游戏机制练习簿:短期数值面板的滑动平均——3项窗口中的十四次采样(案例14)
帧时长、速度或输入强度的显示值有时会取最近若干次采样的平均。它能降低短期波动,却也会让变化延后反映;平均值不是刚刚发生的那一次采样,也不是未来数值的预测。
以下是一组输入完整的独立案例。先读清规则,再按时间或操作顺序记录中间状态;遇到与预期不同的结果时,检查首次出现差异的位置。案例使用明确限定的教学模型,不假定所有作品都采用相同的处理方式。
规则和原始数据
本例只使用最近固定数量的整数采样;开始时不足一窗就按实际已有数量求平均,不补零。每来一个新值,最多移除最老的一个值,采用精确分数保留结果。
窗口最多3项 [38, 33, 19, 4, 9, 41, 44, 37, 12, 13, 33, 33, 45, 15]
逐步记录
第1次输入38,尚未移出旧值;窗口[38],和为38,按实际1个值平均得到38。
第2次输入33,尚未移出旧值;窗口[38, 33],和为71,按实际2个值平均得到71/2。
第3次输入19,尚未移出旧值;窗口[38, 33, 19],和为90,按实际3个值平均得到30。
第4次输入4,移出最老值38;窗口[33, 19, 4],和为56,按实际3个值平均得到56/3。
第5次输入9,移出最老值33;窗口[19, 4, 9],和为32,按实际3个值平均得到32/3。
第6次输入41,移出最老值19;窗口[4, 9, 41],和为54,按实际3个值平均得到18。
第7次输入44,移出最老值4;窗口[9, 41, 44],和为94,按实际3个值平均得到94/3。
第8次输入37,移出最老值9;窗口[41, 44, 37],和为122,按实际3个值平均得到122/3。
第9次输入12,移出最老值41;窗口[44, 37, 12],和为93,按实际3个值平均得到31。
第10次输入13,移出最老值44;窗口[37, 12, 13],和为62,按实际3个值平均得到62/3。
第11次输入33,移出最老值37;窗口[12, 13, 33],和为58,按实际3个值平均得到58/3。
第12次输入33,移出最老值12;窗口[13, 33, 33],和为79,按实际3个值平均得到79/3。
第13次输入45,移出最老值13;窗口[33, 33, 45],和为111,按实际3个值平均得到37。
第14次输入15,移出最老值33;窗口[33, 45, 15],和为93,按实际3个值平均得到31。
最后平均值31,最后单次采样15,两者含义不同。
交叉核对与应用
为每个输出重新截取对应的历史切片求和,与滚动窗口的增减计算比较。还要检查最初几次输出的分母,避免把尚不存在的采样也算进平均。
平滑窗口扩大后,旧数据会影响更多次输出;它可以让显示更平稳,也会增加对突变的反应延迟。比较两个窗口时,应使用同一原始采样序列,并分别看过渡过程和稳定阶段。
建议保留原始输入、每一步状态和最终输出,再只改变一个条件做对照。重点检查空输入、相等边界、重复请求以及先后顺序;把规则约定、计算过程和显示表现分别核对,比只比较最后一个数字更容易找到原因。