使用多维数组索引器的最有效方法

Question

假设您有一个 2D 瓷砖网格（这是基于 2D 瓷砖的游戏），大多数瓷砖占据 1 个位置，但一些较大的“对象”可以填充多个位置。我在我的数组上使用索引器来自动将这些对象“引用”到它们的基本图块。因此，如果我在 3,4 处有一个 2x2 对象，并且我访问 4,4，它将自动重定向并获取 3,4 处的图块。但是，如果我需要获取确切的图块，我可以指定一个参数来绕过此功能。 （GameDev 上的my old question 对此有更好的解释）

另一种看待它的方式是游戏世界中的门对象，用户可以单击它的任意位置来打开它，但每个单独的部分都可以包含其他属性，例如不同的背景和照明值。

注意我只是一个业余程序员，所以这可能不对（以及为什么我要征求你的意见）每个“超大”磁贴都会以X,Y 位置的形式存储对其基础磁贴的引用（这应该是对内存中实际对象的引用吗？）

public class TileWrapper
{
    public int Width = 0;
    public int Height = 0;
    private Tile[] tiles; //Backing Store
    public TileWrapper()
    {
        tiles = new Tile[Width * Height]; 
    }
    public TileWrapper(int width, int height)
    {
        Width = width;
        Height = height;
        tiles = new Tile[Width * Height];
    }
    /// <summary>
    /// Accessor for tiles
    /// </summary>
    /// <param name="x">X Position</param>
    /// <param name="y">Y Position</param>
    /// <param name="overide">Bool to "override" the get, if true, it wont get the reference tile and will bypass the checks</param>
    public Tile this[int x, int y, bool override = false]
    {
        get 
        {
             //If we do not want to bypass the checks, AND the current tile is > than 1x1
             if (!override && tiles[y * Width + x].IsLarge)
                return tiles[tiles[y * Width + x].refY * Width + tiles[y * Width + x].refX]; //Use the reference positions to get the main position of the tile
             //If we want to bypass the checks or the tile wasn't large, get the absolute position
             else 
                 return tiles[y * Width + x];
        }
        set 
        {
             //Same thing for SET
             if (!override && tiles[y * Width + x].IsLarge) //Set base tile if the large tile has a reference
                 tiles[tiles[y * Width + x].refY * Width + tiles[y * Width + x].refX] = value;
             else  //Set absolute tile
                  tiles[y * Width + x] = value;
        }
    }

抱歉，如果使用 2D 到 1D 转换有点难以阅读，但经过一些测试后，内部使用 1D 数组似乎要快一些。

IsLarge 是一个属性，用于简单地检查图块是否很大（大于 1x1）

我已经有适当的逻辑来在放置大图块时填充相邻图块的引用，并相应地删除它们。

在分析游戏时，我发现 tile 的 get 访问器占用了大量 CPU，每帧获取数百次 tile 用于照明、渲染、碰撞等。

如何提高这段代码的性能和效率？

基准测试（英特尔四核 i7 2670QM 上 30k 次迭代的平均值）

Tile t = tiles[100, 100]; - 160 ns 和 175 ns 带 2D 内部阵列

Tile t = tiles[100, 100, true]; - 137 ns 和 264 ns 带 2D 内部阵列（奇数）

100,100 顺便说一下不是大图块，注意这些图块不是很常见。我在屏幕上有一座房子，你可以有几块大瓷砖（门、桌子），但有很多泥土/石头/木头。

Answer 1

我建议为每个逻辑上连接在一起的正方形集合创建一个类似的实例：

private class TileRef { public Tile tile; public int X,Y,Width,Height;}

然后有一个二维或锯齿状的 TileRef 数组。连接在一起的组中的所有方格都应包含对同一 TileRef 对象的引用。这应该可以让您非常快速地找到与板上任何方块关联的TileRef，而无需条件逻辑来处理不同大小的图块。

构建一个大小为 1 的图块的网格：

TileRef[,] tiles;
TileMapper(int xsize, int ysize)
{
  tiles = new TileRef[xsize,ysize];
  for (int x=0; x < xsize; x++)
    for (int y=0; y < xsize; y++)
    {
      var thisRef = new TileRef();
      thisRef.X = x;
      thisRef.Y = y;
      thisRef.Width = 1;
      thisRef.Height = 1;
      thisRef.Tile = new Tile(); // Make a default tile instance somehow
      tiles[x][y] = thisRef;
    }
}

To join a bunch of squares together into a blob:

public JoinSquares(int x, int y, int width, int height)
{
      var thisRef = new TileRef();
      thisRef.X = x;
      thisRef.Y = y;
      thisRef.Width = 1;
      thisRef.Height = 1;
      thisRef.Tile = new Tile(); // Make a default tile instance somehow
      for (i=0; i<width; i++)
        for (j=0; j<height; j++)
          tiles[x+i,y+j] = thisRef;
}

public SeparateSquares(int x, int y)
{
      var oldRef = tiles[x,y];
      x=oldref.X;
      y=oldref.Y;
      var width=oldref.Width;
      var height=oldref.Height;

      for (i=0; i<width; i++)
        for (j=0; j<height; j++)
        {
          var thisRef = new TileRef();
          thisRef.X = x+i;
          thisRef.Y = y+j;
          thisRef.Width = 1;
          thisRef.Height = 1;
          thisRef.Tile = new Tile(); // Make a default tile instance somehow
          tiles[x+i,y+j] = thisRef;
        }
}

To change the `Tile` associated with a "blob", simply

public Tile this[int x, int y]
{
    get 
    {
        return tiles[x,y].Tile;
    }
    set
    {
        tiles[x,y].Tile = value;
    }
}

需要循环来将正方形连接在一起或将它们分开，而不是通过更改 blob 的 Tile 属性来简单地更改与 blob 关联的属性。