Как в excel написать игру на

Развлекая — поучай.
(Гораций)

Если вы уже имели какой-то опыт программирования в прошлой жизни (привет, Basic, Pascal и т.д.), то, скорее всего, уже прошли этап «игрописательства». Однако, тряхнуть стариной и размять мозги вполне можно. Если же вы никогда не программировали игр, то никогда не поздно начать этот весьма увлекательный процесс. Всё, что нам потребуется — это Excel (любой версии) и 15-20 минут времени для начала.

Тренироваться будем на известной в узких кругах программистов игре «Жизнь» (Life). Её придумал британский математик Джон Конвей еще в 1970 году на основе работ легендарного Джона фон Неймана — прадедушки всех современных компьютеров. Если вы не сталкивались с ней раньше — не проблема, правила можно объяснить за полминуты:

• Игра идет на большом (иногда даже бесконечном) поле в клеточку («вселенной»). Как вы понимаете, Excel для такого подходит идеально

• В один момент времени каждая клетка может быть в двух состояниях — живой (обозначим её каким-нибудь значком или просто единичкой) или же мертвой (пустой). Начальное состояние всех клеток в игре называют первым поколением.

• Если брать блок клеток 3х3 с текущей клеткой в середине, то вокруг неё оказывается 8 клеток-соседей. Дальнейшая судьба клетки зависит от того, сколько именно живых клеток (N) окажется в этой окружающей области. Вариантов несколько:

• Если клетка была пустая (мертвая), но у нее есть ровно 3 живых соседа, то в ней зарождается жизнь.
• Если клетка живая, но у неё меньше 2 соседей, то она умирает от одиночества.
• Если клетка живая, но у неё больше 3 соседей, то она умирает от перенаселения.
• Если клетка живая и у нее 2-3 соседа, то клетка продолжает жить.

Вот, собственно, и все правила. Можно даже сказать, что всё это неправильно называть игрой, т.к. здесь нет соперников в привычном понимании. Вы расставляете первое поколение, запускаете процесс и затем просто наблюдаете за развитием вашей «колонии» на протяжении нескольких поколений.

Однако, не стоит недооценивать обманчивую простоту этой логики — количество комбинаций, сценариев игры и многообразие фигур в такой игровой вселенной поражает своим разнообразием и поистине бесконечно. В математике подобные модели называют клеточными автоматами. А самое интересное, что реализовать подобную модель можно в любой версии Excel буквально на 20 строчках кода.

Поехали.

Шаг 1. Готовим игровое пространство

Создадим в новой книге три листа:

• game — это будет основной листы игры, где мы будем наблюдать за развитием нашей «колонии»
• next — этот лист будет формировать следующее поколение, которое затем придет на смену текущему
• start — на этом листе мы будем задавать начальную конфигурацию, т.е. первое поколение в нашей игре

На каждом листе (можно выделить их заранее, удерживая клавишу Shift или Ctrl, чтобы не повторять трижды одни и те же действия), разметим игровое поле размером, допустим, 30 на 30 ячеек. Впоследствии размер поля можно будет подправить в соответствии с вашими аппетитами и мощью вашего ПК:

На листе start разметим с помощью единичек первое поколение любым желаемым образом:

Шаг 2. Пишем макрос

Теперь пришла пора расчехлить наш VBA и написать макрос, который и будет делать всю работу, а именно:

1. Копировать первое поколение с листа start на лист game.
2. Проходить по ячейкам игрового поля на листе game и проверять окружающих соседей (блок 3х3) для каждой из них.
3. В зависимости от результатов проверки помечать на листе следующего поколения next ту же ячейку как живую (1) или мертвую (пусто).
4. Копировать получившееся новое поколение с листа next вместо текущего на листы игры game.
5. Повторять пункты 2-4 несколько раз, сменяя одно поколение другим и отображая на экране изменения в нашей «колонии».

