2025年大學(xué)《信息與計算科學(xué)》專業(yè)題庫——信息與計算科學(xué)中的游戲開發(fā)技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在游戲開發(fā)中，以下哪一項不是游戲引擎通常提供的核心功能？A.渲染引擎（GraphicsEngine）B.物理模擬引擎（PhysicsEngine）C.腳本語言支持（ScriptingSupport）D.獨立操作系統(tǒng)（OperatingSystem）2.游戲開發(fā)中常用的三維坐標系通常是？A.柱坐標系（CylindricalCoordinateSystem）B.球坐標系（SphericalCoordinateSystem）C.笛卡爾坐標系（CartesianCoordinateSystem）D.極坐標系（PolarCoordinateSystem）3.以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用來表示游戲世界中的場景圖（SceneGraph），以便進行快速渲染和空間查詢？A.棧（Stack）B.隊列（Queue）C.堆（Heap）D.樹（Tree）4.在游戲物理模擬中，用于檢測兩個物體是否發(fā)生碰撞的最基本的方法是？A.拓撲排序（TopologicalSorting）B.Dijkstra算法（用于路徑規(guī)劃）C.碰撞檢測算法（如AABB,Sphere-Sphere,OBB-obb）D.快速傅里葉變換（FFT）5.游戲角色的移動尋路算法通常利用以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和擴展候選節(jié)點？A.鏈表（LinkedList）B.哈希表（HashTable）C.隊列（Queue）或優(yōu)先隊列（PriorityQueue）D.棧（Stack）6.游戲渲染管線中，將頂點坐標從模型空間變換到世界空間的步驟稱為？A.視圖變換（ViewTransformation）B.窗口映射（WindowMapping）C.模型變換（ModelTransformation）D.投影變換（ProjectionTransformation）7.在著色器編程（ShaderProgramming）中，以下哪個術(shù)語指的是在頂點著色器（VertexShader）中完成的操作？A.片段著色（FragmentShading）B.頂點光照計算（VertexLightingCalculation）C.混合（Blending）D.模板測試（StencilTesting）8.游戲開發(fā)中，所謂的“游戲循環(huán)”（GameLoop）主要指的是？A.游戲關(guān)卡的設(shè)計過程B.處理玩家輸入、更新游戲狀態(tài)、渲染畫面的重復(fù)性過程C.游戲平衡性的調(diào)整工作D.游戲引擎的安裝與配置9.當游戲需要模擬大量簡單粒子（如雨滴、火花）的行為時，以下哪種技術(shù)特別有效？A.精確碰撞檢測（Pixel-perfectCollisionDetection）B.粒子系統(tǒng)（ParticleSystem）C.基于物理的動畫（Physics-basedAnimation）D.分形幾何（FractalGeometry）10.為了保證游戲在不同性能的硬件上都能流暢運行，開發(fā)者通常需要進行？A.藝術(shù)資源優(yōu)化（ArtResourceOptimization）B.代碼優(yōu)化（CodeOptimization）C.聲音設(shè)計（SoundDesign）D.用戶界面設(shè)計（UserInterfaceDesign）二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.在游戲開發(fā)中，__________是一個可重用的軟件框架，用于處理游戲開發(fā)中的通用任務(wù)，如渲染、輸入、音頻、物理等。2.游戲物理引擎中，__________是指物體抵抗其運動狀態(tài)改變的性質(zhì)。3.在三維圖形中，將世界坐標轉(zhuǎn)換到相機觀察坐標系的過程通常稱為__________變換。4.游戲人工智能中，__________是指使游戲角色能夠根據(jù)環(huán)境和其他角色做出類似人類決策和行動的技術(shù)。5.渲染管線中，__________階段負責(zé)計算片段（Pixel）的光照和顏色，最終確定屏幕上每個像素的最終顏色。6.算法A*在游戲?qū)ぢ分谐Ｓ?，其核心思想是結(jié)合目標的__________和從起點到當前節(jié)點的__________來評估節(jié)點的優(yōu)先級。7.游戲開發(fā)中常用的著色器語言HLSL和GLSL都屬于__________級別的編程語言。8.為了減少游戲中的重復(fù)計算，提高效率，常采用__________技術(shù)將頻繁執(zhí)行的計算結(jié)果緩存起來。9.游戲引擎中的資源管理器負責(zé)管理游戲中的各種資源，如模型、紋理、聲音等，確保它們能夠被__________地加載和使用。10.游戲開發(fā)中，__________是指玩家在游戲中獲得的即時反饋，用于指導(dǎo)玩家的行為或表示游戲狀態(tài)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述游戲引擎中渲染管線（RenderingPipeline）的主要階段及其作用。2.解釋什么是游戲開發(fā)中的“狀態(tài)機”（StateMachine），并舉例說明其在游戲角色行為控制中的應(yīng)用。3.描述一下碰撞檢測在游戲開發(fā)中的主要目的和常見分類。4.簡要說明游戲開發(fā)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的重要性，并舉例說明在特定場景下應(yīng)選擇何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。四、編程題（10分）假設(shè)需要設(shè)計一個簡單的游戲系統(tǒng)，用于管理游戲中的所有可移動對象（如玩家、敵人、NPC）。每個可移動對象都包含以下屬性：唯一標識符（ID）、當前位置（x,y,z坐標）、當前速度（vx,vy,vz）、最大速度。請用偽代碼描述以下功能：1.