解密俄罗斯方块：二维数组构建游戏逻辑

创作时间:

2025-01-22 02:32:08

作者:

@小白创作中心

解密俄罗斯方块：二维数组构建游戏逻辑

俄罗斯方块是一款诞生于1984年的经典益智游戏，由苏联程序员阿列克谢·帕基特诺夫（Alexey Pajitnov）发明。游戏规则简单却极具挑战性：玩家需要通过旋转、移动和下落方块，以消除水平或垂直排列的完整行。尽管游戏界面看似简单，但其背后的算法设计却蕴含着数据结构和算法的精髓。本文将带你深入了解俄罗斯方块是如何通过数组实现复杂的游戏逻辑。

核心数据结构设计

游戏区域表示

游戏区域通常是一个固定大小的二维矩阵，用于放置和旋转方块。例如，一个常见的游戏区域大小是20行10列。在C++中，我们可以使用二维数组来表示游戏区域：

const int GRID_HEIGHT = 20;
const int GRID_WIDTH = 10;
char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH];

方块表示

每个方块由4个单元格组成，有7种不同的形状（I、J、L、O、S、T、Z）。为了表示这些形状，我们可以使用4x4的小数组，其中非零值表示方块占据的位置。例如，"I"形状可以表示为：

int shapeI[4][4] = {
    {0, 0, 0, 0},
    {1, 1, 1, 1},
    {0, 0, 0, 0},
    {0, 0, 0, 0}
};

方块类型与旋转状态

每种形状的方块可能有多种旋转状态。例如，"I"形状有2种旋转状态，而"T"形状有4种。我们可以为每种形状预定义所有可能的旋转状态，以便在游戏中快速切换。

关键功能实现

方块生成与随机选择

游戏开始时需要随机生成方块。我们可以创建一个方块队列，预先生成一定数量的方块，并在需要时从队列中取出：

Tetromino* generate_initial_tetrominos(int size) {
    // 随机生成一定数量的不同类型的方块，并将其放入队列中
    ...
}

方块移动与旋转

方块的移动和旋转是游戏的核心功能。当玩家按下方向键时，我们需要更新方块的位置或旋转状态。旋转可以通过改变小数组内非零值的位置来实现：

void rotate_tetromino(Tetromino* tetromino) {
    // 实现方块的旋转逻辑
    ...
}

碰撞检测与消行机制

当方块下落时，需要检测是否与已存在的方块或边界发生碰撞。如果发生碰撞，则停止方块的移动，并检查是否可以消除行：

bool check_collision(Tetromino* tetromino, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {
    // 检查方块是否与游戏区域发生碰撞
    ...
}

void check_lines_to_clear(char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH], int* score) {
    // 检查并消除完整的行，更新分数
    ...
}

用户输入处理

游戏需要响应玩家的键盘输入，包括方向键和加速下落等操作：

direction_t handle_input() {
    // 处理玩家输入
    ...
}

代码示例

以下是一个简化的俄罗斯方块游戏循环示例：

void update_game_logic(Tetromino* current, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {
    // 处理方块自然下降
    if (move_tetromino_down(current, playfield)) {
        lock_tetromino(current, playfield);
        check_lines_to_clear(playfield, &score);
    }

    // 处理玩家输入
    direction_t input = handle_input();
    if (process_input(input, current, playfield)) {
        check_collision(current, playfield);
    }

    // 检查是否需要生成新的方块
    if (is_tetromino_locked(current)) {
        generate_new_tetromino_if_needed(playfield, next_tetromino_queue);
    }
}