使用JavaScript實現一個俄羅斯方塊

賈順名發表於2018-04-07
JavaScript

清明假期期間，閒的無聊，就做了一個小遊戲玩玩，目前遊戲邏輯上暫未發現bug，只不過樣子稍微醜了一些-.-
專案地址：github.com/Jiasm/tetri…
線上Demo：blog.jiasm.org/tetris/?wid… (修改URL引數可以調整難度)

整體分成三塊進行開發，使用物件導向式程式設計進行開發（其實我更喜歡用函數語言程式設計，但苦於遊戲的一些狀態用物件來儲存會更直觀一些）：

  1. Game：
    1. 負責生成新的方塊
    2. 負責方塊移動的處理
    3. 方塊觸底的判斷
    4. 移除滿足清除條件的行
  2. Render：
    1. 負責用Game的資料來渲染整個遊戲介面
  3. Controller：
    1. 負責接受使用者輸入（上下左右各種操作）並處理
    2. 向使用者反饋當前遊戲的狀態

這樣分層帶來了一個好處，我們遊戲的邏輯Game模組並不依賴於當前程式執行的環境，而Render可以是Canvas、DOM，甚至是控制檯輸出。我們要移植到其他平臺，只需要修改Render即可。

專案結構

忽略了一些與遊戲沒有直接關係的結構

.
├── 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
複製程式碼

各目錄下的index.js是為了方便同時引用多個檔案，大致長這個樣子：

export { default as model1 } from './model1'
export { default as model2 } from './model2'
複製程式碼

然後我們就可以在用到的地方寫：

import { model1, model2 } from './XXX'
複製程式碼

model

這裡是遊戲的核心邏輯所在位置。

像俄羅斯方塊這種的矩陣類遊戲，儲存資料最合適的方法就是一個二維陣列了。 為了更直觀一些，我們選擇了遊戲的高度作為第一層陣列的長度：

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

// width: 2 height: 4
[
  [ 1, 1],
  [ 1, 1],
  [ 1, 1],
  [ 1, 1]
]
複製程式碼

而且這樣選擇在一些邏輯處理上也會更方便一些：

  1. 下移操作時，我們只需改變元素的第一層下標
  2. 判斷是否觸底時，我們只需將當前下標 + 1 判斷是否有元素即可

我們對陣列中的元素進行了定義：

  • 0: 空，表示當前座標為空白
  • 1: 新的方塊，表示當前活動的方塊
  • 2: 老的方塊，已經觸底固定的方塊

接下來，我們就遇到了一個問題，如何處理方塊的放置。 我們知道，遊戲會不停的向棋盤中載入新的方塊。 如果我們每次處理下移的時候，都將當前二維陣列中對應的方塊元素移除，然後在塞入到新的位置，未免太過繁瑣了。

所以我們在初始化資料時，初始化兩個二維陣列。 當我們載入一個新的方塊後，將方塊對應的元素塞入其中的一個二維陣列。 然後等到我們有進行其他的操作時，比如左右移動，向下之類的。 我們直接使用第二個二維陣列覆蓋到當前的陣列中去，然後再將更改下標後的方塊塞入陣列。 這樣在資料上，我們就完成了方塊的移動。

class Game {
  init () {
    // 初始化兩個矩陣
    this.matrix = [[], []]
    this.oldMatrix = [[], []]
  }
  move () {
    // 重置當前矩陣資料
    this.matrix = deepCopy(this.oldMatrix) // 解除引用
    // 載入方塊資料
    this.matrix[y][x1] = 1
    this.matrix[y][x2] = 1
  }
}
複製程式碼

左右移動的處理

左右的移動不能像向下移動一樣，單純的下標+1。 我們需要判斷當前的操作是否有效。 比如右側如果遇到了障礙物或者到達邊緣，我們肯定是不能夠再進行移動的。

// blend 為活動磚塊的形狀描述 [[1, 1, 1], [0, 1, 0]] 類似這樣的結構
if (
  x >= width - brickWidth ||
  blend.some((row, rowIndex) => {
    let _pos = oldMatrix[y + rowIndex]
    return row && row[brickWidth - 1] && _pos && _pos[x + brickWidth]
  })
)
  return // 右側有障礙物，無法移動
複製程式碼

