【C#、C++ 和 Java】实现愤怒的小鸟（Angry Birds）游戏

引言 (Introduction)

愤怒的小鸟是一款广受欢迎的物理益智游戏 Games。玩家使用弹弓将不同能力的小鸟发射出去，撞击并摧毁由各种材料组成的结构，最终击败躲藏在其中的猪。实现愤怒的小鸟需要模拟投射物的物理轨迹，处理复杂的多物体碰撞以及结构破坏。

技术背景 (Technical Background)

实现愤怒的小鸟主要涉及以下核心技术概念：

• 游戏循环 (Game Loop): 游戏的驱动核心，通常以固定的时间步长进行物理模拟更新和状态更新，然后进行渲染。
• 物理物体表示 (Physics Object Representation): 游戏中所有受物理影响的物体，包括小鸟、各种方块、猪、地面等。每个物理物体需要包含位置、速度、加速度、旋转角度、角速度、质量、物理属性（如弹性、摩擦力）、碰撞形状（圆形、矩形等）。
• 物理模拟 (Physics Simulation): 这是游戏的核心。
  • 力 (Forces): 重力是主要的外力。玩家发射小鸟时，弹弓会施加一个初始的力或速度。物体碰撞时会产生冲量（瞬间的力）。
  • 合力与加速度： 计算作用在每个物体上的所有力的合力，根据牛顿第二定律 ($F=ma$) 计算加速度。
  • 速度与位置： 根据加速度和时间步长更新物体的线速度和角速度，再更新位置和旋转角度。
  • 睡眠/激活 (Sleeping/Activating): 当物体长时间静止时，可以将其设置为“睡眠”状态，暂停物理模拟，提高性能。受到足够大的力或碰撞时再“激活”。
• 弹弓发射 (Sling Shot Launch): 处理玩家鼠标或触摸拖拽和释放，计算小鸟的初始速度向量，该向量取决于弹弓拉伸的距离和方向。
• 碰撞检测 (Collision Detection): 检测游戏中所有受物理影响的物体之间是否发生重叠。由于物体形状多样，需要实现或使用支持多种形状对（圆-圆、圆-矩形、矩形-矩形等）碰撞检测的算法。高效的碰撞检测通常需要空间分割技术（如四叉树、网格）来减少需要检查的物体对数量。
• 碰撞响应 (Collision Resolution): 这是物理模拟中最复杂的部分。当检测到碰撞时，需要计算碰撞发生的精确时间、碰撞点、碰撞法线、渗透深度。然后根据物体的物理属性（质量、弹性、摩擦力）应用冲量来改变物体的速度和角速度，以模拟反弹、滑动、滚动等效果。还需要处理物体堆叠时的稳定性和接触力的模拟。
• 物体类型与行为 (Object Types & Behavior): 不同类型的小鸟有特殊技能（如分身、加速）。不同材料的方块有不同的生命值和破碎效果。猪在生命值降为零时被摧毁。
• 结构崩塌 (Structure Collapse): 当组成结构的方块被摧毁或移动时，其他与之相连的方块可能因为失去支撑而下落或崩塌。物理引擎通常会自动处理这些连锁反应。
• 关卡结构 (Level Structure): 定义关卡中所有静态和动态物理物体的初始位置、类型、属性和旋转角度。
• 游戏胜利/失败条件 (Win/Lose Conditions): 胜利是摧毁当前关卡中的所有猪。失败是玩家用完了所有小鸟但没有摧毁所有猪。

环境准备 (Environment Preparation)

实现愤怒的小鸟需要图形界面，需要支持复杂的图像加载（小鸟、方块、猪、背景），实时绘制具有旋转角度的物体，以及粒子效果（推力、爆炸、破碎）。使用游戏引擎或带有强大物理库的游戏开发框架是实现这类游戏的标准方式。

C#:

1. 安装 .NET SDK： 同之前。
2. 选择 IDE： 同之前，推荐 Visual Studio 或 Visual Studio Code。
3. 选择游戏框架或引擎（强烈推荐，并考虑集成物理库）：
   • MonoGame (跨平台) + Farseer Physics (2D 物理库) 或 Box2D (通过封装): 提供图形、输入、音频，需要手动集成物理库。
   • Unity (跨平台): 功能强大的游戏引擎，内置 2D 物理引擎（Box2D 的 Unity 封装），提供了成熟的物理、动画、场景、资源管理。

C++:

1. 安装 C++ Compiler: 同之前。
2. 选择 IDE 或编辑器： 同之前。
3. 选择游戏框架或引擎（强烈推荐，并集成物理库）：
   • SDL2 / SFML + Box2D: 提供图形、输入、音频，需要集成物理库。
   • Unreal Engine (跨平台): 提供了 Paper2D 和内置物理引擎。
   • Godot Engine (跨平台): 开源游戏引擎，提供 2D 功能和物理。

Java:

1. 安装 JDK： 同之前。
2. 选择 IDE： 同之前。
3. 选择游戏框架或引擎（强烈推荐，并集成物理库）：
   • LibGDX (跨平台) + Box2D: 成熟的 Java 游戏框架，提供了 2D 图形、输入处理、以及 Box2D 物理库的集成。
   • jMonkeyEngine (跨平台): Java 的 3D 引擎，也可以用于 2D。