定義一個“可移動對象”類（或結(jié)構(gòu)體），包含上述屬性和至少一個方法。2.編寫一個方法，用于更新對象的位置，使其根據(jù)當前速度移動一個小時間段（deltaTime）。3.編寫一個方法，用于限制對象的移動速度不超過其最大速度。五、綜合應(yīng)用題（30分）設(shè)計一個簡單的二維平臺游戲場景，包含玩家角色、地面、以及一個簡單的障礙物（如一堵墻）。請描述：1.你會如何使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如數(shù)組、列表、鏈表、樹等）來表示這個場景中的對象及其空間關(guān)系？2.如果需要實現(xiàn)玩家與地面之間的碰撞檢測，你會選擇哪種（或哪些）簡單的碰撞檢測方法？請簡述其原理。3.假設(shè)玩家需要向上跳躍，請描述一個簡單的物理模型（無需復(fù)雜計算，如重力加速度、跳躍初速度等）來模擬這個動作，并說明如何通過游戲循環(huán)來更新玩家的狀態(tài)（位置、是否在地面等）。4.描述一下如何使用非?；A(chǔ)的人工智能技術(shù)（如簡單的狀態(tài)判斷和預(yù)定義行為）來讓障礙物（墻）具有一個簡單的“攻擊”行為，例如，當玩家靠近墻時，墻向玩家移動一小步。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.C5.C6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.游戲引擎2.慣性3.模型（或世界）4.人工智能（或AI）5.片段著色（或FragmentShader）6.距離（或Cost-to-Go），成本（或Cost-So-Far）7.低級（或Hardware）8.緩存（或Cache）9.高效（或有效）10.獎勵（或反饋信號）三、簡答題1.渲染管線是將三維場景渲染成二維圖像的過程，主要階段包括：頂點處理（頂點變換、光照計算等）、圖元裝配、光柵化、片段處理（紋理映射、光照計算、混合等）、測試與輸出。其作用是將抽象的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為屏幕上的像素數(shù)據(jù)。2.狀態(tài)機是一種用于表示對象在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的模型。在游戲開發(fā)中，可用于控制角色行為，如站立、行走、跳躍、攻擊等。當角色處于某個狀態(tài)時，根據(jù)輸入或時間觸發(fā)條件，轉(zhuǎn)移到另一個相關(guān)狀態(tài)。例如，角色在“站立”狀態(tài)，收到“跳躍”指令后，轉(zhuǎn)移到“跳躍”狀態(tài)。3.碰撞檢測的主要目的是判斷游戲?qū)ο笾g是否發(fā)生了接觸或穿透，以便執(zhí)行相應(yīng)的物理反應(yīng)（如停止移動、反彈、觸發(fā)事件等）。常見分類包括：基于形狀的碰撞檢測（如點與點、點與線、圓與圓、矩形與矩形、多邊形與多邊形）和基于體素的碰撞檢測（如AABB、OBB）。4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇直接影響程序的性能和可維護性。選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提高算法效率，減少內(nèi)存占用。例如，在需要快速查找的場景下（如游戲物品字典），應(yīng)選擇哈希表；在需要保持有序順序的場景下（如角色等級列表），應(yīng)選擇平衡二叉搜索樹。四、編程題```pseudo//定義可移動對象類classMovableObject{varID:intvarposition:Vector3//包含x,y,zvarvelocity:Vector3//包含vx,vy,vzvarmaxSpeed:float//構(gòu)造函數(shù)（可選）constructor(id,pos,vel,maxVel){ID=idposition=posvelocity=velmaxSpeed=maxVel}//更新位置方法methodupdatePosition(deltaTime:float){//計算新速度，確保不超過最大速度varcurrentSpeed=velocity.length()if(currentSpeed>maxSpeed){velocity=velocity*(maxSpeed/currentSpeed)}//根據(jù)速度和時間更新位置position=position+velocity*deltaTime}//限制速度方法methodlimitSpeed(){varcurrentSpeed=velocity.length()if(currentSpeed>maxSpeed){velocity=velocity*(maxSpeed/currentSpeed)}}}//使用示例（在游戲循環(huán)中調(diào)用）//movableObject.updatePosition(deltaTime)//movableObject.limitSpeed()//可在updatePosition內(nèi)部調(diào)用```五、綜合應(yīng)用題1.可以使用數(shù)組或列表來存儲場景中的所有對象（玩家、地面、障礙物等），每個對象可以是一個結(jié)構(gòu)體或類實例。為了優(yōu)化空間查詢（如檢測玩家是否與障礙物碰撞），可以使用空間劃分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如四叉樹（2D）或八叉樹（3D），將場景劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域存儲其內(nèi)部的對象。2.可以使用簡單的AABB（軸對齊包圍盒）碰撞檢測。原理是創(chuàng)建一個圍繞對象的矩形框（AABB），如果兩個對象的AABB在x和y軸上都有重疊，則認為它們可能發(fā)生了碰撞。這種方法計算簡單快速。3.簡單物理模型：玩家跳躍時受到一個向上的初始速度（jumpForce），同時受到向下的重力加速度（gravity）。每幀更新玩家垂直速度（verticalVelocity=verticalVelocity+gravity*deltaTime）和垂直位置（yPosition=yPositi