使用JavaScript实现一个俄罗斯方块

Posted 2020-10-29 jiasm

 

清明假期期间，闲的无聊，就做了一个小游戏玩玩，目前游戏逻辑上暂未发现bug，只不过样子稍微丑了一些-.-
项目地址：https://github.com/Jiasm/tetris
在线Demo：http://blog.jiasm.org/tetris/?width=16&height=40 (修改URL参数可以调整难度)

整体分成三块进行开发，使用面向对象式编程进行开发（其实我更喜欢用函数式编程，但苦于游戏的一些状态用对象来存储会更直观一些）：

1. Game：
   1. 负责生成新的方块
   2. 负责方块移动的处理
   3. 方块触底的判断
   4. 移除满足清除条件的行
2. Render：
   1. 负责用Game的数据来渲染整个游戏界面
3. Controller：
   1. 负责接受用户输入（上下左右各种操作）并处理
   2. 向用户反馈当前游戏的状态

这样分层带来了一个好处，我们游戏的逻辑Game模块并不依赖于当前程序运行的环境，而Render可以是Canvas、DOM，甚至是控制台输出。我们要移植到其他平台，只需要修改Render即可。

项目结构

忽略了一些与游戏没有直接关系的结构

.
├── model
│   ├── Brick.js
│   ├── Game.js
│   └── index.js
├── utils
│   ├── buildEnum.js
│   ├── deepCopy.js
│   ├── getShape.js
│   ├── index.js
│   ├── lineIndex.js
│   ├── matrixString.js
│   └── rotateArray.js
├── enum
│   ├── gameType.js
│   ├── index.js
│   └── pointType.js
├── data
│   └── shapes.js
├── controller
│   └── index.js
└── view
    ├── RenderCanvas.js
    └── index.js

 

各目录下的index.js是为了方便同时引用多个文件，大致长这个样子：

export { default as model1 } from ‘./model1‘
export { default as model2 } from ‘./model2‘

 

然后我们就可以在用到的地方写：

import { model1, model2 } from ‘./XXX‘

 

model

这里是游戏的核心逻辑所在位置。

像俄罗斯方块这种的矩阵类游戏，存储数据最合适的方法就是一个二维数组了。
为了更直观一些，我们选择了游戏的高度作为第一层数组的长度：

matrix = new Array(height).fill(new Array(width))

// width: 2 height: 4
[
  [ 1, 1],
  [ 1, 1],
  [ 1, 1],
  [ 1, 1]
]

 

而且这样选择在一些逻辑处理上也会更方便一些：

1. 下移操作时，我们只需改变元素的第一层下标
2. 判断是否触底时，我们只需将当前下标 + 1 判断是否有元素即可

我们对数组中的元素进行了定义：

• 0: 空，表示当前坐标为空白
• 1: 新的方块，表示当前活动的方块
• 2: 老的方块，已经触底固定的方块

接下来，我们就遇到了一个问题，如何处理方块的放置。
我们知道，游戏会不停的向棋盘中加载新的方块。
如果我们每次处理下移的时候，都将当前二维数组中对应的方块元素移除，然后在塞入到新的位置，未免太过繁琐了。

所以我们在初始化数据时，初始化两个二维数组。
当我们加载一个新的方块后，将方块对应的元素塞入其中的一个二维数组。
然后等到我们有进行其他的操作时，比如左右移动，向下之类的。
我们直接使用第二个二维数组覆盖到当前的数组中去，然后再将更改下标后的方块塞入数组。
这样在数据上，我们就完成了方块的移动。

class Game {
  init () {
    // 初始化两个矩阵
    this.matrix = [[], []]
    this.oldMatrix = [[], []]
  }
  move () {
    // 重置当前矩阵数据
    this.matrix = deepCopy(this.oldMatrix) // 解除引用
    // 加载方块数据
    this.matrix[y][x1] = 1
    this.matrix[y][x2] = 1
  }
}

 