完整代码实现说明 (Explanation Regarding Complete Code Implementation)

提供一个完整的愤怒的小鸟游戏代码是 不切实际的。下面的代码示例将 极其简化，仅展示最基础的物理物体表示、弹弓发射概念、以及最基本的物理更新（应用重力）和概念性的碰撞判断。它省略了物理引擎的实现细节、图形渲染、动画、复杂的碰撞形状和处理、物体破碎、多物体碰撞处理循环、UI 系统等绝大部分内容。

我们将重点在代码中加入 中文注释，以帮助理解每个部分的用途。

核心代码示例 (Core Code Examples)

这些示例展示了最基础的物理模拟游戏 Games 数据结构和逻辑。

C# (核心逻辑示例 - 物理物体, 弹弓, 物理更新, 碰撞)

using System;
using System.Collections.Generic; // 用于 List
using System.Drawing; // 用于 PointF, RectangleF
using System.Numerics; // 用于 Vector2
using System.Linq; // 用于 LINQ 查询

// 枚举表示物理物体的类型
public enum PhysicsObjectType
{
    Bird_Red, // 红色小鸟
    Block_Wood, // 木块
    Block_Stone, // 石块
    Pig, // 猪
    Ground // 地面 (静态)
}

/// <summary>
/// 物理物体基类
/// </summary>
public class PhysicsObject
{
    public int Id { get; } // 物体唯一ID
    public PhysicsObjectType Type { get; } // 物体类型

    public Vector2 Position { get; set; } // 位置 (世界坐标，像素)
    public Vector2 Velocity { get; set; } // 速度 (像素/秒)
    public Vector2 Acceleration { get; set; } // 加速度 (像素/秒^2)
    public float RotationRadians { get; set; } // 旋转角度 (弧度)
    // TODO: 角速度 AngularVelocity, 质量 Mass, 弹性 Restitution, 摩擦力 Friction

    // 碰撞形状 (简化为矩形)
    public RectangleF Bounds { get; } // 相对位置的碰撞框

    public int Health { get; set; } // 生命周期 (用于可破坏物体和猪)
    public bool IsDestroyed { get; set; } // 是否已被摧毁或移除

    // TODO: 其他属性: SpriteId, ScoreValue, IsStatic (是否静态物体) etc.

    public PhysicsObject(int id, PhysicsObjectType type, float x, float y, float width, float height, int initialHealth = 1)
    {
        Id = id;
        Type = type;
        Position = new Vector2(x, y);
        Velocity = Vector2.Zero;
        Acceleration = Vector2.Zero;
        RotationRadians = 0f;

        Bounds = new RectangleF(-width / 2f, -height / 2f, width, height); // 碰撞框以 Position 为中心

        Health = initialHealth;
        IsDestroyed = false;

        // TODO: 初始化 Mass, Restitution, Friction etc. based on Type
    }

    /// <summary>
    /// 获取物体在世界坐标中的碰撞矩形 (AABB)
    /// 对于简单的矩形，通常不考虑旋转对 AABB 的影响，只使用物体的 Position 和 Bounds
    /// 如果需要精确碰撞，需要根据旋转计算 OBB (Oriented Bounding Box) 或使用更复杂的形状
    /// </summary>
    public RectangleF GetWorldBounds()
    {
         // 简化：不考虑旋转对 AABB 的影响
        return new RectangleF(Position.X + Bounds.X, Position.Y + Bounds.Y, Bounds.Width, Bounds.Height);
    }

    /// <summary>
    /// 更新物体的物理状态 (应用加速度，更新速度，更新位置)
    /// </summary>
    /// <param name="deltaTime">距离上一帧的时间间隔 (秒)</param>
    /// <param name="totalForce">作用在物体上的合力</param>
    public void UpdatePhysics(float deltaTime, Vector2 totalForce) // Accept totalForce calculated externally
    {
        // 根据牛顿第二定律计算加速度 (a = F / m)
        // TODO: Mass = 0 for static objects or handle differently
        float mass = 1.0f; // 示例质量
        // Acceleration = totalForce / mass; // 如果 totalForce 是合力

        // 在简化模型中，Acceleration 可以直接由外部计算力并设置
        // 或者，力在外部计算并累加到一个力累加器中，然后在这里计算加速度
        // Example using force accumulator:
        // Acceleration = AccumulatedForces / mass;
        // AccumulatedForces = Vector2.Zero; // Reset accumulator

        // 简化的物理更新：假设 Acceleration 已由外部设置好 (例如，重力加速度)
        // Velocity += Acceleration * deltaTime;

        // 简化的物理更新：直接根据外部计算的合力来更新速度和位置
        // float mass = GetMass(); // Need GetMass method
        // if (mass > 0)
        // {
        //     Vector2 acceleration = totalForce / mass;
        //     Velocity += acceleration * deltaTime;
        // }
        // else
        // {
        //     // 处理静态物体或质量为零的物体
        //     Velocity = Vector2.Zero;
        // }