Для начала откроем редактор Visual Basic на вкладке Разработчик (Developer). Если такой вкладки не видно, то её нужно будет сначала отобразить через Файл — Параметры — Настройка ленты (File — Options — Customize Ribbon), включив соответствующий флажок.

В открывшемся окне редактора создадим новый модуль с помощью команды меню Insert — Module, а затем скопируем и вставим туда код нашего макроса:

Sub Life()
    Dim cell As Range, n As Integer, i As Integer
    
    Set rGame = Worksheets("Game").Range("B2:AE31")
    Set rStart = Worksheets("Start").Range("B2:AE31")
    Set rNext = Worksheets("Next").Range("B2:AE31")
    Set wNext = Worksheets("Next")

    rStart.Copy Destination:=rGame
    
    For i = 1 To 50
        rNext.ClearContents
        For Each cell In rGame.Cells
            n = WorksheetFunction.CountA(cell.Offset(-1, -1).Resize(3, 3)) - cell.value
            If cell = "" And n = 3 Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = 1
            If cell = 1 And (n = 2 Or n = 3) Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = 1
            If cell = 1 And (n < 2 Or n > 3) Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = ""
        Next cell
        rNext.Copy Destination:=rGame
    Next i
End Sub

Теперь давайте разберем его построчно для понятности:

Поскольку в коде нам придется несколько раз ссылаться и много раз работать с диапазонами игрового пространства (B2:AE31) на каждом из трёх листов книги, то имеет смысл сразу оформить их как переменные. Это делается в блоке:

Set rGame = Worksheets("Game").Range("B2:AE31")
Set rStart = Worksheets("Start").Range("B2:AE31")
Set rNext = Worksheets("Next").Range("B2:AE31")

Заодно мы создаем ещё и переменную wNext, которая ссылается на весь лист next целиком — это нам тоже пригодится в будущем:

Set wNext = Worksheets("Next")

Затем, перед началом игры, мы должны перенести первое поколение с листа start на лист game. Это выполяется командой прямого копирования с использованием уже созданных переменных:

rStart.Copy Destination:=rGame

Поскольку мы хотим прокрутить в нашей игре не одно, а несколько (например, 50 для начала) поколений, то дальнейшие действия заключены в цикл:

For i = 1 to 50
...
Next i

А внутри этого цикла мы, во-первых, сначала очищаем рабочее пространство на листе next для формирования следующего поколения:

rNext.ClearContents

А, во-вторых, запускаем вложенный цикл прохода по всем ячейкам игровой вселенной на листе game, чтобы проверить каждую из них — это реализовано циклом прохода по коллекции:

For Each cell in rGame.Cells
...
Next cell

Ссылка на очередную проверяемую ячейку будет храниться в переменной cell. Для этой ячейки нам нужно сначала построить окрестность 3х3 с ней в середине. Это выполняется с помощью конструкции:

cell.Offset(-1, -1).Resize(3, 3)

Здесь метод Offset(-1,-1) виртуально сдвигает текущую проверяемую ячейку на одну строку вверх и на один столбец влево, а потом метод Resize(3,3) опять же виртуально растягивает эту одну ячейку до новых размеров 3 на 3:

Чтобы посчитать количество заполненных ячеек в полученной окрестности применяется функция рабочего листа СЧЁТЗ (COUNTA), которую в VBA можно вызвать с помощью объекта WorksheetFunction. Таким образом количество живых соседей в окружающей текущую ячейку области 3 на 3 мы получаем выражением (не забыв вычесть из полученного количества текущую ячейку):

n = WorksheetFunction.CountA(cell.Offset(-1, -1).Resize(3, 3)) - WorksheetFunction.CountA(cell)

Дальше нам нужно проверить полученное количество соседей и пометить на листе следующего поколения текущую ячейку как живую или мертвую, согласно правилам игры. Это выполняет блок из трёх проверок:

If cell = "" And n = 3 Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = 1
If cell = 1 And (n = 2 Or n = 3) Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = 1
If cell = 1 And (n < 2 Or n > 3) Then wNext.Cells(cell.Row, cell.Column) = ""

Когда цикл прохода по ячейкам будет завершен, то сформированное следующее поколение с листа next нужно скопировать на место текущего на листе game — делаем это уже знакомой конструкцией:

rNext.Copy Destination:=rGame

Вот, собственно, и вся логика.

