C#之四十八 俄羅斯方塊設計

1        系統設計要求

1.1   需求分析

本系統爲一個用C#實現的爲咱們所熟悉的簡單的俄羅斯方塊遊戲,該系統的具體功能以下:

1)．       能簡便的開始遊戲,遊戲中的方塊的功能與平常咱們所熟悉的遊戲的功能一致,各類塊的設置也一致,包括塊的旋轉,加速降低,平移,滿行消去,到頂遊戲結束功能;

2)．       可以自定義遊戲中功能鍵的具體按鍵,顯示下一方塊提示信息,以及遊戲數據的統計;

3)．       考慮須要解決的問題：怎麼樣設置圖形顯示；怎樣獲取鍵盤輸入；怎樣控制方塊的移動；怎樣控制時間間隔(用於遊戲中控制形狀的下落)；遊戲中的各類形狀及整個遊戲空間怎麼用數據表示；遊戲中怎麼判斷左右及向下移動的可能性；遊戲中怎麼判斷某一形狀旋轉的可能性；按向下方向鍵時加速某一形狀下落速度的處理；怎麼判斷某一形狀已經到底；怎麼判斷某一已經被填滿；怎麼消去已經被填滿的一行；怎麼消去某一形狀落到底後可以消去的全部的行；(如長條最多能夠消去四行)怎樣判斷遊戲結束,關於「下一個」形狀取法的問題。

2        設計思路

2.1   用面向對象的方法分析系統

從遊戲的基本玩法出發，主要就是俄羅斯方塊的形狀和旋轉，在設計中在一個圖片框中構造了一個20*20（像素）的小塊，由這些小塊組合成新的形狀，每四個小塊鏈接在一塊兒就能夠構造出一種造型，總共設計了7中造型，每種造型又能夠經過旋轉而變化出2到4種形狀，在遊戲窗體中用戶就可使用鍵盤的方向鍵來控制方塊的運動，而後對每一行進行判斷，若是有某行的方塊是滿的，則消除這行的方塊，而且使上面的方塊自由下落，其中，方塊向下的速度是有時鐘控件控制的。俄羅斯方塊遊戲設計主要包括如下10個方面：

1)．         遊戲界面的設計。

2)．         俄羅斯方塊的實現。

3)．         鍵盤輸入信息的獲取。

4)．         俄羅斯方塊的移動（向左，向右和向下）。

5)．         俄羅斯方塊的變換。

6)．         方塊自動下落與速度的選擇。

7)．         慢行的判斷與消行。

8)．         遊戲結束判斷。

9)．         用戶配置保存。

 

在主窗口中，經過調用俄羅斯方塊類來實現程序的表示層，在該窗口中經過兩個Panel控件來實現方塊疊放窗口和下一方塊信息窗口；調用設置窗口，保存設計窗口類傳回的信息，並設置到遊戲中去，保存在配置文件中；

在設置窗口中，以良好的界面提供用戶自定義快捷鍵的接口，保存相應設置參數，以提供給調用窗口。

2.2運用的控件和主要對象

在設計過程當中主要用到的控件有:PictureBox控件，MenuStrip控件，Button控件，Label控件，Timer控件，winmm組件，DirectSound等等。

3        系統功能實現

3.1   屏幕信息初始化

用來顯示狀態信息的框

privateSystem.Windows.Forms.GroupBox statusBox;

開始按鈕

privateSystem.Windows.Forms.Button btnStart;

顯示「下一塊」的標籤

privateSystem.Windows.Forms.Label label3;

顯示「分數」的標籤

privateSystem.Windows.Forms.Label label2;

顯示「等級」的標籤

privateSystem.Windows.Forms.Label label1;

用來畫下一塊方塊的區域

privateSystem.Windows.Forms.PictureBox panel1;

遊戲區域

privateSystem.Windows.Forms.PictureBox gameArea;

實現以下主界面效果圖（圖3-1）：

1.1   方塊的實現

在程序中每個方塊都是一個Block類的實例。Block包括的參數有方塊的寬度，高度，最左端橫座標，最上端縱座標，方塊的數組表示。其中一共有7中形狀的方塊，以數組表示爲：