        // 简化的物理更新：只应用重力，推力等作为瞬时速度改变或在外部计算合力
        // 在这里的示例中，我们假设 UpdatePhysics 只负责根据当前的 Velocity 和 Acceleration 更新位置和速度
        // 而 Acceleration 可能包含了重力
        Velocity += Acceleration * deltaTime; // 应用重力加速度

        Position += Velocity * deltaTime; // 更新位置

        // TODO: 更新旋转角度 (基于角速度)
        // RotationRadians += AngularVelocity * deltaTime;
        // RotationRadians = (RotationRadians % (2 * Math.PI) + 2 * Math.PI) % (2 * Math.PI);

        // TODO: 应用摩擦力，空气阻力
        // TODO: 限制最大速度
    }

    /// <summary>
    /// 处理与其他物体的碰撞 (概念性)
    /// 由碰撞检测系统调用，通知物体发生了碰撞
    /// </summary>
    /// <param name="other">与当前物体碰撞的另一个物体</param>
    /// <param name="collisionNormal">碰撞法线 (从当前物体指向另一个物体)</param>
    /// <param name="penetrationDepth">渗透深度</param>
    public virtual void HandleCollision(PhysicsObject other, Vector2 collisionNormal, float penetrationDepth) // Virtual for specific object interactions
    {
        // 默认：无特定处理，由游戏逻辑或更高级的物理引擎处理反弹、伤害等
        // Console.WriteLine($"{Type} ({Id}) collided with {other.Type} ({other.Id})"); // Collision detected

        // 在更完整的物理引擎中，这里会计算冲量并修改速度/角速度
        // 在简化模型中，可以在这里处理伤害和标记摧毁
        if (this.Type == PhysicsObjectType.Bird_Red && other.Type == PhysicsObjectType.Pig)
        {
            // 小鸟撞击猪，猪受到伤害
            other.TakeDamage(this.Health); // 简化：小鸟将自己的生命值作为伤害
            this.IsDestroyed = true; // 小鸟消失
        }
        else if (this.Type == PhysicsObjectType.Bird_Red && (other.Type == PhysicsObjectType.Block_Wood || other.Type == PhysicsObjectType.Block_Stone))
        {
             // 小鸟撞击方块，方块受到伤害
            other.TakeDamage(1); // 简化：小鸟对障碍物造成 1 点伤害
             this.IsDestroyed = true; // 小鸟消失
        }
        else if ((this.Type == PhysicsObjectType.Block_Wood || this.Type == PhysicsObjectType.Block_Stone) && other.Type == PhysicsObjectType.Pig)
        {
             // 方块撞击猪，猪受到伤害
             other.TakeDamage(1); // 简化：方块对猪造成 1 点伤害 (可能基于碰撞力度计算更真实)
        }
         // TODO: 其他碰撞对 (方块撞方块，方块撞地面，猪撞地面等)
    }

    /// <summary>
    /// 受到伤害
    /// </summary>
    /// <param name="amount">伤害量</param>
    public virtual void TakeDamage(int amount)
    {
        Health -= amount;
        Console.WriteLine($"{Type} ({Id}) 受到 {amount} 点伤害，剩余生命: {Health}"); // Took damage
        if (Health <= 0)
        {
            IsDestroyed = true; // 标记为已被摧毁
            // TODO: 播放破碎动画/音效 (方块)，播放死亡动画/音效 (猪)
        }
    }
}

// 弹弓状态类
public class Slingshot
{
    public Vector2 Position { get; } // 弹弓在世界坐标中的固定位置 (中心或发射点)
    // TODO: Current pulled bird reference, pull start position, current drag position

    public Slingshot(float x, float y)
    {
        Position = new Vector2(x, y);
    }

    // TODO: Implement logic to check if mouse/touch is dragging a bird on the slingshot
    // TODO: Implement logic to calculate launch vector and speed on release
}

// 简单的游戏环境或关卡类 (用于存储物理物体和边界)
public class GameLevel
{
    // 所有受物理影响的物体列表
    public List<PhysicsObject> PhysicsObjects { get; }

    // 游戏边界 (例如，地面高度，左右墙壁)
    public float GroundY { get; } // 地面高度 (像素 Y 坐标)
    // TODO: LeftWallX, RightWallX, TopBoundaryY

    // TODO: Target areas, Obstacles (can be PhysicsObjects or separate)

    // TODO: Initial number of birds, Current birds remaining

    public GameLevel()
    {
        PhysicsObjects = new List<PhysicsObject>();
        GroundY = 500.0f; // 示例地面高度

        // TODO: 加载或生成关卡布局
        // 示例：添加地面和一些方块和猪
        AddPhysicsObject(new PhysicsObject(1, PhysicsObjectType.Ground, 400, GroundY, 800, 100, 9999)); // 地面 (静态，高生命值或标记为静态)
        AddPhysicsObject(new PhysicsObject(2, PhysicsObjectType.Block_Wood, 500, GroundY - 50, 50, 50, 10)); // 木块在地面上
        AddPhysicsObject(new PhysicsObject(3, PhysicsObjectType.Block_Stone, 550, GroundY - 50, 50, 50, 20)); // 石块在地面上
        AddPhysicsObject(new PhysicsObject(101, PhysicsObjectType.Pig, 525, GroundY - 100, 40, 40, 5)); // 猪在方块上