Осталось вернуться в Excel на лист game, запустить нашу игру через вкладку Разработчик — Макросы (Developer — Macro) и насладиться процессом развития нашей колонии:

Ссылки по теме

• Что такое макросы и как их программировать в Microsoft Excel
• Справочник по игре «Жизнь» — сайт LifeWiki

Вам бывает скучно на работе? Часто сидите два-три дня без единого намёка на трудовую деятельность и пытаетесь ее имитировать, а руководство так и ждет ошибки с вашей стороны?

Теперь этого можно будет избежать, ведь в разработке находится пошаговая RPG в стиле Dragon Quest на NES для офисного приложения Excel.

Конечно, идея не нова. В Excel и раньше делали разнообразные игры (даже полноценный шутер). Но если вы читали мои предыдущие статьи, то поймёте, что создавать троллейбусы из батонов белого (или чёрного) хлеба — мое небольшое хобби.

Перейдём же к делу

На данный момент готова альфа-версия графического движка и редактор карт. С вероятностью в 99% они будут дорабатываться в процессе разработки.

Сперва немного расскажу о некоторых технических характеристиках.

1. Скорее всего в игре будет использоваться событийная модель, а не циклическая, ведь для пошаговой стратегии цикл не так уж и важен. Это будет зависеть от того, как быстро Excel справится с рендером одного кадра. Минус такого подхода заключается в том, что написать какой-нибудь платформер на этой основе не получится. В любом случае я попробую оба варианта.

2. Все текстуры имеют размер 16*16 пикселей. Палитра состоит всего из 56 цветов (стандартный размер палитры Excel). В качестве основы я взял палитру NES.

3. Текстуры я рисую в программе Aseprite, а в Excel из. bmp перевожу с помощью небольшого, написанного на VBA софта, который нашел в интернете.

4. Бэкграунд состоит из тайлов, спрайты же привязаны к системе координат.

Графический движок

Карта уровня представляет собой двумерный массив с кодовым обозначением тайла в формате «XXXY», где XXX — номер текстуры по порядку, Y — значение, указывающее на то, можно ли пройти сквозь тайл. Вторая функция пока что не реализована.

Спрайты хранятся в отдельном массиве в формате: координата X, координата Y, порядковый номер спрайта, тип спрайта и тэг. Два последних значения пока не используются.

Для создания графического движка сперва необходимо инициализировать различные переменные. Часть из них хранится на отдельном листе, а в коде я сделал их публичными (знаю, что так нельзя):

— высота и ширина игрового экрана;

— диапазон игрового экрана;

— массив игрового экрана для рендеринга;

— размер одной текстуры;

— координаты камеры;

— координаты игрока;

— номер уровня;

— карта тайлов и координаты спрайтов;

— массив спрайтов, тайлов и спрайтов игрока.

Все текстуры хранятся на отдельном листе с отображением индексов цветов палитры.

Так как это только первая версия движка, нажатие на «Новую игру» тут же запускает метод fillWithTextures (процесс создания массива цифровых значений цвета).

Первым делом происходит поиск спрайтов, которые нужно отрисовать. Для этого программа проверяет каждый «пиксель» игрового экрана, считает смещение этого пикселя относительно стартовых координат камеры, а также смещение относительно всех спрайтов на уровне. Если смещение «пикселя» относительно спрайта по каждой оси равно от 0 до 15 (так как размер текстуры 16*16), берётся индекс нужного цвета из массива спрайтов.

Вторым пунктом программа на основе смещения относительно координат камеры высчитывает позицию «пикселей» на карте тайлов. Когда нужный тайл найден, программа с помощью функции getTextOffset возвращает индекс цвета пикселя из массива тайлов.

