PyQt4 中的俄罗斯方块游戏
最后修改于 2023 年 10 月 18 日
在本章中，我们创建一个俄罗斯方块游戏克隆。
俄罗斯方块
俄罗斯方块游戏是有史以来最受欢迎的电脑游戏之一。原版游戏由俄罗斯程序员Alexey Pajitnov 于 1985 年设计和编程。此后，俄罗斯方块已在几乎所有计算机平台上提供，有许多变种。
俄罗斯方块被称为下落式方块益智游戏。在此游戏中，我们有七种不同的形状，称为俄罗斯方块块：S 形、Z 形、T 形、L 形、直线形、镜像 L 形和方形。这些形状中的每一种都由四个方块组成。这些形状正在向下掉落。俄罗斯方块游戏的目标是移动和旋转形状，使它们尽可能地契合。如果我们设法形成一行，则该行将被消除，我们得分。我们玩俄罗斯方块游戏，直到堆满顶部。
PyQt4 是一个旨在创建应用程序的工具包。还有其他针对创建电脑游戏的库。尽管如此，PyQt4 和其他应用程序工具包仍可用于创建简单的游戏。
创建一个电脑游戏是提高编程技能的好方法。
开发
我们的俄罗斯方块游戏没有图像，我们使用 PyQt4 编程工具包中提供的绘图 API 来绘制俄罗斯方块块。每个电脑游戏背后都有一个数学模型。俄罗斯方块也是如此。
游戏背后的一些想法
- 我们使用
QtCore.QBasicTimer来创建游戏循环。 - 俄罗斯方块被绘制出来。
- 这些形状以逐个方块为基础移动（而不是逐个像素）。
- 在数学上，一个棋盘是一个简单的数字列表。
代码包含四个类：Tetris、Board、Tetrominoe 和 Shape。Tetris 类设置游戏。Board 是编写游戏逻辑的地方。Tetrominoe 类包含所有俄罗斯方块块的名称，而 Shape 类包含一个俄罗斯方块块的代码。
#!/usr/bin/python
"""
ZetCode PyQt4 tutorial
This is a Tetris game clone.
author: Jan Bodnar
website: zetcode.com
"""
import sys, random
from PyQt4 import QtCore, QtGui
class Tetris(QtGui.QMainWindow):
def __init__(self):
super(Tetris, self).__init__()
self.initUI()
def initUI(self):
self.tboard = Board(self)
self.setCentralWidget(self.tboard)
self.statusbar = self.statusBar()
self.tboard.msg2Statusbar[str].connect(self.statusbar.showMessage)
self.tboard.start()
self.resize(180, 380)
self.center()
self.setWindowTitle('Tetris')
self.show()
def center(self):
screen = QtGui.QDesktopWidget().screenGeometry()
size = self.geometry()
self.move((screen.width()-size.width())/2,
(screen.height()-size.height())/2)
class Board(QtGui.QFrame):
msg2Statusbar = QtCore.pyqtSignal(str)
BoardWidth = 10
BoardHeight = 22
Speed = 300
def __init__(self, parent):
super(Board, self).__init__(parent)
self.initBoard()
def initBoard(self):
self.timer = QtCore.QBasicTimer()
self.isWaitingAfterLine = False
self.curX = 0
self.curY = 0
self.numLinesRemoved = 0
self.board = []
self.setFocusPolicy(QtCore.Qt.StrongFocus)
self.isStarted = False
self.isPaused = False
self.clearBoard()
def shapeAt(self, x, y):
return self.board[(y * Board.BoardWidth) + x]
def setShapeAt(self, x, y, shape):
self.board[(y * Board.BoardWidth) + x] = shape
def squareWidth(self):
return self.contentsRect().width() / Board.BoardWidth
def squareHeight(self):
return self.contentsRect().height() / Board.BoardHeight
def start(self):
if self.isPaused:
return
self.isStarted = True
self.isWaitingAfterLine = False
self.numLinesRemoved = 0
self.clearBoard()
self.msg2Statusbar.emit(str(self.numLinesRemoved))
self.newPiece()
self.timer.start(Board.Speed, self)
def pause(self):
if not self.isStarted:
return
self.isPaused = not self.isPaused
if self.isPaused:
self.timer.stop()
self.msg2Statusbar.emit("paused")
else:
self.timer.start(Board.Speed, self)
self.msg2Statusbar.emit(str(self.numLinesRemoved))
self.update()
def paintEvent(self, event):
painter = QtGui.QPainter(self)
rect = self.contentsRect()
boardTop = rect.bottom() - Board.BoardHeight * self.squareHeight()
for i in range(Board.BoardHeight):
for j in range(Board.BoardWidth):
shape = self.shapeAt(j, Board.BoardHeight - i - 1)