        // TODO: 初始化弹弓位置
        // TODO: 初始化玩家的小鸟 (通常是 PhysicsObject，初始不受物理影响，直到发射)

        // TODO: Initialize counts (e.g., pigs remaining, birds available)
    }

    // 辅助方法：添加物理物体到列表
    public void AddPhysicsObject(PhysicsObject obj)
    {
        PhysicsObjects.Add(obj);
    }

    // TODO: Implement methods to add birds to the slingshot queue/area
    // TODO: Implement methods to add/remove objects based on level design/loading

    // 检查是否撞到地面
    public bool CheckGroundCollision(PhysicsObject obj)
    {
        return obj.GetWorldBounds().Bottom >= GroundY;
    }

    // TODO: CheckCollisionWithObjects(PhysicsObject obj1, PhysicsObject obj2)
    // TODO: CheckCollisionWithBoundaries(PhysicsObject obj)

    // 检查是否有猪还存活
    public bool HasPigsRemaining()
    {
        return PhysicsObjects.Any(obj => obj.Type == PhysicsObjectType.Pig && !obj.IsDestroyed);
    }
}

// 简单的玩家输入状态类 (跟踪按键/鼠标状态)
public class InputState
{
    public bool MouseLeftPressed { get; set; } // 鼠标左键是否按住
    public PointF MousePosition { get; set; } // 鼠标当前位置

    // TODO: Keyboard inputs for bird ability etc.

    // 在每帧输入处理结束时重置一次性触发的输入状态
    public void ResetOneShotInputs()
    {
        // TODO: Reset any "just pressed" flags
    }
}


// 游戏主类 (协调各个部分，包含游戏循环和状态)
public class AngryBirdsGame
{
    private GameLevel currentLevel; // 当前关卡
    private Slingshot slingshot; // 弹弓
    private InputState inputState; // 玩家输入状态

    // TODO: Resource managers (sprites, sounds), UI elements, Game Over state, Score, Birds Available...

    // 游戏状态枚举
    private enum GameState { Aiming, BirdFlying, PhysicsSimulating, LevelComplete, GameOver }
    private GameState currentState;

    public AngryBirdsGame()
    {
        // TODO: Initialize game objects
        currentLevel = new GameLevel(); // 创建关卡和其中的物理物体
        slingshot = new Slingshot(150, 400); // 示例弹弓位置
        inputState = new InputState();

        // TODO: Initialize UI, Resource Managers, etc.

        currentState = GameState.Aiming; // 游戏从瞄准状态开始

        // TODO: Set up game loop timer (fixed time step for physics)
    }

    /// <summary>
    /// 游戏主循环更新方法
    /// </summary>
    /// <param name="deltaTime">距离上一帧的时间间隔 (通常使用固定值)</param>
    public void Update(float deltaTime)
    {
        // --- Process Input ---
        // 获取当前的输入状态 (由 UI 层的事件处理方法更新 inputState 实例)
        // 例如：鼠标按住 -> inputState.MouseLeftPressed = true; inputState.MousePosition = ...;

        // 根据当前游戏状态处理输入
        if (currentState == GameState.Aiming)
        {
            // TODO: 如果鼠标左键按住，更新小鸟在弹弓上的位置 (跟随鼠标)
            // TODO: 如果鼠标左键释放，计算发射速度，将小鸟状态从弹弓变为飞行，改变游戏状态为 BirdFlying
            // if (inputState.MouseLeftPressed && !inputState.MouseLeftPressedPreviously) { ... } // Just pressed
            // if (!inputState.MouseLeftPressed && inputState.MouseLeftPressedPreviously) { // Just released
            //     // Calculate launch velocity based on mouse position and slingshot position
            //     // Add bird object to currentLevel.PhysicsObjects
            //     // Set bird's initial velocity
            //     // currentState = GameState.BirdFlying;
            //     // TODO: Consume one bird from available count
            // }
            // TODO: 更新鼠标位置 inputState.MousePosition
        }
        else if (currentState == GameState.BirdFlying || currentState == GameState.PhysicsSimulating)
        {
            // 在飞行或模拟阶段，玩家通常无法直接控制运动，可能可以触发小鸟的特殊技能
            // TODO: Check input for bird special ability (e.g., click while flying)
        }


        // --- Update Game State (Physics, Collision, Object States) ---
        // 如果游戏状态需要物理模拟
        if (currentState == GameState.BirdFlying || currentState == GameState.PhysicsSimulating)
        {
            // 遍历所有受物理影响的物体
            List<PhysicsObject> objectsToUpdate = new List<PhysicsObject>(currentLevel.PhysicsObjects); // 复制列表

            foreach (var obj in objectsToUpdate)
            {
                if (!obj.IsDestroyed) // 只更新未被摧毁的物体
                {
                    // 计算作用在物体上的合力
                    Vector2 totalForce = Vector2.Zero;
                    // TODO: 应用重力 totalForce += gravityForce * obj.Mass; // gravityForce is a constant Vector2
                    // TODO: 应用空气阻力 (基于速度和形状)
                    // TODO: 应用其他力