     11     11    1       11     010    10     01

01     10    1       11     111     11    11

01     10    1                      01     10

                   1

方塊的7種形狀分別以數字0-6來表明，在構造函數中，隨機生成0-6中數字，以此來隨機生成方塊的形狀。用來在界面上顯示方塊的貼圖也以0-6的數字來表明，一樣以隨機數的形式來隨機的現實方塊的顏色。

1.2   鍵盤輸入事件處理

由於在界面上有一個按鈕，而且只有一個按鈕，因此該按鈕在一般狀況下都是默認爲焦點。在這種狀況下按下某些鍵，好比空格，就會產生出發按鈕事件的狀況。所以必須重載整個WinForm的ProcessCmdKey來避免這樣的問題。

當按向左，向右及旋轉按鈕時，只要相應的處理方塊的位置或者形狀便可，可是當按向下或者當即下落時，須要不一樣的處理。向下移動時，若是移動到最底部但還未固定，則須要從新設置計時器間隔時間，從而使自動下落時，底部未固定的方塊到固定的時間相同。若是方塊在最底部而未固定的時候，向下移動，則當即固定。這兩種狀況，當方塊固定後，都須要判斷是否消行，當即下落時，須要判斷是否消行。

1.3   方塊的移動

遊戲中方塊的移動分爲向左移動，向右移動，向下移動和當即落下。

        向左移動：

        public void MoveLeft() {

            int xPos =runBlock.XPos-1;

            intyPos = runBlock.YPos;

            for(int i = 0; i < runBlock.Length; i++)

            {

                if(xPos + runBlock[i].X <0)//若是超出左邊界則失敗

                {

                    return;

                }

                if(!coorArr[xPos + runBlock[i].X, yPos - runBlock[i].Y].IsEmpty)//若是左邊有東西擋則失敗

                {

                    return;

                }

            }

            runBlock.erase(gpPaltte);//擦除原來位置的轉塊

            runBlock.XPos--;

            runBlock.Paint(gpPaltte);//在新位置上畫轉塊

}

向右移動：

public void MoveRight()

        {

            intxPos = runBlock.XPos + 1;

            intyPos = runBlock.YPos;

            for(int i = 0; i < runBlock.Length; i++)

            {

                if(xPos + runBlock[i].X >_width-1)//若是超出右邊界則失敗

                {

                    return;

                }

                if(!coorArr[xPos + runBlock[i].X, yPos - runBlock[i].Y].IsEmpty)//若是右邊有東西擋則失敗

                {

                    return;

                }

            }

            runBlock.erase(gpPaltte);//擦除原來位置的轉塊

            runBlock.XPos++;

            runBlock.Paint(gpPaltte);//在新位置上畫轉塊

        }

向下移動：

public void Drop() {

            timerBlock.Stop();

            while(Down()) ;

            timerBlock.Start();

        }

1.4   方塊的變換

        public voidDeasilRotate() //順時針旋轉

        {

            for (int i = 0; i< runBlock.Length;i++ )

            {

                int x = runBlock.XPos + runBlock[i].Y;

                int y = runBlock.YPos + runBlock[i].X;

                if (x < 0 || x > _width - 1)//若是超出左右邊界，則失敗

                   return;

                if (y < 0 || y > _height - 1)//若是超出上下邊界，則失敗

                   return;

                if (!coorArr[x, y].IsEmpty)//若是旋轉後的位置上有轉塊，則失敗

                    return;

            }

           runBlock.erase(gpPaltte);//擦除原來位置的轉塊

           runBlock.DeasilRotate();

           runBlock.Paint(gpPaltte);//在新位置上畫轉塊

        }

        public voidContraRotate() //逆時針旋轉

        {

            for (int i = 0; i< runBlock.Length; i++)

            {

                int x = runBlock.XPos - runBlock[i].Y;

                int y = runBlock.YPos - runBlock[i].X;

               if (x < 0 || x > _width - 1)//若是超出左右邊界，則失敗

                   return;

                if (y < 0|| y > _height - 1)//若是超出上下邊界，則失敗

                   return;

                if (!coorArr[x, y].IsEmpty)//若是旋轉後的位置上有轉塊，則失敗

                   return;

