Scratch-魔方游戏
一、课程导入
哈喽，朋友们，又见面了！今天我们来学习一个超级有趣的游戏——魔方！相信很多小朋友都玩过魔方吧？今天我们就用Scratch来实现一个虚拟的魔方游戏！
真正的课程导入语：同学们！有没有想过自己也能在电脑上做出一个可以旋转的魔方？今天的Scratch课堂，我们就要解锁超酷的"魔方"游戏开发！想象一下：你亲手设计的魔方在屏幕上旋转，每个面都有不同的颜色，你可以通过按键来控制它旋转。这一切都能在Scratch里实现！通过这节课，我们会学会3D坐标转换、矩阵运算、角色协作这些核心编程技巧，更能锻炼逻辑思维和空间想象力。接下来，就让我们一起化身小小程序员，用积木搭建属于自己的魔方世界，看看谁能最快还原它！准备好开启这场编程冒险了吗？现在，Let's code！
二、作品效果
我希望你能通过作品效果，总结作品的关键操作步骤。
(扫码体验后按照提示获取下载链接)
旋转魔方的各个面（前、后、左、右、上、下）
观察魔方的颜色变化
尝试还原魔方
通过箭头键调整视角
通过加减键缩放魔方
你总结的可能跟我不一样，但是大差不差，也许你的更好。
思考时间
三、用到的模块
运动模块：移到x:x,y:y、将X坐标增加、将Y坐标增加
外观模块：隐藏、显示、切换造型、将大小设置为
事件模块：当绿旗被点击、当按下空格键、当接收到广播、当作为克隆体启动时
控制模块：重复执行、重复x次、如果xxx那么、等待x秒
侦测模块：碰到对象、按下键
变量模块：新建变量、将变量设置为、将变量增加
画笔模块：清除画笔、设置画笔大小、设置画笔颜色、画笔落下、画笔抬起
运算模块：加减乘除、三角函数、平方根
数据模块：新建列表、添加项目到列表、删除列表项目、替换列表项目
四、逻辑分析
魔方游戏逻辑├── 游戏初始化│ ├── 设置初始变量（XRot、YRot、Size等）│ ├── 隐藏不需要显示的变量│ └── 准备游戏场景├── 核心角色（make the colour example）│ ├── 处理用户输入（方向键、加减键）│ ├── 3D坐标转换和投影│ ├── 绘制魔方的各个面│ └── 处理魔方旋转├── 数据角色（Creat the original data）│ ├── 生成魔方的初始数据│ ├── 创建魔方的各个面和块│ └── 初始化颜色数据├── 旋转控制角色（Sprite1-12）│ ├── 处理不同面的旋转│ ├── 执行旋转动画│ └── 更新魔方状态└── 视角控制角色（Arrow1-4） ├── 调整魔方的视角 └── 控制魔方的显示大小
五、具体操作
我希望你在看下面过程之前，你自己能根据作品效果做出至少80%（做不出来的话，你要清楚的知道自己哪里不会哪里不清晰）。这样你在看下面的操作之后才能真正学到一些"知识"，不经过自己思考就得到的答案，不深刻，逻辑思维也不会得到提升。
1. 舞台变量详解
舞台上有很多重要的变量，它们就像游戏的"小黑板"，记录着各种重要信息：
3D坐标变量：
3DX、3DY、3DZ：记录3D空间中的坐标
XRot、YRot：记录魔方的旋转角度
XVel、YVel：记录旋转的速度
位置和大小变量：
XPos、YPos：记录魔方在舞台上的位置
Size：记录魔方的大小
SVel：记录大小变化的速度
魔方状态变量：
其他变量：
Color：记录当前画笔颜色
Points：可能记录得分或其他信息
为什么要用这些变量呢？因为魔方是一个3D物体，我们需要用变量来记录它的位置、角度、大小等信息，就像我们在现实中玩魔方时需要观察它的状态一样。
2. 角色详解
角色：make the colour example
【角色：make the colour example】代码截图
这个角色是游戏的核心，负责处理用户输入、3D坐标转换和绘制魔方。
详细程序讲解：
这个角色的代码主要分为几个部分：游戏初始化、用户输入处理、3D坐标转换、绘制魔方。
游戏初始化：当绿旗被点击时，角色会广播消息，清除画笔，隐藏自己，然后开始重复执行主循环。
用户输入处理：在主循环中，角色会检测用户的键盘输入：
方向键：调整魔方的视角（XRot和YRot）
加减键：调整魔方的大小（Size）