                    // 更新物理状态 (位置, 速度, 旋转)
                    obj.UpdatePhysics(deltaTime, totalForce);
                }
            }

            // --- Check Collisions ---
            // 检查所有物体对之间的碰撞，以及物体与环境边界的碰撞
            List<PhysicsObject> objectsForCollision = new List<PhysicsObject>(currentLevel.PhysicsObjects);
            for (int i = 0; i < objectsForCollision.Count; i++)
            {
                if (!objectsForCollision[i].IsDestroyed)
                {
                    // 检查与其他物体的碰撞
                    for (int j = i + 1; j < objectsForCollision.Count; j++)
                    {
                        if (!objectsForCollision[j].IsDestroyed)
                        {
                            // TODO: Check for collision between objectsForCollision[i] and objectsForCollision[j]
                            // Need to determine collision shapes (Circle vs Circle, Circle vs Rectangle, etc.)
                            // if (CheckCollisionShapes(objectsForCollision[i], objectsForCollision[j])) {
                            //     // Collision detected!
                            //     // TODO: Calculate collision normal, penetration depth
                            //     // TODO: Resolve collision (apply impulses to change velocity/angular velocity)
                            //     // This is complex physics resolution
                            //
                            //     // Notify objects about the collision (for handling damage, effects)
                            //     objectsForCollision[i].HandleCollision(objectsForCollision[j], collisionNormal, penetrationDepth);
                            //     objectsForCollision[j].HandleCollision(objectsForCollision[i], -collisionNormal, penetrationDepth); // Normal is reversed for the other object
                            // }
                        }
                    }
                    // 检查与环境边界碰撞 (地面，墙壁等)
                    // if (currentLevel.CheckGroundCollision(objectsForCollision[i])) { /* ... */ }
                    // TODO: CheckCollisionWithObjects (walls, obstacles)
                }
            }

            // --- Clean Up Destroyed Objects ---
            // 移除已被标记为摧毁的物体
            currentLevel.PhysicsObjects.RemoveAll(obj => obj.IsDestroyed);


            // TODO: Check transition from BirdFlying to PhysicsSimulating (e.g., bird hits first object or lands)
            // TODO: Check if all motion stopped (PhysicsSimulating finishes)

        }

        // --- Check Win/Lose Conditions ---
        if (currentState == GameState.PhysicsSimulating /* && !isAnimating */) // Only check when physics simulation is done
        {
             if (currentLevel.HasPigsRemaining())
             {
                 // Pigs still remain, check if player ran out of birds
                 // if (currentLevel.BirdsAvailable <= 0) { currentState = GameState.GameOver; } // No more birds, lose
             } else {
                 // No pigs remaining, game won!
                 currentState = GameState.LevelComplete;
             }
        }
         // TODO: Handle Game Over conditions like falling off world, time out etc.


        // --- Update UI ---
        // TODO: 更新 UI 元素 (燃料条, 速度, 高度, 分数) based on game state


        // TODO: Request redraw (if not automatic by framework)
    }


    // 检查游戏是否结束 (胜利或失败)
    public bool IsGameOver()
    {
        return currentState == GameState.GameOver || currentState == GameState.LevelComplete;
    }

    // 获取当前游戏状态
    public GameState GetCurrentState()
    {
        return currentState;
    }

    // 获取当前关卡 (用于渲染环境和物体)
    public GameLevel GetCurrentLevel()
    {
        return currentLevel;
    }


    // TODO: 实现绘制方法 (Draw background, environment, physics objects, effects, UI)
    // TODO: 实现键盘/鼠标输入处理，更新 InputState 实例
    // TODO: Helper method to check collision between two physics objects (based on their shape types)
    // bool CheckCollisionShapes(PhysicsObject obj1, PhysicsObject obj2)
    // This method would call specific shape pair collision tests (e.g., Circle vs Circle, Circle vs Rectangle)
}

// Simple MathHelper equivalent for Java AWT/Swing
// public static class MathHelper { ... } // Defined in RocketGameGUI example

// Simple Vector2 equivalent for Java AWT/Swing (Point2D.Float)
// public class Point2D.Float { ... } // Built-in
// public static class Vector2 { ... } // Custom vector operations class if needed

// Simple RectangleF equivalent for Java AWT/Swing (Rectangle2D.Float)
// public class Rectangle2D.Float { ... } // Built-in


// 简单的玩家输入状态类 (跟踪按键/鼠标状态) - 定义在 LightReflectionBoard 示例附近
// public class InputState { ... }


// 简单的游戏环境或关卡类 (用于存储物理物体和边界) - 定义在 LightReflectionBoard 示例附近
// public class GameLevel { ... }


