canvas實現俄羅斯方塊

Jeff.Zhong發表於2018-12-13
Canvas

好久沒使用canvas了，於是通過寫小遊戲“俄羅斯方塊”再次熟悉下canvas，如果有一定的canvas基礎，要實現還是不難的。實際完成的Demo請看：canvas俄羅斯方塊 。

原理詳解

看遊戲最終介面，可知需要實現以下關鍵功能：

  1. 遊戲皮膚，也就是12 * 20的方格，以及是否填充了方塊資訊；
  2. 運動方塊，方塊需要實現移動，變形的功能。
    遊戲介面

介面的實現

整個皮膚就是以左上角（0,0）為原點的座標系，右上角（12,0）左下角（0,20）右下角（12,20），每個點的座標位置都可以確定。是否已經填充方塊，我們可以將每個方格看成一個陣列元素，0表示沒有，1表示已經填充。12 * 20 的皮膚使用兩層陣列，即用20個長度為12的陣列實現。

var maps = [[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0], ...];

畫出皮膚的程式碼，用最基礎的canvas的api就能實現

    //格子
    for(var i=0;i<12;i++){
        for(var j=0;j<20;j++){
            ctx.fillRect(i*40,j*40,40,40);
            ctx.strokeRect(i*40,j*40,40,40);
            if(this.maps[j][i]==1){//方格已經有填充內容
                ctx.save();
                ctx.lineWidth=4;
                ctx.fillStyle='hsla(200,100%,50%,.5)';
                ctx.strokeStyle='hsla(200,100%,50%,.9)';
                ctx.fillRect(i*40,j*40,40,40);
                ctx.strokeRect(i*40+2,j*40+2,38,38);
                ctx.restore();
            }
        }
    }

    //邊框
    ctx.lineWidth=4;
    ctx.strokeStyle='hsla(0,100%,0%,.3)';
    ctx.moveTo(0,0);
    ctx.lineTo(0,20*40);
    ctx.lineTo(12*40,20*40);
    ctx.lineTo(12*40,0);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();

方塊的實現

遊戲中用到以下 7 種圖形
方塊

結合上面介紹的座標系，陣列 [x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4] 就是上面圖形中4個點座標的資料表現形式，7 種圖形的座標分別如下：

var Arr = [[4,0,4,1,5,1,6,1],[4,1,5,1,6,1,6,0],[4,0,5,0,5,1,6,1],[4,1,5,0,5,1,6,0],
[5,0,4,1,5,1,6,1],[4,0,5,0,6,0,7,0],[5,0,6,0,5,1,6,1]];

方塊的移動，遍歷整個陣列，加上位移向量就行，非常簡單

class Shape {
    constructor(m){
        this.m = Object.assign([],m);
    }
    move(x,y){ // 位移
        var m = this.m,
            l = m.length;
        y = y||0;

        for (var i=0;i<l;i=i+2){
            m[i]+=x;
            m[i+1]+=y;
        }
        return this;
    }

方塊的旋轉，俄羅斯方塊裡面方塊除了左右和上下運動，還會旋轉，不是嗎？稍微思考下就知道，這不過就是矩陣變換而已，也就是每次圖形繞中心點旋轉90度。我這裡用陣列第三個點作為圖形變換的中心點，當然這樣處理不夠完善。

class Shape {
    transform(){//二維矩陣變換
        var m =this.m,
            l = m.length,
            c = Math.ceil(l/2),
            x = m[c],
            y = m[c+1],
            cos = Math.cos(Math.PI/180 * 90),
            sin = Math.sin(Math.PI/180 * 90);

        for (var i=0;i<l;i=i+2){
            if(i == c) continue;
            var mx = m[i]- x,
                my = m[i+1] - y,
                nx = mx*cos - my*sin,
                ny = my*cos + mx*sin;
            m[i]=x+nx;
            m[i+1]=y+ny;
        }
        return this;    
    }

邊界條件

主要包括如下三個方面

  1. 方塊位置不能超出介面的判斷；
  2. 方塊到達底部或放置完成的判斷；
  3. 遊戲結束的判斷。

遍歷陣列 （1）任意一個點y座標為19時表示到達了底部；（2）獲取該座標的y+1位置在maps的資訊，如果為1表示已經填充。這兩種情況下，運動方塊的週期結束，將該方塊的座標填充到maps對應的陣列裡面即可。

如果座標的y+1已經有填充，同時當前座標小於1，即已經在介面的頂部了，那麼表示遊戲結束。

var isEnd = false,isOver=false,x,y;
for(var i=0,sl=that.shape.m.length;i<sl;i=i+2){
    x=that.shape.m[i];
    y=that.shape.m[i+1];
    if(y >= 19){ // 到了底部
        isEnd = true;break;
    }
    if(that.maps[y+1][x]==1){ // y+1位置已經填充
        isEnd = true;
        if(y <= 1){isOver=true;} // 遊戲結束
        break;
    }
}

方塊運動週期結束時檢測每一層是否滿格，以及滿格後的處理。某項陣列全部元素都為1則表示已經滿格，那麼刪除該項陣列，同時列表頭再壓入一項每個元素都為0的陣列即可。

checkPoint(){
    var that = this,
        maps = that.maps;

    for(var i=0,l=maps.length;i<l;i++){
        if(Math.min.apply(null,maps[i]) == 1){// 表示該層已經滿格
            that.maps.splice(i,1);
            that.score+=10; // 增加分數
            that.maps.unshift([0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]);
        }
    }
    return this;
}

繫結事件

主要就是繫結keydown事件，要注意的是左移和右移事件包括了邊界判斷

bindEvent(){
    var that = this;
    document.addEventListener('keydown',function(e){
        switch(e.keyCode){
            case 13:        //enter
                cancelAnimationFrame(that.timer);
                that.init().update();
            break;
            case 80:        //p
                that.pause = !that.pause;
                break;  
            case 40:        //down
                that.d = 0.5;
                break;
            case 37:        //left
                var over = false,
                    maps = that.maps,
                    shape = that.shape,
                    m = shape.m;
                for(var i=0,l=m.length;i<l;i=i+2){
                    if(m[i]<=0 || maps[m[i+1]][m[i]-1] == 1){
                        over = true;break;
                    }
                }
                if(!over) shape.move(-1,0);
                break;
            case 39:        //right
                var over = false,
                    shape = that.shape,
                    maps = that.maps,
                    m = shape.m;
                for(var i=0,l=m.length;i<l;i=i+2){
                    if(m[i]>=11 || maps[m[i+1]][m[i]+1] == 1){
                        over = true;break;
                    }
                }
                if(!over) shape.move(1,0);
                break;
            case 32:        //space
                that.shape.transform();
                break;
        }
    },false);
}

總結

這裡面實現了俄羅斯方塊的最基本功能，還有關卡等功能點並沒有實現，同時該demo仍然有不完善的地方需要修正。

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