数据结构 2d/3d 瓦片数组 C++

Posted 2023-02-22

【中文标题】数据结构 2d/3d 瓦片数组 C++

【英文标题】：Data structure 2d/3d array of tiles C++

【发布时间】：2017-01-22 20:28:11

【问题描述】：

我正在为一款新游戏编写关卡编辑器。问题是，我不确定使用什么结构来存储我的数据。

它是一个基于瓦片的地图引擎，使用 x 和 y 坐标以及该位置瓦片的 id。

我有多个图层，地图是可调整大小的，所以数组可能会给我带来一些麻烦，这就是我为这种情况选择 std::vector 的原因。 为了防止大量过载，我只添加了一个瓦片，当有人放置它时，所以如果没有瓦片，矢量大小为零，并且放置的瓦片越多。

struct tile 
        unsigned short tile_id;
        unsigned short tile_x;
        unsigned short tile_y;
    ;

还有我的向量：

std::vector<tile> tiles;

问题是，在添加新图块之前，我需要检查在 x 和 y 位置是否已经存在图块。

// Returns true/false if there is a tile at given position or not
bool Layer::has_tile_at(unsigned short x, unsigned short y) 

    unsigned int i;
    for (i = 0; i < tiles.size(); i++) 
        if (tiles[i].tile_x == x && tiles[i].tile_y == y)
        return true;
    

    return false;

我的问题是，对于每个放置的瓦片，我必须循环遍历整个向量，这在开始时很快，但在放置一些瓦片后真的很痛苦。

到目前为止，您认为我的方法还可以吗，或者有什么更智能、更高效的方法吗？

【问题讨论】：

要使用的数据结构应该主要取决于用例：如果您主要进行 (x,y) 读取，那么也许您需要一个矩阵（通过向量的向量，或者只是数组数组）。如果您需要索引访问并轻松迭代图块，也许将数据保存在两个数据结构中？您应该能够轻松地实现带有指向向量内图块的指针的 2d 地图 - 最初是空的，在 (x,y) 访问时延迟加载（请记住数据安全！）

您能进一步解释您的最后陈述吗？谢谢！

@elasticman 他这样做了。往下看答案。

【参考方案1】：

要使用的数据结构应该主要取决于用例：如果您主要进行 (x,y) 读取，那么您可能需要一个矩阵（通过向量的向量，或者只是数组的数组）。

如果您需要索引访问并在图块上轻松迭代，则可以将数据保存在两个数据结构中。您应该能够轻松地实现带有指向矢量内图块的指针的 2d 地图 - 最初是空的，在 (x,y) 访问时延迟加载（请记住数据安全！）。

考虑例如：

class Map

public:
  void addTile(std::shared_ptr<Tile> tile)
  
    m_tiles.push_back(tile);             // should probably remove old elements at (x,y) from the vector
    m_map[tile->x, tile->y] = tile;    // overwrites whatever was stored in there!
  

  std::shared_ptr<Tile> getTile(int x, int y)
  
    return m_tilesMap[x, y];           // if no tile there, returns default ctor-ed shared_ptr: nullptr
  

private:
  std::vector<std::shared_ptr<Tile>> m_tiles;

  using Index2D = std::pair<int, int>;
  std::map<Index2D, std::shared_ptr<Tile>> m_tilesMap;
;

（带有简短代码示例的扩展注释：数据保存在堆上，而 vector 和 map 都保存它的副本 - 也许可以改进以便更容易删除）

【讨论】：

感谢您的想法！你将如何迭代瓷砖？你会使用两个 for 循环吗？

我会使用 std::unordered_map 来完全避免迭代。

@elasticman 因为您在std::vector 中保留了一份数据副本，所以您可以轻松地对其进行迭代。如果您决定完全删除该向量，您仍然可以像向量一样遍历地图（good ol' begin 和 end）。

【参考方案2】：

为什么不使用多个向量？您基本上可以通过拥有一个向量向量来创建一个可增长的二维向量，然后重载 [] 运算符以首先检查向量大小是否可以包含该元素（如果不是则返回 false），如果可以，则检查该元素是否不是构造值（无论您的默认“平铺”可能是什么）。这将允许像在常规向量中一样进行几乎 O(1) 的查找。否则，您可以使用一个公式来计算最大列/行距离，并通过一些 2-D 到 1-D 转换（例如在 2-D 数组中）进行 O(1) 查找。

这就是我的想法：

vector< vector<tile> > tiles;

bool::Layer has_tile_at(unsigned short x, unsigned short y) 

    if (tiles.size() <= x) 
        return false;

     else if (tiles[x].size() > y) 
        if (tiles[x][y] != tile()) 

            return true;
        
    

    return false;

编辑：

正如另一位用户指出的那样，您还可以使用指针并检查是否为 tiles[x][y] == nullptr;而是！