// 游戏主入口 (GUI 应用)
/*
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.awt.geom.Rectangle2D;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;


public class AngryBirdsGUI extends JFrame {
    // Game state variable
    // AngryBirdsGame game;
    // Timer gameTimer; // For game loop

    // TODO: Image resources for entities (birds, blocks, pigs), background, slingshot, UI

    private final int screenWidth = 800;
    private final int screenHeight = 600;
    private InputState input = new InputState(); // Player input state instance


    public AngryBirdsGUI() {
        // game = new AngryBirdsGame(); // Initialize game state

        setTitle("Angry Birds (Simplified)");
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setResizable(false);

        JPanel gamePanel = new JPanel() {
            @Override
            protected void paintComponent(Graphics g) {
                super.paintComponent(g);
                Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;

                // TODO: Draw background

                // TODO: Draw environment (ground, walls if any)
                // GameLevel level = game.GetCurrentLevel();
                // g2d.setColor(Color.DARK_GRAY); // Ground color
                // g2d.fillRect(0, (int)level.GroundY, getWidth(), getHeight() - (int)level.GroundY);
                // TODO: Draw other static level geometry

                // TODO: Draw physical objects (birds, blocks, pigs)
                // List<PhysicsObject> objects = level.PhysicsObjects; // Simplified access
                // for (PhysicsObject obj : objects) {
                //     if (!obj.IsDestroyed) {
                //         // Get object's sprite based on type
                //         // Image objectSprite = getSpriteForType(obj.Type);
                //         // Get object's world bounds
                //         Rectangle2D.Float bounds = obj.GetWorldBounds();
                //         // Draw sprite at bounds.x, bounds.y, with bounds.width, bounds.height
                //         // TODO: Handle rotation if needed for drawing (more complex)
                //         // g2d.drawImage(objectSprite, (int)bounds.x, (int)bounds.y, (int)bounds.width, (int)bounds.height, null); // Simple image draw
                //
                //         // Simplified drawing with color and bounds
                //         if (obj.Type == PhysicsObjectType.Bird_Red) g2d.setColor(Color.RED);
                //         else if (obj.Type == PhysicsObjectType.Block_Wood) g2d.setColor(new Color(139, 69, 19)); // Brown
                //         else if (obj.Type == PhysicsObjectType.Pig) g2d.setColor(Color.GREEN);
                //         else g2d.setColor(Color.GRAY); // Other types
                //         g2d.fill(bounds);
                //     }
                // }

                // TODO: Draw slingshot elastic (based on slingshot position and pulled bird position)
                // TODO: Draw bird on slingshot (if aiming)

                // TODO: Draw UI (Score, Birds Available, Game Over/Win messages)
            }
        };

        gamePanel.setPreferredSize(new Dimension(screenWidth, screenHeight));

        // Add mouse listeners for slingshot control
        gamePanel.addMouseListener(new MouseAdapter() {
            @Override
            public void mousePressed(MouseEvent e) {
                // TODO: Check game state (must be Aiming)
                // if (game.GetCurrentState() != AngryBirdsGame.GameState.Aiming) return;

                // TODO: Check if click is on the bird on the slingshot
                // If yes, start drag (record mouse position and initial bird position)
                // input.MouseLeftPressed = true;
                // input.MousePosition = e.getPoint();
                // TODO: Record bird's initial position on slingshot

            }

            @Override
            public void mouseReleased(MouseEvent e) {
                 // TODO: Check game state (must be Aiming and mouse was dragging)
                 // if (game.GetCurrentState() == AngryBirdsGame.GameState.Aiming && input.MouseLeftPressed) {
                 //     // Calculate launch velocity based on drag
                 //     // Call game.Update() or a specific launch method
                 //     // game.HandleLaunch(input.MousePosition); // Assume a launch method
                 //     // game.Update(0); // Trigger one update to start physics
                 //     // gamePanel.repaint(); // Request redraw

                 //     input.MouseLeftPressed = false; // Reset mouse state
                 // }
            }
        });
         gamePanel.addMouseMotionListener(new MouseAdapter() {
             @Override
             public void mouseDragged(MouseEvent e) {
                 // TODO: If dragging a bird on slingshot
                 // Update input.MousePosition
                 // Update bird's position visually based on mouse position (within slingshot elastic limits)
                 // gamePanel.repaint(); // Request redraw to show pulled bird
             }
         });

        gamePanel.setFocusable(true); // Enable input events


        setContentPane(gamePanel);
        pack(); // Size window based on preferredSize
        setLocationRelativeTo(null); // Center window

        // TODO: Set up game timer for game loop (fixed time step for physics)
        // Timer gameTimer = new Timer(16, e -> { // Approx 60 FPS
        //    float fixedDeltaTime = 16f / 1000f; // Time in seconds
        //    input.ResetOneShotInputs(); // Reset one-shot inputs at start of frame
        //    game.Update(fixedDeltaTime, input); // Call game update logic with current input state
        //    gamePanel.repaint(); // Request redraw
        // });
        // gameTimer.start();

    }

    // TODO: Helper methods for drawing rotated images (complex)
    // TODO: Helper methods for loading resources


    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            // Example level layout and parameters
            // int[][] layout = ...;
            // Slingshot position, etc.