左右移动的处理

左右的移动不能像向下移动一样，单纯的下标+1。
我们需要判断当前的操作是否有效。
比如右侧如果遇到了障碍物或者到达边缘，我们肯定是不能够再进行移动的。

// blend 为活动砖块的形状描述 [[1, 1, 1], [0, 1, 0]] 类似这样的结构
if (
  x >= width - brickWidth ||
  blend.some((row, rowIndex) => {
    let _pos = oldMatrix[y + rowIndex]
    return row && row[brickWidth - 1] && _pos && _pos[x + brickWidth]
  })
)
  return // 右侧有障碍物，无法移动

 

使用类似这样的逻辑进行判断，保证当前方块向右移动后不会覆盖之前的方块。

快速向下的处理

我看有些游戏实现的，貌似下降触发只是加速下降而已（这种情况只需要改变定时下降的速度即可）-.-这里的实现是，直接触底

所以就会遇到一个问题，当前砖块最多可以下降到什么位置？

[1, 1, 1]
[0, 0, 0]
[0, 2, 0]
[2, 2, 2]

就像这样的一个数据，0|2这两列都可以向下移动两列，但是这样就会导致中间一列的重叠。
我们一定要取出下降幅度最小的那个值。
所以我们就要算出最后一行1的下标以及第一行2的下标，将这两个下标进行相减，最小值即为我们当前方块可下降的距离。

旋转方块的处理

旋转方块应该是游戏中比较复杂的一块逻辑了。
绝不是仅仅简单的将方块的二维数组由行改为列，在有些时候，我们还需要判断方块是否可以进行旋转。

就像这样的，中间的绿色长条是不能够进行旋转的。
所以我们要先拿到旋转后的数据，来与当前游戏中的数据进行比较，检验是否会出现重叠的情况，如果出现了，则表示不能够进行旋转。

触底检测

每完成一个移动的动作后，我们都需要进行方块的触底检测。
也就是判断当前方块下，是否已经有元素占位，如果有的话，则表示已经触底了，当前元素就会被固定进矩阵数组中。
同样的，我们在判断时，不需要将方块所有的下标都检查一遍，只需要检查最底部一层的有效元素即可。

[1, 1],
[0, 1],
[0, 1],

像这样的一个方块，我们仅需要判断第一列的第二行&第二列的第四行是否有元素即可完成检查。

移除行

当某一行被填满元素后，我们就要将它进行移除。
在触底检测触发后，如果有方块被固定进数组，此时我们再进行移除行的操作。
因为如果没有新的方块进入，移除行的这步操作就不是必要的。
同时，得分的计数也应该在此处进行，我们将移除的行数进行记录，获取到的行数便是得分了。

至此，所有有关矩阵数据的操作就结束了。
Game对象只去维护这么一个二维数组，对象本身不包含任何游戏相关的操作，只会在被调用时进行对应的处理。
然后生成新的二维数组。

utils

这里放置了一些比较通用的方法，用来提高开发效率使用。
比如获取方块最底部一层的下标之类的工具函数。

enum

存放了一些状态的枚举，游戏状态以及方块所对应的状态，类似这样的数据：

{
  empty: 0,
  newBrick: 1,
  oldBrick: 2
}

 

data

存放了游戏中各种使用到的方块信息。
正方形，梯形之类的方块在二维数组中所对应的描述。

controller

就是上边我们所说的，用来与用户交互的模块，由Controller来获取游戏相关的信息，并调用Render进行渲染。
监听键盘事件，在页面中渲染一些控制按钮。
以及定时触发Game的下落方法。

view

游戏界面的渲染部分，目前选定的是使用canvas，所以只写了RenderCanvas。
在渲染的这部分，稍微做了一些优化处理，将活动中的方块与固定的方块进行分开渲染。
这样在用户操作上下左右移动时，并不会重新渲染整个游戏布局，而只是渲染活动方块的canvas。

小记

两天多的时间进行开发，其中有半天时间在修复FlowType的Warning提示。。。
搞完了以后，觉得实现这个的主要难点就在于方块旋转&触底的判断这里了。
能够清晰的管理游戏对应的二维数组，这个游戏开发起来就会很顺畅。

界面还有待优化。