            }

           runBlock.erase(gpPaltte);//擦除原來位置的轉塊

           runBlock.ContraRotate();

           runBlock.Paint(gpPaltte);//在新位置上畫轉塊

        }

 

1.5   判斷方塊是否到底

public voidCheckAndOverBlock()//檢查轉塊是否到底，若是到底則把當前轉塊納入coorArr，併產生新的轉塊

        {

            boolover = false;//設置一個當前運行轉塊是否到底的標誌

            for(int i = 0; i < runBlock.Length;i++ )//遍歷當前運行轉塊的全部小方塊

            {

                intx = runBlock.XPos + runBlock[i].X;

                inty = runBlock.YPos - runBlock[i].Y;

                if(y == _height - 1)//若是到達下邊界，則結束當前轉塊

                {

                   over = true;

                    break;

                }

                if(!coorArr[x, y+1].IsEmpty) //若是下面有轉塊，則當前轉塊結束

                {

                   over = true;

                   break;

                }

            }

            if(over)

            {

                for(int i = 0; i < runBlock.Length; i++)//把當前轉塊納入coordinateArr

               {

                    coorArr[runBlock.XPos +runBlock[i].X, runBlock.YPos - runBlock[i].Y] = runBlock.BlockColor;

               }

               //檢查是否有滿行狀況，若是有則刪除

               CheckAndDelFullRow();

               //產生新轉塊

               runBlock = readyBlock;//新的轉塊爲準備好的轉塊

               runBlock.XPos = _width / 2;//肯定當前運行轉塊的出生位置

               int y = 0;//肯定轉塊Ypos，肯定剛出生的轉塊頂上沒空行

               for (int i = 0; i < runBlock.Length; i++)

               {

                    if (runBlock[i].Y > y)

                        y = runBlock[i].Y;

               }

               runBlock.YPos = y;

               //檢查新生成的轉塊所佔用的地方是否已經有轉塊存在，若是有，遊戲結束

               for (int i = 0; i <runBlock.Length; i++)

               {

                    if (!coorArr[runBlock.XPos+ runBlock[i].X, runBlock.YPos - runBlock[i].Y].IsEmpty)

                    {

                        StringFormat drawFormat= new StringFormat();

                        drawFormat.Alignment =StringAlignment.Center;

                       gpPaltte.DrawString("GAME OVER",

                                            newFont("Arial Black", 25f),

                                            newSolidBrush(Color.White),

                                            newRectangleF(0, _height * rectPix / 2 - 100, _width * rectPix, 100),

                                           drawFormat);

                        timerBlock.Stop();//關閉定時器

                       return;

                    }

               }

               runBlock.Paint(gpPaltte);

               //獲取新的準備轉塊

               readyBlock = bGroup.GetABlock();

               readyBlock.XPos = 2;

               readyBlock.YPos = 2;

                gpReady.Clear(Color.Black);

               readyBlock.Paint(gpReady);

           }

        }

1.6   滿行判斷並消行

        privatevoid CheckAndDelFullRow() //檢查並刪除滿行

        {

           //找出當前轉塊所在行的範圍

           int lowRow = runBlock.YPos - runBlock[0].Y;//lowRow表明當前轉塊的y軸的最小值

           int highRow = lowRow;//highRow表明當前轉塊y軸的最大值

           for (int i = 0; i < runBlock.Length; i++)//找出當前轉塊所佔行的範圍，放入low和high變量內

           {

               int y = runBlock.YPos - runBlock[i].Y;

               if (y < lowRow)

                    lowRow = y;

               if (y > highRow)

                    highRow = y;

           }

           bool repaint = false;//判斷是否重畫標誌

           for (int i = lowRow; i <= highRow; i++) //檢查是否滿行，若是有，則刪除

           {

                bool rowFull = true;

               for (int j = 0; j < _width;j++ )

               {

                    if (coorArr[j,i].IsEmpty)//若是有一行爲空，則說明這行不滿

                    {

                        rowFull = false;

                        break;