            AngryBirdsGUI game = new AngryBirdsGUI(/* level data */);
            game.setVisible(true);
        });
    }
}
*/

运行结果 (Running Results)

一个简化的愤怒的小鸟游戏程序运行后：

• 图形界面： 显示游戏区域，包含地面、弹弓，以及用简单形状或图片表示的结构和猪。
• 游戏通常从瞄准状态开始，一只小鸟放在弹弓上。
• 玩家使用鼠标点击并拖拽弹弓上的小鸟，弹弓的橡皮筋（视觉效果）拉伸。
• 松开鼠标，小鸟以根据拖拽距离和方向计算的速度和方向被发射出去。
• 小鸟在空中受重力影响，沿着抛物线轨迹飞行。
• 小鸟或其他物理物体（如方块、猪）之间发生碰撞时，模拟简单的物理反应（例如，小鸟或方块改变速度和方向，可能反弹）。
• 如果物体具有生命值且受到足够伤害，它会被标记为摧毁并从游戏中移除（例如，猪死亡，方块破碎消失）。
• 玩家发射小鸟，目的是摧毁所有的猪。
• 当所有猪被摧毁时，游戏胜利，显示胜利信息。如果玩家用完所有小鸟但仍有猪存在，游戏失败。

测试步骤以及详细代码 (Testing Procedures and Detailed Code)

愤怒的小鸟类游戏 Games 的测试是 非常复杂 的，需要针对物理模拟、弹弓发射、多物体碰撞和处理进行测试。

测试步骤：

1. 单元测试 (Unit Testing)：

   • 物理物体类 (PhysicsObject) 测试： 测试构造函数、getter/setter、GetWorldBounds/getWorldBounds 获取碰撞矩形。测试 UpdatePhysics/updatePhysics 在给定合力、质量、时间步长时，是否正确更新速度和位置。测试 TakeDamage/takeDamage 受到伤害后生命值变化和摧毁状态标记。
   • 弹弓 (Slingshot) 测试： 测试构造函数。
   • 物理更新方法 (UpdatePhysics/updatePhysics 在游戏主类中调用) 测试： 给定场景中所有物理物体及其受到的力（包括重力），模拟时间步长，验证所有物体的 Position 和 Velocity 是否按预期更新。
   • 弹弓发射逻辑测试： 给定弹弓位置和模拟的鼠标释放位置，验证计算出的发射速度向量和大小是否正确。
   • 碰撞检测 (CheckAABBCollision/checkAABBCollision) 测试： 同之前，测试两个矩形是否正确判断它们是否重叠。
   • 物理引擎级碰撞检测和处理测试（概念性）： 这是最核心且最难单元测试的部分。 需要设置包含多个物体的简单场景（例如，两个圆球相撞，一个圆球落在一个矩形上），模拟一步物理更新，验证碰撞是否被检测到，以及物体的位置和速度是否根据物理定律（例如，简单弹性碰撞公式）正确更新。
   • 物体碰撞响应 (HandleCollision/HandleCollision) 测试： 这是核心测试之一。 需要创建两个物体，模拟它们碰撞（例如，小鸟与猪，小鸟与方块，方块与猪），调用其中一个或两个物体的 HandleCollision/HandleCollision 方法，验证它们的状态（生命值、是否应摧毁、得分等）是否按预期改变。
   • 游戏结束判断 (CheckWin/CheckWin, CheckLose/CheckLose) 测试： 验证所有猪被摧毁时是否胜利，玩家用完小鸟且猪未全部摧毁时是否失败。

2. 集成测试 (Integration Testing)：

   • 加载一个包含弹弓、几个简单结构（由方块组成）、和几只猪的关卡。
   • 模拟游戏循环，包括输入处理（发射小鸟）、所有物理物体的物理更新、所有物理物体之间的碰撞检测与处理、摧毁物体的清理。
   • 模拟玩家发射小鸟，观察小鸟的飞行轨迹。
   • 模拟小鸟撞击方块，观察方块的运动和（如果实现的话）破碎效果。
   • 模拟结构倒塌，观察多个物体之间的连锁碰撞。
   • 模拟小鸟击中猪，观察猪的反应。
   • 模拟玩家消灭所有猪或用完所有小鸟。
   • 验证整个游戏流程是否按预期进行，胜负条件是否正确触发。

3. 手动测试 (Manual Testing)： 玩游戏，尝试不同力度和角度发射小鸟。观察各种碰撞效果和结构倒塌。检查游戏物理表现是否符合预期，碰撞是否准确。

详细测试用例 (Conceptual Test Cases)

针对物理模拟和碰撞，这里给出一些测试用例的输入和预期输出描述。

假设 deltaTime = 1/60。重力向量 (0, 980)。

• 用例 1: 自由落体 (简化)

  • 输入物体状态: Type=Block_Wood, Position=(100, 100), Velocity=(0, 0), IsDestroyed=false, Mass=1.
  • 作用力: 重力 (0, 980)
  • Update 一帧:
  • Physics Update: Acceleration=(0, 980/1)= (0, 980). Velocity=(0, 980dt). Position=(100, 100 + (980dt)*dt/2).
  • 预期物体状态: Position 向下变化，Velocity 向下变化，IsDestroyed 保持 false。

