为树等等，感觉都特别关键。这本书的标题直接点出了“算法与技巧”，这说明它不会泛泛而谈，而是会深入讲解实现这些效果背后的原理。我最期待的是它能讲解一些我之前觉得难以理解但又非常重要的算法，比如物理引擎中的一些碰撞响应算法，或者是在大型多人在线游戏中，如何优化网络同步的算法。毕竟，流畅的游戏体验离不开高效的底层支持。希望这本书能像一个经验丰富的开发者分享的秘籍一样，让我豁然开朗，少走弯路。而且，9787121276453这个ISBN码，听起来就很专业，应该是一本经过精心打磨的图书。