使用類似這樣的邏輯進行判斷，保證當前方塊向右移動後不會覆蓋之前的方塊。

快速向下的處理

我看有些遊戲實現的，貌似下降觸發只是加速下降而已（這種情況只需要改變定時下降的速度即可）-.-這裡的實現是，直接觸底

所以就會遇到一個問題，當前磚塊最多可以下降到什麼位置？

[1, 1, 1]
[0, 0, 0]
[0, 2, 0]
[2, 2, 2]
複製程式碼

就像這樣的一個資料，0|2這兩列都可以向下移動兩列，但是這樣就會導致中間一列的重疊。 我們一定要取出下降幅度最小的那個值。 所以我們就要算出最後一行1的下標以及第一行2的下標，將這兩個下標進行相減，最小值即為我們當前方塊可下降的距離。

旋轉方塊的處理

旋轉方塊應該是遊戲中比較複雜的一塊邏輯了。 絕不是僅僅簡單的將方塊的二維陣列由行改為列，在有些時候，我們還需要判斷方塊是否可以進行旋轉。

使用JavaScript實現一個俄羅斯方塊
就像這樣的，中間的長條是不能夠進行旋轉的。 所以我們要先拿到旋轉後的資料，來與當前遊戲中的資料進行比較，檢驗是否會出現重疊的情況，如果出現了，則表示不能夠進行旋轉。

觸底檢測

每完成一個移動的動作後，我們都需要進行方塊的觸底檢測。 也就是判斷當前方塊下，是否已經有元素佔位，如果有的話，則表示已經觸底了，當前元素就會被固定進矩陣陣列中。 同樣的，我們在判斷時，不需要將方塊所有的下標都檢查一遍，只需要檢查最底部一層的有效元素即可。

[1, 1],
[0, 1],
[0, 1],
複製程式碼

像這樣的一個方塊，我們僅需要判斷第一列的第二行&第二列的第四行是否有元素即可完成檢查。

移除行

當某一行被填滿元素後，我們就要將它進行移除。 在觸底檢測觸發後，如果有方塊被固定進陣列，此時我們再進行移除行的操作。 因為如果沒有新的方塊進入，移除行的這步操作就不是必要的。 同時，得分的計數也應該在此處進行，我們將移除的行數進行記錄，獲取到的行數便是得分了。

至此，所有有關矩陣資料的操作就結束了。 Game物件只去維護這麼一個二維陣列，物件本身不包含任何遊戲相關的操作，只會在被呼叫時進行對應的處理。 然後生成新的二維陣列。

utils

這裡放置了一些比較通用的方法，用來提高開發效率使用。 比如獲取方塊最底部一層的下標之類的工具函式。

enum

存放了一些狀態的列舉，遊戲狀態以及方塊所對應的狀態，類似這樣的資料：

{
  empty: 0,
  newBrick: 1,
  oldBrick: 2
}
複製程式碼

data

存放了遊戲中各種使用到的方塊資訊。 正方形，梯形之類的方塊在二維陣列中所對應的描述。

controller

就是上邊我們所說的，用來與使用者互動的模組，由Controller來獲取遊戲相關的資訊，並呼叫Render進行渲染。 監聽鍵盤事件，在頁面中渲染一些控制按鈕。 以及定時觸發Game的下落方法。

view

遊戲介面的渲染部分，目前選定的是使用canvas，所以只寫了RenderCanvas。 在渲染的這部分，稍微做了一些優化處理，將活動中的方塊與固定的方塊進行分開渲染。 這樣在使用者操作上下左右移動時，並不會重新渲染整個遊戲佈局，而只是渲染活動方塊的canvas。

小記

兩天多的時間進行開發，其中有半天時間在修復FlowType的Warning提示。。。 搞完了以後，覺得實現這個的主要難點就在於方塊旋轉&觸底的判斷這裡了。 能夠清晰的管理遊戲對應的二維陣列，這個遊戲開發起來就會很順暢。

介面還有待優化。

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