Почему сперва происходит проверка спрайтов, а затем тайлов?

Все просто. Программа просто не трогает те «пиксели», которые уже закрашены спрайтами, что влияет на производительность в лучшую строну.

P.S. На следующий день я понял, что проверка условия «закрашенности» спрайтами должна производиться в начале. Тогда это повлияет на производительность. Привет, оптимизация.

Вторая проблема — это проверка спрайтов для каждого пикселя экрана. Предположим, что на уровне находится 40 спрайтов. При размере экрана 96*64 = 6144 пикселей количество итераций цикла достигает 6144 * 40 = 245760. Если пойти другим путём и проверять спрайты не для каждого пикселя, а по условию нахождения в поле зрения камеры, то количество итераций не превысит 40*16*16 = 10240. Эта проблема решается быстро.

Создание игрока и рендеринг изображения

Для того, чтобы поместить спрайт игрока в рендер-массив нужно посчитать смещение спрайта относительно координат камеры.

Аргумент imagePose будет использоваться для имитации поворота игрока при движении.

В конце-концов рендер-массив готов, поэтому вызываем последнюю процедуру, которая рисует сформированный кадр на игровом поле. Ее я показывать не буду, потому что она очень сырая и будет дорабатываться.

Будут дорабатываться и текущие процедуры, потому что на данный момент быстродействие немного хромает и реализовать упомянутую циклическую модель в данный момент проблематично.

Вот, что получается в итоге:

На этом можно пока закончить. Надеюсь, что из ваших глаз не пошла кровь от «лучшего в мире» языка программирования и попыток написать что-то осмысленное.

В любом случае жду критику и советы. Всегда интересно послушать, что скажут люди.

Немного саморекламы

Я создал паблик ВКонтакте, куда буду выкладывать свои мысли, алгоритмы, код, ссылки на эти статьи и конечно мемасики:) Если вам интересно наблюдать за разработкой игр и разных странных вещей, добро пожаловать.

У нас появилось свободное время.. значит можно поиграть! В этой рубрике мы будем выкладывать простенькие игры в Excel. Да, в Excel тоже можно писать игры, ведь в нем встроен язык программирования VBA. После того как вы скачаете игру (по ссылкам ниже), необходимо будет только включить макросы (как это сделать описано тут). Во многих Ирах в Excel (в макросах) есть много интересных находок. Кто знает, может игра в Excel поможет вам не только скоротать время, но и научиться чему-то новому. Играйте в Excel и пишите игры сами!

Игра в Excel «Морской бой»:

Battleships

Игра в Excel «Змейка»:

snaked

Игра в Excel «Вертолет»:

gmexcopter

Игра в Excel «Квадрат»

Squares

Игра в Excel «Лягушка»

frog_leap

Игра в Excel «Темница»

dungeon

Если у вас есть чем поделиться — присылайте!

Спасибо за внимание.

Перейдем к следующему примеру — необходимо разработать несложную игру. На рабочем листе (рис. 1.42) следует разместить пять окон для изображений (элементы управления типа «Изображение»). При этом два окна будут основными — расположены слева и большие по размеру. Другие три окна имеют меньшие размеры и расположены в правой части рабочего листа (они будут содержать эталонные изображения). Также на рис. 1.42 расположены две кнопки и две надписи, при этом надпись Результат является просто поясняющей, и далее мы ее упоминать не будем.

Теперь смысл игры. Предварительно в три маленьких окна в правой части листа выводятся три различные картинки (условно их можно называть эталонными). При щелчке на кнопке Бросок в каждое из двух основных окон для изображений должна попадать (случайным образом) одна из трех возможных картинок (из набора эталонных, которые видны на экране). Если в результате такого случайного выбора картинки в обоих основных окнах совпадают, то в элемент управления «Надпись» для результата добавляется 3 балла, а если нет, то вычитается 1 балл.

