俄罗斯方块游戏

    俄罗斯方块游戏是世界上最流行的游戏之一。是由一名叫Alexey Pajitnov的俄罗斯程序员在1985年制作的，从那时起，这个游戏就风靡了各个游戏平台。

    俄罗斯方块归类为下落块迷宫游戏。游戏有7个基本形状：S、Z、T、L、反向L、直线、方块，每个形状都由4个方块组成，方块最终都会落到屏幕底部。所以玩家通过控制形状的左右位置和旋转，让每个形状都以合适的位置落下，如果有一行全部被方块填充，这行就会消失，并且得分。游戏结束的条件是有形状接触到了屏幕顶部。

    方块展示：

    PyQt5是专门为创建图形界面产生的，里面一些专门为制作游戏而开发的组件，所以PyQt5是能制作小游戏的。

    制作电脑游戏也是提高自己编程能力的一种很好的方式。

    开发

    没有图片，所以就自己用绘画画出来几个图形。每个游戏里都有数学模型的，这个也是。

    开工之前：

    • 用创建一个游戏循环
    • 模型是一直下落的
    • 模型的运动是以小块为基础单位的，不是按像素
    • 从数学意义上来说，模型就是就是一串数字而已

    代码由四个类组成：Tetris, Board, Tetrominoe和Shape。Tetris类创建游戏，Board是游戏主要逻辑。Tetrominoe包含了所有的砖块，Shape是所有砖块的代码。

    游戏很简单，所以也就很好理解。程序加载之后游戏也就直接开始了，可以用P键暂停游戏，空格键让方块直接落到最下面。游戏的速度是固定的，并没有实现加速的功能。分数就是游戏中消除的行数。

    1. self.tboard = Board(self)
    2. self.setCentralWidget(self.tboard)

    创建了一个Board类的实例，并设置为应用的中心组件。

    1. self.statusbar = self.statusBar()        
    2. self.tboard.msg2Statusbar[str].connect(self.statusbar.showMessage)

    创建一个statusbar来显示三种信息：消除的行数，游戏暂停状态或者游戏结束状态。msg2Statusbar是一个自定义的信号，用在（和）Board类（交互），showMessage()方法是一个内建的，用来在statusbar上显示信息的方法。

    1. self.tboard.start()
    1. class Board(QFrame):
    3.     msg2Statusbar = pyqtSignal(str)
    4. ...

    创建了一个自定义信号msg2Statusbar，当我们想往statusbar里显示信息的时候，发出这个信号就行了。

    1. BoardWidth = 10
    2. BoardHeight = 22
    3. Speed = 300

    这些是Board类的变量。BoardWidth和BoardHeight分别是board的宽度和高度。Speed是游戏的速度，每300ms出现一个新的方块。

    1. ...
    2. self.curX = 0
    3. self.curY = 0
    4. self.numLinesRemoved = 0
    5. self.board = []
    6. ...

    在initBoard()里初始化了一些重要的变量。self.board定义了方块的形状和位置，取值范围是0-7。

    1. def shapeAt(self, x, y):
    2.     return self.board[(y * Board.BoardWidth) + x]

    shapeAt()决定了board里方块的的种类。

    board的大小可以动态的改变。所以方格的大小也应该随之变化。squareWidth()计算并返回每个块应该占用多少像素—也即Board.BoardWidth。

    1. def pause(self):
    2.     '''pauses game'''
    4.     if not self.isStarted:
    5.         return
    7.     self.isPaused = not self.isPaused
    9.     if self.isPaused:
    10.         self.timer.stop()
    11.         self.msg2Statusbar.emit("paused")
    13.     else:
    14.         self.timer.start(Board.Speed, self)
    15.         self.msg2Statusbar.emit(str(self.numLinesRemoved))
    17.     self.update()

    pause()方法用来暂停游戏，停止计时并在statusbar上显示一条信息。

    1. def paintEvent(self, event):
    2.     '''paints all shapes of the game'''
    4.     painter = QPainter(self)
    5.     rect = self.contentsRect()
    6. ...

    渲染是在paintEvent()方法里发生的QPainter负责PyQt5里所有低级绘画操作。

    1. for i in range(Board.BoardHeight):
    2.     for j in range(Board.BoardWidth):
    3.         shape = self.shapeAt(j, Board.BoardHeight - i - 1)
    5.         if shape != Tetrominoe.NoShape:
    6.             self.drawSquare(painter,
    8.                 boardTop + i * self.squareHeight(), shape)

    渲染游戏分为两步。第一步是先画出所有已经落在最下面的的图，这些保存在self.board里。可以使用shapeAt()查看这个这个变量。

    1. if self.curPiece.shape() != Tetrominoe.NoShape:
    2.     for i in range(4):
    4.         x = self.curX + self.curPiece.x(i)
    5.         y = self.curY - self.curPiece.y(i)
    6.         self.drawSquare(painter, rect.left() + x * self.squareWidth(),
    7.             boardTop + (Board.BoardHeight - y - 1) * self.squareHeight(),
    8.             self.curPiece.shape())

    第二步是画出更在下落的方块。

    1. elif key == Qt.Key_Right:
    2.     self.tryMove(self.curPiece, self.curX + 1, self.curY)