3D坐标转换：角色使用三角函数（sin、cos）来实现3D坐标到2D屏幕的转换，这是让魔方看起来有立体感的关键。
绘制魔方：角色使用画笔模块来绘制魔方的各个面，根据3D坐标计算出每个面在屏幕上的位置，然后填充颜色。
为什么要这样编写？
使用变量记录魔方的状态
三角函数实现3D效果
画笔模块绘制魔方的各个面
响应式设计让用户可以交互
角色：Creat the original data
【角色：Creat the original data】代码截图
这个角色负责生成魔方的初始数据，包括各个面的坐标和颜色。
详细程序讲解：
这个角色的代码主要是一些自定义积木，用于生成魔方的各个面和块。
生成数据：角色使用循环和列表来生成魔方的各个面（前、后、左、右、上、下）的坐标数据，并为每个块分配颜色。
初始化列表：角色创建了多个列表来存储魔方的坐标、颜色等数据，这些列表会被其他角色使用。
为什么要这样设计？
使用列表存储大量数据
循环生成重复的结构
模块化设计让代码更清晰
角色：Sprite1（右侧面旋转）
【角色：Sprite1】代码截图
这个角色负责处理魔方右侧面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"R"广播时，角色会执行右侧面的旋转操作：
设置旋转角度（Phi、Theta、Psi）
遍历右侧面的所有块
对每个块执行3D旋转计算
更新块的坐标和颜色
播放旋转动画
为什么要这样编写？
使用广播机制触发旋转
三角函数实现3D旋转
动画效果让旋转更直观
角色：Sprite2（右侧面反向旋转）
【角色：Sprite2】代码截图
这个角色负责处理魔方右侧面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"R''"广播时，角色会执行右侧面的反向旋转操作，逻辑与Sprite1类似，但旋转方向相反。
为什么要这样设计？
角色：Sprite3（左侧面旋转）
【角色：Sprite3】代码截图
这个角色负责处理魔方左侧面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"L"广播时，角色会执行左侧面的旋转操作，逻辑与右侧面类似，但针对左侧面的块。
为什么要这样编写？
角色：Sprite4（左侧面反向旋转）
【角色：Sprite4】代码截图
这个角色负责处理魔方左侧面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"L''"广播时，角色会执行左侧面的反向旋转操作，逻辑与Sprite3类似，但旋转方向相反。
角色：Sprite5（前面旋转）
【角色：Sprite5】代码截图
这个角色负责处理魔方前面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"F"广播时，角色会执行前面的旋转操作，逻辑与其他面类似，但针对前面的块。
角色：Sprite6（前面反向旋转）
【角色：Sprite6】代码截图
这个角色负责处理魔方前面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"F''"广播时，角色会执行前面的反向旋转操作，逻辑与Sprite5类似，但旋转方向相反。
角色：Sprite7（上面旋转）
【角色：Sprite7】代码截图
这个角色负责处理魔方上面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"U"广播时，角色会执行上面的旋转操作，逻辑与其他面类似，但针对上面的块。
角色：Sprite8（上面反向旋转）
【角色：Sprite8】代码截图
这个角色负责处理魔方上面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"U''"广播时，角色会执行上面的反向旋转操作，逻辑与Sprite7类似，但旋转方向相反。
角色：Sprite9（后面旋转）
【角色：Sprite9】代码截图
这个角色负责处理魔方后面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"B"广播时，角色会执行后面的旋转操作，逻辑与其他面类似，但针对后面的块。