                    }

               }

               if (rowFull) //若是是滿行，則刪除這一行

               {

                    repaint = true;//若是有要刪除的行，則須要重畫

                    for (int k = i; k > 0;k--) {//把第n行的值用n-1行的值來代替

                        for (int j = 0; j <_width; j++) {

                            coorArr[j, k] =coorArr[j, k - 1];

                        }

                    }

                    for (int j = 0; j <_width;j++ )//清空第0行

                    {

                        coorArr[j, 0] = Color.Empty;

                    }

               }

           }

           if(repaint)//重畫

           {

               PaintBackground(gpPaltte);

           }

        }

3.8  產生下一方塊

public bool GeneBlock(int shapeNO, Point firstPos, Colorcolor)//產生下一方塊

        {

            this.SetLastPos();

            this.EraseLast();

            this.SetPos(shapeNO,firstPos);         

            if(!this.CanRotate(this.pos))

            {

                this.pos=null;

                returnfalse;

            }

            else

            {

                this.color=color;

                returntrue;

            }

        }

 

3.9        遊戲設置

程序中游戲設置的保存方式爲配置文件，配置文件中保存着遊戲的按鍵設置，在打開程序時，會載入配置文件中的配置。用戶能夠在遊戲中隨時改變配置，改變後的配置將保存到配置文件中而且當即有效。遊戲配置界面以下（圖3-2）：

保存配置

private void SaveSetting()

        {

            try

            {

                XmlDocumentdoc = new XmlDocument();

                XmlDeclarationxmlDec=doc.CreateXmlDeclaration ("1.0","gb2312",null);

 

                XmlElementsetting=doc.CreateElement("SETTING");

                doc.AppendChild(setting);

 

                XmlElementlevel=doc.CreateElement("LEVEL");

                level.InnerText=this.startLevel.ToString();

                setting.AppendChild(level);

 

                XmlElementtrans=doc.CreateElement("TRANSPARENT");

                trans.InnerText=this.trans.ToString();

                setting.AppendChild(trans);

   

                XmlElementkeys=doc.CreateElement("KEYS");   

                setting.AppendChild(keys);

                foreach(Keysk in this.keys)

                {

                    KeysConverterkc=new KeysConverter();  

                    XmlElementx=doc.CreateElement("SUBKEYS");

                    x.InnerText=kc.ConvertToString(k);

                    keys.AppendChild(x);

                }

 

                XmlElementroot=doc.DocumentElement;

                doc.InsertBefore(xmlDec,root);

                doc.Save("c:\\setting.cob");

            }

            catch(Exceptionxe)

            {

                MessageBox.Show(xe.Message);

            }

        }

4  總結

本設計經過Vusial Studio 方便的Windows表單設計界面，增長了相應的按鈕單擊響應函數，經過與用戶的交互，反饋回用戶所須要的信息。

設計出的程序符合設計需求，既有基本的遊戲邏輯功能，又能保存用戶的設置，取得較好的實驗結果。

這個學期「C#程序設計」課程讓我接觸了面向對象的程序設計，Visual stdio的可視化編程環境讓咱們能夠製做界面友好的Windows環境，利用IDE能夠快捷地開發出所要的可視化的環境。C#是是一種徹底面向對象的語言，使用對象的思想來編程，既能夠對相應的數據進行保護，也能夠相應的與其餘的類共享，有利於程序的結構化，方面程序的編寫。Viusal Studio下咱們能夠快速的進行開發。可是，也要看到其對WindowsApi函數的封裝也致使了咱們在學習的時候對Windows程序的運行機制不瞭解，致使了學習時候的迷惑。本學期配套的書籍<< C#實用教程>>雖然簡單明瞭，可是對於機制原理的解釋和說明過少，所以，學習的時候應該不僅知足於這本書中的內容，應該多找一些書籍進行知識的擴展了加深。

開發一個工程時，應該先制定好程序的框架，規劃好相應的功能模塊，使程序模塊化，易於往後的擴展和完善。其次是程序的數據結構，良好的數據結構能使程序高效化，功能強大。本次實現中最重要的是方塊類的編寫，其定義的好壞和封裝性的良好是整個程序運行的基礎，屬於程序的業務邏輯功能塊，主框架中經過調用該類，實現程序的表示層。再之，優秀的算法能提升程序的效率。