• 用例 2: 镜子反射 (来自光线反射游戏，概念移植到这里)

  • 在物理模拟器中，镜子是一个物理物体，碰撞后会施加冲量改变光线的速度，光线本身不是物理物体。
  • 在愤怒小鸟中，小鸟撞击镜子（如果镜子是物理物体）会像撞击墙壁或方块一样反弹，镜子本身也会受到冲量。这是由物理引擎处理的。

• 用例 3: 小鸟撞击静止木块 (触发 HandleCollision)

  • 输入小鸟状态: Type=Bird_Red, Position=(100, 100), Velocity=(200, 0), IsDestroyed=false, Health=1.
  • 输入木块状态: Type=Block_Wood, Position=(150, 100), Velocity=(0, 0), IsDestroyed=false, Health=10.
  • Update 一帧: (模拟小鸟移动到木块位置并检测到碰撞)
  • CheckCollisions(): 检测到小鸟与木块 AABB 重叠。
  • HandleCollision(小鸟, 木块): 小鸟.HandleCollision(木块) 和 木块.HandleCollision(小鸟) 被调用。
  • 小鸟.HandleCollision(木块): 调用 木块.TakeDamage(1)。小鸟.IsDestroyed 设为 true。
  • 木块.HandleCollision(小鸟): 调用 木块.TakeDamage(1)。
  • 木块.TakeDamage(1): 木块 Health 变为 9。
  • ResolveCollision (由物理引擎): 根据碰撞计算冲量，改变小鸟和木块的 Velocity 和 AngularVelocity。例如，小鸟反弹，木块向右移动并旋转。
  • 预期状态: 小鸟 IsDestroyed=true (将被移除)。木块 Health=9。木块 Velocity 和 Rotation 改变。

• 用例 4: 木块受到伤害并被摧毁

  • 初始木块状态: Type=Block_Wood, Position=(…, …), Velocity=(…, …), IsDestroyed=false, Health=1.
  • 模拟木块受到 5 点伤害。 调用 木块.TakeDamage(5)。
  • 预期木块状态: Health 变为 -4。IsDestroyed 设为 true。

• 用例 5: 检查胜利 (无猪)

  • 初始 GameLevel: PhysicsObjects 列表中不包含任何 Type 为 Pig 的物体。
  • 调用 currentLevel.HasPigsRemaining():
  • 预期返回值: False。
  • 调用 CheckWin():
  • 预期返回值: True。

• 用例 6: 检查失败 (猪存活，小鸟用完)

  • 初始 GameLevel: PhysicsObjects 列表中包含至少一个 Type 为 Pig 的 IsAlive=true 的物体。记录小鸟数量 = 0。
  • 调用 CheckWin():
  • 预期返回值: False。
  • 调用 CheckLose():
  • 预期返回值: True。

部署场景 (Deployment Scenarios)

愤怒的小鸟游戏必须是图形界面，且对物理模拟和资源有较高要求。

• C#： 强烈推荐使用 MonoGame + Farseer Physics 或 Unity。打包为对应的应用程序格式。需要包含所有资源（精灵图、动画数据、物理属性数据、音效、音乐、关卡数据）。
• C++： 强烈推荐使用 SDL2/SFML + Box2D，或者使用 Unreal Engine。打包为平台相关的可执行文件，包含所有库文件和资源。
• Java： 强烈推荐使用 LibGDX + Box2D。打包为可运行的 JAR 文件或本地可执行文件，包含所有库文件和资源。

部署愤怒的小鸟的额外考虑：

• 物理引擎库： 如果不使用游戏引擎，选择并集成一个合适的 2D 物理引擎库是关键。
• 资源： 小鸟、方块（不同材料和状态如破碎）、猪、弹弓、背景、UI 等所有图形和音效资源都需要打包。
• 关卡数据： 关卡布局、物体类型、位置、属性（质量、弹性、生命值等）、猪的数量和位置等数据通常存储在外部文件中。
• 性能： 确保在高密度物体碰撞和结构倒塌时，物理模拟和渲染保持流畅。
• 平台兼容性： 处理不同平台的物理引擎行为差异和资源加载。

总结 (Summary)

愤怒的小鸟是一款复杂度极高的物理模拟益智游戏 Games。实现它能极大地锻炼对实时物理模拟（特别是刚体动力学）、复杂碰撞检测与处理、以及游戏逻辑与物理引擎交互的掌握。核心挑战在于构建或集成一个稳定、准确且高效的 2D 物理引擎，并在此基础上实现弹弓发射、物体类型行为和结构崩塌等游戏 Games 特有逻辑。理解其基本原理（物理物体、力、速度、位置、碰撞、冲量）是入门的关键。对于此类复杂游戏 Games，强烈推荐使用游戏引擎或功能强大的游戏开发框架并集成成熟的物理库，它们提供了大量现成的工具和系统，使开发者能更专注于游戏本身的玩法和内容。