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基于C语言的俄罗斯方块的设计与实现

作者：孟芸 朱肖安 罗刘敏 徐音 来源：《硅谷》2014年第23期

摘 要 介绍利用C语言开发俄罗斯方块游戏的设计和实现方法，对于编写类似的游戏程序具有指导和借鉴作用。 关键词 C；俄罗斯方块

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0019-02

俄罗斯方块游戏是一款家喻户晓、风靡世界、经久不衰的游戏，本文将采用C语言设计开发俄罗斯方块游戏，设计工具采用VC++6.0。 1 设计思想 1）图形的设计。

俄罗斯方块中有7种形状的方块，由于方块有旋转变化的需求，所以需要用到三维数组解决，第一维表示旋转变化形状的个数。

在俄罗斯方块设计中，需要定义游戏的边界，定义一个地图二维数组map[y][x]，在数组中值的变化会有相对应结果。从这个二维数组中可以看出左边边界是map[0][x]—map[max（y）][x]，右边边界是map[0][x]—map[max（y）][x]。 2）控制函数的设计。

首先需要考虑控制的功能有移动功能、加速功能、形状变化功能、暂停功能、退出功能。如图1用例图所示。 3）关键技术。

在功能确定之后，就要把其转化为算法，例如：方块如何下落，如何判断方块是否出界，方块下落到何时为止，下落中不可以和之前方块重叠，如何让方块落到之前下落的方块上停下，方块平移如何实现，方块旋转如何实现，旋转中空间问题，这些都构成了俄罗斯方块的关键技术。 ①方块下落。

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方块下落是很容易做到的，但是在变化及下落过程中其他特性，例如在移动过程中不能超过边界、不能和已经存在的方块重叠、缝隙填补这些都是要考虑的，不能把图形看成一个个孤立的方块构成，而应看成一个整体，所以图形的组要使用结构体实现。结构体定义如下： 结构体中有三个成员，其中x，y代表坐标，shape代表图形的基本信息。所谓图形基本信息就是在图形库里提取出来的图形信息，同时也就明确了所提取出来信息的形状、位置。图形的位置信息需要找一个参考点也就是基准点，所有的图形参考点是相同的，由于图形库中的图形采用的3*3矩阵存储，所以选择中间点为参考点。假设结构体变量为firstShape[n][i][j]，则参考点确定为firstShape[n][1][1]，其中这个点的二维坐标x=firstShape[n][1][1].x，y=firstShape[n][1][1].y则其他位置的信息如表1所示。

当firstShape[n][1][1].x以及firstShape[n][1][1].y的值确定了，即参考点的坐标位置确定了，其他点的位置坐标也就确定了。在改变一个形状的位置只需要把参考点的坐标确定了，用循环把四周的点位置信息记录赋值到对应的结构体数组中。

用循环判断，判断出相应的形状。如果判断firstShape[n][i][j].shape的值为1，则gotoxy（firstShape[n][i][j].x，firstShape[n][i][j].y），并打印出相应的形状，在移动过程中，位置是时刻发生变化的，而形状是不变的。当需要左右移动时，参考点的位置信息作出相应更改，但是当旋转图形时，参考点的位置信息以及形状都会作出改变，当方块移动过程中，在相应位置信息打印出图形，这就实现了方块的移动。 ②方块出界判断。

解决方块边界问题，就需要搞清两个问题。第一，左右边界的x值必须和初始方块位置的x保持一致；第二，防止过界及方块不能和之前落下来的方块重合，也就是说当你向左边移动方块，可是左边是边界或者是上一个落下的形状，这时方块就不能向左移动。

由于在水平方向上设置一个单位的长度为2个像素，所以方块在初始位置的x坐标为单数，则方块只能在单身上移动，反之只能在双数上移动。当方块落下后相应位置把map[i][j]的值赋予2，这样一个下落完毕的方块左右边也相当于一个小边界，当位置信息确认时，判断四周的位置信息，地图的相应位置是否为2，如果是，则说明该点已经在边界上了，需要做出相应的操作了，如果此时是在左边界上，玩家继续按向左移动说明方块左边过边界了，需要重新调整位置信息，即x=x+L，firstShape[n][1][1].x=x；当参考点的位置信息改变后，则四周的位置信息也要做出相应修改，这样就解决了边界问题，同时也解决了方块重叠问题。 ③消除重影。

俄罗斯方块在移动过程中会发生重影现象，重影现象生成是由于显示屏余辉效应，消除重影技术就是先把原来的形状擦除，然后再打印出新的图形或者延长图形显示间隔时间，本次俄罗斯方块采用前者进行重影消除技术。

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④下落终点判断。

俄罗斯方块还存在填补凹槽问题，在存储图形信息是以数组的形式保存的，以利于对每一个数组元素进行判断。

俄罗斯方块下落过程中何时到达终点，首先根据参考点以及参考点周围的位置信息做出判断，在判断时当map中存储的值为1说明该位置有图像块，继续判断该位置下面的map值是否为2，如果是，则意味着到达边界，即刻结束该方块的下落。方块下落完成，把相应的map值进行修改。如图2下落终点判断流程图所示。 ⑤方块变换。

图形变换有两种方式，一种是图形不动，坐标系变动，称之为坐标系模式变换；另一种是坐标系不动，图形改变，称之为图形模式变换。方块变换采用的是后者，旋转变换就是基本几何变换形式之一，在算法中需要用到图形库中对图形进行存储过程中的第一维数字，它代表该旋转后形状的个数，在设计过程中，空格键控制旋转方法，图形的旋转形状采用循环方式进行，同时对参考点做出修改，当图形下落完毕，新的图形产生把控制图形变化的值设为0。 方块旋转空间问题也是需要解决的一个关键问题，当方块一边或者两边有边界，方块下落时由于本身形状问题，导致在旋转变换过程中产生出界现象，又如当该方块一旦落入到狭小空间中，由于没有足够空间，形状旋转就无法进行，需要在旋转之前进行判断操作，当确定好参考点后，对周围的图形信息赋予相应信息，判断map中相对应的信息是否等于2，如果等于2，则说明该列有边界，没有足够空间进行形状旋转。 ⑥消行的操作。

消行操作可以一次消除一行，或者消除多行，消除多行和消除单行的原理一样，首先要搞清楚地图数组即map中左右边界之内的可以装下几个图形。这个计算为右边边界的横轴坐标减去左边边界横轴坐标，然后除于2，其最后的值为n。在地图信息map中倒数第二行开始向前一行一行的判断，若有一行中地图信息的值等于2的个数一共有n个，则说明该行已经全部装满图形，可以把改行消去，在算法中，当这一行的地图信息值等于2的有n个时，就要跳出循环，并记下这个行数，将该行的值替换成后一行的值，这样循环到行数为1。 ⑦暂停以及死亡的操作。

在游戏设计过程中，要考虑玩家的需求，所以暂停设置是非常有必要的。首先设置一个变量的值为0，如果按下暂停键则让这个变量加1，再按一下暂停键后此值继续加1，判断该变量如果能被2除取余为0，则执行代码，意味暂停结束，否则不会执行代码。

正在下落的方块的参考位置正是起始位置代表未有空间让方块下落，说明游戏结束，在此过程中要时时刻刻判断地图信息中的第一行若有一个值为2，则代表游戏结束，在结束时候，