Developing a Tetris game with python(一)

Bridge

开发一个俄罗斯方块游戏,主要会涉及到以下几种数据结构和算法.

数据结构

1、网格(Grid):类似游戏的主画布 二维列表:用于表示游戏的主网格,其中每个元素表示网格中的一个单元格。可以使用二维数组或嵌套列表来实现。

#直接创建一个20x10的网格
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
...
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
 
# 或者用指令初始化一个10x10的网格,每个单元格初始值为0
grid = [[0 for _ in range(10)] for _ in range(10)]
 
# 打印网格,初始化网格系统的结果
for row in grid:
    print(row)

2、方块(Tetromino): 二维列表:表示方块的形状(4x4或更小的矩阵),其中每个元素表示方块的一部分(如方块占据的位置)。 元组(Tuple):用于存储方块的位置(如左上角的坐标)。

#俄罗斯方块游戏中,方块的形状通常有7种,初始矩阵数据结构
I_shape = [
    [0, 0, 0, 0],
    [1, 1, 1, 1],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
O_shape = [
    [0, 1, 1, 0],
    [0, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
T_shape = [
    [0, 1, 0, 0],
    [1, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
S_shape = [
    [0, 1, 1, 0],
    [1, 1, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
Z_shape = [
    [1, 1, 0, 0],
    [0, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
J_shape = [
    [1, 0, 0, 0],
    [1, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
L_shape = [
    [0, 0, 1, 0],
    [1, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 0, 0]
]
#也可以精简为,只取1来表示
shapes = {
    'I': [[1, 1, 1, 1]],
    'O': [[1, 1],
          [1, 1]],
    'T': [[0, 1, 0],
          [1, 1, 1]],
    'L': [[1, 0],
          [1, 0],
          [1, 1]],
    'J': [[0, 1],
          [0, 1],
          [1, 1]]
}
# 如何将方块放置在网格的左上角
for i in range(4):  # 4x4的方块矩阵
    for j in range(4):
        grid[i][j] = T_shape[i][j]
 

3、方块队列(Queue): 队列(Queue):用于存放即将出现的方块。通常使用列表模拟队列,可以使用collections.deque来高效实现。

4、分数(Score): 整数(Integer):用于存储玩家的得分。 字典(Dictionary):存储不同清除行数对应的得分增量。

5、游戏状态(Game State): 布尔值(Boolean):表示游戏是否结束、是否暂停等状态。 列表或字典:存储当前游戏的其他状态,如当前方块,下一方块,当前关卡等。

算法

1、方块生成(Piece Generation): 随机生成新的方块,通常使用随机算法从预定义的方块类型中选择一个。

2、方块下落(Gravity): 每隔一段时间,当前方块会自动向下移动一格。如果到达底部或与其他方块发生碰撞,则固定方块,并生成一个新的方块。

3、方块旋转(Rotation): 矩阵旋转:通过对方块形状的二维列表进行矩阵旋转(顺时针或逆时针)来实现方块的旋转。

4、碰撞检测(Collision Detection): 用于判断当前方块是否与其他方块或网格边界发生碰撞。通常通过遍历当前方块的每个单元格,检查它在网格中的对应位置是否已经被占用。

5、行消除(Line Clearing): 通过遍历网格的每一行,检查是否有行被完全填满,如果填满则将该行消除并上移所有上面的行,同时增加玩家的得分。

6、游戏结束判断(Game Over Detection): 当新生成的方块无法放置在网格中(顶部位置已经被占用)时,判定游戏结束。包括用户主动退出。