Нам также потребуется датчик случайных чисел — здесь мы воспользуемся уже знакомой функцией Rnd. На первом этапе необходимо дать имена объектам в соответствии с табл. 1.2. Назначение элементов достаточно очевидно. Нескольких слов заслуживает элемент «Надпись» Res для отображения результата. В ней вычисляется суммарный результат по итогам серии произведенных бросков. А по щелчку на кнопке Начать игру снова значение результата обнуляется. Таким образом, вступительная часть перед программированием завершена, и поэтому перейдем к описанию программного кода.

Для того чтобы между сеансами работы на компьютере текущий результат сохранялся, отведем для него ячейку в первой строке на листе — М1. В начале в нее необходимо записать ноль. После каждого броска в эту ячейку программно будет записываться результат. В этом случае при сохранении книги предыдущий результат сохраняется в ячейке М1. Процедура, выполняемая при открытии книги, должна извлечь из ячейки М1 предыдущий результат, и тогда пользователь будет иметь возможность продолжить игру.

В качестве первого программного фрагмента оформим процедуру, выполняемую при открытии книги, так, как представлено в листинге 1.26. Здесь в надпись для результата подставляется содержимое ячейки М1 с первого листа книги.

1
2
3
4

' Листинг 1.26. Процедура, выполняемая при открытии книги
Private Sub Workbook_Open()
Worksheets(1).Res.Caption = Worksheets(1).Range("M1").Value
End Sub

Таблица 1.2. Имена объектов на рис. 1.42

В листинге 1.27 приведена основная процедура, выполняемая по щелчку на кнопке с надписью Бросок.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

' Листинг 1.27. Обработка щелчка на кнопке Бросок
Private Sub Brosok_Click()
Symma = Range("M1")
Randomize
' Формирование случайных чисел
a = CInt(Rnd * 3 + 0.5)
b = CInt(Rnd * 3 + 0.5)
' Отображение картинки в первом окне
If a = 1 Then
	Image1.Picture = ImageEtalon1.Picture
ElseIf a = 2 Then
	Image1.Picture = ImageEtalon2.Picture
Else
	Image1.Picture = ImageEtalon3.Picture
End If
' Отображение картинки во втором окне
If b = 1 Then
	Image2.Picture = ImageEtalon1.Picture
ElseIf b = 2 Then
	Image2.Picture = ImageEtalon2.Picture
Else
	Image2.Picture = ImageEtalon3.Picture
End If
' Формирование результата
If a = b Then
	Symma = Symma + 3
Else
	Symma = Symma - 1
End If
' Фиксирование результата в надписи и в ячейке на листе
Res.Caption = Symma
Range("M1").Value = Symma
End Sub

В тексте процедуры используется функция Rnd, которая нам уже встречалась. Преобразование CInt (Rnd * 3 + 0.5) позволяет сформировать случайное целое число, которое может принимать одно из трех возможных значений: 1, 2 или 3. Таким образом, можно значения переменных а и b сопоставить с номерами картинок. В результате при совпадении картинок мы увеличиваем сумму выигрыша на 3 балла, а при несовпадении, соответственно, уменьшаем на один.

Если не предпринимать каких-либо действий, то функция Rnd при каждом повторном открытии книги выдает одну и ту же последовательность случайных чисел. Чтобы устранить данный недостаток, мы воспользовались функцией Randomize, которая выполняет перемешивание случайных чисел. В результате при различных сеансах работы последовательность, выдаваемая по нажатию кнопки Бросок, каждый раз будет разная.

Другая кнопка на листе (NewGame) позволяет сбросить содержимое ячейки М1 и значение свойства Caption элемента Res в ноль для начала новой игры (листинг 1.28).

1
2
3
4
5
6

' Листинг 1.28. Процедура сброса суммы баллов в ноль
Private Sub NewGame_Click()
Symma = О
Res.Caption = Symma
Range("M1") = Symma
End Sub

Один из вариантов развития игры показан на рис. 1.43.