if shape != Tetrominoe.NoShape:
self.drawSquare(painter,
rect.left() + j * self.squareWidth(),
boardTop + i * self.squareHeight(), shape)
if self.curPiece.shape() != Tetrominoe.NoShape:
for i in range(4):
x = self.curX + self.curPiece.x(i)
y = self.curY - self.curPiece.y(i)
self.drawSquare(painter, rect.left() + x * self.squareWidth(),
boardTop + (Board.BoardHeight - y - 1) * self.squareHeight(),
self.curPiece.shape())
def keyPressEvent(self, event):
if not self.isStarted or self.curPiece.shape() == Tetrominoe.NoShape:
super(Board, self).keyPressEvent(event)
return
key = event.key()
if key == QtCore.Qt.Key_P:
self.pause()
return
if self.isPaused:
return
elif key == QtCore.Qt.Key_Left:
self.tryMove(self.curPiece, self.curX - 1, self.curY)
elif key == QtCore.Qt.Key_Right:
self.tryMove(self.curPiece, self.curX + 1, self.curY)
elif key == QtCore.Qt.Key_Down:
self.tryMove(self.curPiece.rotateRight(), self.curX, self.curY)
elif key == QtCore.Qt.Key_Up:
self.tryMove(self.curPiece.rotateLeft(), self.curX, self.curY)
elif key == QtCore.Qt.Key_Space:
self.dropDown()
elif key == QtCore.Qt.Key_D:
self.oneLineDown()
else:
super(Board, self).keyPressEvent(event)
def timerEvent(self, event):
if event.timerId() == self.timer.timerId():
if self.isWaitingAfterLine:
self.isWaitingAfterLine = False
self.newPiece()
else:
self.oneLineDown()
else:
super(Board, self).timerEvent(event)
def clearBoard(self):
for i in range(Board.BoardHeight * Board.BoardWidth):
self.board.append(Tetrominoe.NoShape)
def dropDown(self):
newY = self.curY
while newY > 0:
if not self.tryMove(self.curPiece, self.curX, newY - 1):
break
newY -= 1
self.pieceDropped()
def oneLineDown(self):
if not self.tryMove(self.curPiece, self.curX, self.curY - 1):
self.pieceDropped()
def pieceDropped(self):
for i in range(4):
x = self.curX + self.curPiece.x(i)
y = self.curY - self.curPiece.y(i)
self.setShapeAt(x, y, self.curPiece.shape())
self.removeFullLines()
if not self.isWaitingAfterLine:
self.newPiece()
def removeFullLines(self):
numFullLines = 0
rowsToRemove = []
for i in range(Board.BoardHeight):
n = 0
for j in range(Board.BoardWidth):
if not self.shapeAt(j, i) == Tetrominoe.NoShape:
n = n + 1
if n == 10:
rowsToRemove.append(i)
rowsToRemove.reverse()
for m in rowsToRemove:
for k in range(m, Board.BoardHeight):
for l in range(Board.BoardWidth):
self.setShapeAt(l, k, self.shapeAt(l, k + 1))
numFullLines = numFullLines + len(rowsToRemove)
if numFullLines > 0:
self.numLinesRemoved = self.numLinesRemoved + numFullLines
self.msg2Statusbar.emit(str(self.numLinesRemoved))
self.isWaitingAfterLine = True
self.curPiece.setShape(Tetrominoe.NoShape)
self.update()
def newPiece(self):
self.curPiece = Shape()
self.curPiece.setRandomShape()
self.curX = Board.BoardWidth / 2 + 1
self.curY = Board.BoardHeight - 1 + self.curPiece.minY()
#print self.curY
if not self.tryMove(self.curPiece, self.curX, self.curY):
self.curPiece.setShape(Tetrominoe.NoShape)
self.timer.stop()
self.isStarted = False
self.msg2Statusbar.emit("Game over")