    在keyPressEvent()方法获得用户按下的按键。如果按下的是右方向键，就尝试把方块向右移动，说尝试是因为有可能到边界不能移动了。

    1. elif key == Qt.Key_Up:
    2.     self.tryMove(self.curPiece.rotateLeft(), self.curX, self.curY)

    上方向键是把方块向左旋转一下

    1. elif key == Qt.Key_Space:
    2.     self.dropDown()

    空格键会直接把方块放到底部

    D键是加速一次下落速度。

    1. def tryMove(self, newPiece, newX, newY):
    3.     for i in range(4):
    5.         x = newX + newPiece.x(i)
    6.         y = newY - newPiece.y(i)
    8.         if x < 0 or x >= Board.BoardWidth or y < 0 or y >= Board.BoardHeight:
    9.             return False
    11.         if self.shapeAt(x, y) != Tetrominoe.NoShape:
    12.             return False
    14.     self.curPiece = newPiece
    15.     self.curX = newX
    16.     self.curY = newY
    17.     self.update()
    18.     return True
    1. def timerEvent(self, event):
    3.     if event.timerId() == self.timer.timerId():
    5.         if self.isWaitingAfterLine:
    6.             self.isWaitingAfterLine = False
    7.             self.newPiece()
    8.         else:
    9.             self.oneLineDown()
    11.     else:
    12.         super(Board, self).timerEvent(event)

    在计时器事件里，要么是等一个方块下落完之后创建一个新的方块，要么是让一个方块直接落到底（move a falling piece one line down）。

    1. def clearBoard(self):
    3.     for i in range(Board.BoardHeight * Board.BoardWidth):
    4.         self.board.append(Tetrominoe.NoShape)

    clearBoard()方法通过Tetrominoe.NoShape清空broad。

    1. def removeFullLines(self):
    3.     numFullLines = 0
    4.     rowsToRemove = []
    6.     for i in range(Board.BoardHeight):
    8.         n = 0
    9.         for j in range(Board.BoardWidth):
    11.                 n = n + 1
    12.         if n == 10:
    13.             rowsToRemove.append(i)
    15.     rowsToRemove.reverse()
    18.     for m in rowsToRemove:
    20.         for k in range(m, Board.BoardHeight):
    21.             for l in range(Board.BoardWidth):
    22.                     self.setShapeAt(l, k, self.shapeAt(l, k + 1))
    24.     numFullLines = numFullLines + len(rowsToRemove)
    25.  ...

    如果方块碰到了底部，就调用removeFullLines()方法，找到所有能消除的行消除它们。消除的具体动作就是把符合条件的行消除掉之后，再把它上面的行下降一行。注意移除满行的动作是倒着来的，因为我们是按照重力来表现游戏的，如果不这样就有可能出现有些方块浮在空中的现象。

    1. def newPiece(self):
    3.     self.curPiece = Shape()
    4.     self.curPiece.setRandomShape()
    5.     self.curX = Board.BoardWidth // 2 + 1
    6.     self.curY = Board.BoardHeight - 1 + self.curPiece.minY()
    8.     if not self.tryMove(self.curPiece, self.curX, self.curY):
    10.         self.curPiece.setShape(Tetrominoe.NoShape)
    11.         self.timer.stop()
    12.         self.isStarted = False
    13.         self.msg2Statusbar.emit("Game over")

    newPiece()方法是用来创建形状随机的方块。如果随机的方块不能正确的出现在预设的位置，游戏结束。

    1. class Tetrominoe(object):
    3.     NoShape = 0
    4.     ZShape = 1
    5.     SShape = 2
    6.     LineShape = 3
    7.     TShape = 4
    8.     SquareShape = 5
    9.     LShape = 6
    10.     MirroredLShape = 7

    Tetrominoe类保存了所有方块的形状。我们还定义了一个NoShape的空形状。

    Shape类保存类方块内部的信息。

    1. class Shape(object):
    3.     coordsTable = (
    4.         ((0, 0),     (0, 0),     (0, 0),     (0, 0)),
    5.         ((0, -1),    (0, 0),     (-1, 0),    (-1, 1)),
    6.         ...
    7.     )
    8. ...

    coordsTable元组保存了所有的方块形状的组成。是一个构成方块的坐标模版。

    上面创建了一个新的空坐标数组，这个数组将用来保存方块的坐标。

    坐标系示意图：

    coordinates

    上面的图片可以帮助我们更好的理解坐标值的意义。比如元组(0, -1), (0, 0), (-1, 0), (-1, -1)代表了一个Z形状的方块。这个图表就描绘了这个形状。

    1. def rotateLeft(self):
    3.     if self.pieceShape == Tetrominoe.SquareShape:
    4.         return self
    6.     result = Shape()
    7.     result.pieceShape = self.pieceShape
    9.     for i in range(4):
    11.         result.setX(i, self.y(i))
    12.         result.setY(i, -self.x(i))

    方法向右旋转一个方块。正方形的方块就没必要旋转，就直接返回了。其他的是返回一个新的，能表示这个形状旋转了的坐标。

    程序展示：