角色：Sprite10（后面反向旋转）
【角色：Sprite10】代码截图
这个角色负责处理魔方后面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"B''"广播时，角色会执行后面的反向旋转操作，逻辑与Sprite9类似，但旋转方向相反。
角色：Sprite11（下面旋转）
【角色：Sprite11】代码截图
这个角色负责处理魔方下面的旋转。
详细程序讲解：
当接收到"D"广播时，角色会执行下面的旋转操作，逻辑与其他面类似，但针对下面的块。
角色：Sprite12（下面反向旋转）
【角色：Sprite12】代码截图
这个角色负责处理魔方下面的反向旋转。
详细程序讲解：
当接收到"D''"广播时，角色会执行下面的反向旋转操作，逻辑与Sprite11类似，但旋转方向相反。
角色：Arrow1-4
【角色：Arrow1-4】代码截图
这些角色负责处理视角调整的按钮点击事件。
详细程序讲解：
当角色被点击时，会设置对应的变量（Arr_down、Arr_up、Arr_left、Arr_right）为1，通知核心角色调整视角。
为什么要这样设计？
使用可视化按钮让用户更容易操作
分离输入处理和核心逻辑
3. 角色之间的协作关系
现在让我来讲解一下各个角色之间是如何协作的：
游戏启动流程：
玩家点击绿旗
舞台初始化变量并隐藏不需要的变量
make the colour example角色广播初始化消息
Creat the original data角色生成魔方数据
所有角色准备就绪
旋转流程：
玩家点击旋转按钮或按下对应按键
对应的旋转角色（Sprite1-12）被激活
旋转角色广播旋转消息
其他角色响应旋转操作
make the colour example角色更新绘制
视角调整流程：
玩家按下方向键或点击箭头按钮
make the colour example角色检测到输入
make the colour example角色调整XRot和YRot变量
make the colour example角色重新计算3D坐标并绘制
为什么要这样设计？
使用广播机制实现角色间通信
模块化设计让代码更清晰
分工明确，每个角色负责特定功能
响应式设计提供良好的用户体验
4. 程序原理总结
通过分析这个"魔方"游戏，我们学到了以下重要的编程概念：
1. 3D坐标转换：使用三角函数将3D空间坐标转换为2D屏幕坐标，这是实现3D效果的关键。就像我们在纸上画立体图形一样，需要通过透视来表现深度。
2. 矩阵运算：使用旋转矩阵来计算魔方块的旋转，这是实现魔方各个面旋转的核心。就像我们在现实中旋转魔方一样，每个块的位置都会发生变化。
3. 角色协作：多个角色分工合作，共同完成复杂的游戏逻辑。就像一个团队一样，每个成员都有自己的职责。
4. 数据管理：使用列表来存储大量数据，比如魔方的坐标、颜色等。就像我们整理书包一样，把不同的东西放在不同的口袋里。
5. 用户交互：通过键盘和鼠标输入来控制游戏，提供良好的用户体验。就像我们玩其他游戏一样，需要通过输入来与游戏互动。
6. 动画效果：通过切换造型和等待时间来实现旋转动画，让游戏看起来更生动。就像我们看动画片一样，连续的画面变化形成了动画。
六、课程拓展
如果想让游戏更有趣，你可以尝试添加一些新功能：
计时器：添加一个计时器，记录还原魔方所用的时间
步数统计：记录旋转魔方的步数，挑战最少步数还原
预设图案：添加一些预设的魔方图案，让玩家尝试还原
3D视角切换：添加更多视角切换方式，比如自由旋转视角
声音效果：为旋转魔方添加声音效果，提升游戏体验
难度级别：设置不同的难度级别，比如2x2x2、3x3x3、4x4x4的魔方
保存功能：添加保存功能，让玩家可以保存当前的魔方状态
你能尝试实现这些功能吗？
好了，今天的"魔方"游戏就讲到这里啦！希望你们都能做出自己的"魔方"游戏，成为小小程序员！如果有什么问题，欢迎在评论区留言哦！我们下期再见～拜拜～
喜欢这篇文章的话，记得点赞、收藏、转发给你的小伙伴们哦！我们下期再见！👋
。即使下载了，也要上传，不是特别方便，尤其是不好查找。