def tryMove(self, newPiece, newX, newY):
for i in range(4):
x = newX + newPiece.x(i)
y = newY - newPiece.y(i)
if x < 0 or x >= Board.BoardWidth or y < 0 or y >= Board.BoardHeight:
return False
if self.shapeAt(x, y) != Tetrominoe.NoShape:
return False
self.curPiece = newPiece
self.curX = newX
self.curY = newY
self.update()
return True
def drawSquare(self, painter, x, y, shape):
colorTable = [0x000000, 0xCC6666, 0x66CC66, 0x6666CC,
0xCCCC66, 0xCC66CC, 0x66CCCC, 0xDAAA00]
color = QtGui.QColor(colorTable[shape])
painter.fillRect(x + 1, y + 1, self.squareWidth() - 2,
self.squareHeight() - 2, color)
painter.setPen(color.light())
painter.drawLine(x, y + self.squareHeight() - 1, x, y)
painter.drawLine(x, y, x + self.squareWidth() - 1, y)
painter.setPen(color.dark())
painter.drawLine(x + 1, y + self.squareHeight() - 1,
x + self.squareWidth() - 1, y + self.squareHeight() - 1)
painter.drawLine(x + self.squareWidth() - 1,
y + self.squareHeight() - 1, x + self.squareWidth() - 1, y + 1)
class Tetrominoe(object):
NoShape = 0
ZShape = 1
SShape = 2
LineShape = 3
TShape = 4
SquareShape = 5
LShape = 6
MirroredLShape = 7
class Shape(object):
coordsTable = (
((0, 0), (0, 0), (0, 0), (0, 0)),
((0, -1), (0, 0), (-1, 0), (-1, 1)),
((0, -1), (0, 0), (1, 0), (1, 1)),
((0, -1), (0, 0), (0, 1), (0, 2)),
((-1, 0), (0, 0), (1, 0), (0, 1)),
((0, 0), (1, 0), (0, 1), (1, 1)),
((-1, -1), (0, -1), (0, 0), (0, 1)),
((1, -1), (0, -1), (0, 0), (0, 1))
)
def __init__(self):
self.coords = [[0,0] for i in range(4)]
self.pieceShape = Tetrominoe.NoShape
self.setShape(Tetrominoe.NoShape)
def shape(self):
return self.pieceShape
def setShape(self, shape):
table = Shape.coordsTable[shape]
for i in range(4):
for j in range(2):
self.coords[i][j] = table[i][j]
self.pieceShape = shape
def setRandomShape(self):
self.setShape(random.randint(1, 7))
def x(self, index):
return self.coords[index][0]
def y(self, index):
return self.coords[index][1]
def setX(self, index, x):
self.coords[index][0] = x
def setY(self, index, y):
self.coords[index][1] = y
def minX(self):
m = self.coords[0][0]
for i in range(4):
m = min(m, self.coords[i][0])
return m
def maxX(self):
m = self.coords[0][0]
for i in range(4):
m = max(m, self.coords[i][0])
return m
def minY(self):
m = self.coords[0][1]
for i in range(4):
m = min(m, self.coords[i][1])
return m
def maxY(self):
m = self.coords[0][1]
for i in range(4):
m = max(m, self.coords[i][1])
return m
def rotateLeft(self):
if self.pieceShape == Tetrominoe.SquareShape:
return self
result = Shape()
result.pieceShape = self.pieceShape
for i in range(4):
result.setX(i, self.y(i))
result.setY(i, -self.x(i))
return result
def rotateRight(self):
if self.pieceShape == Tetrominoe.SquareShape:
return self
result = Shape()
result.pieceShape = self.pieceShape
for i in range(4):
result.setX(i, -self.y(i))
result.setY(i, self.x(i))
return result
def main():
app = QtGui.QApplication([])
tetris = Tetris()
sys.exit(app.exec_())
if __name__ == '__main__':
main()
游戏被简化了一点，以便更容易理解。游戏启动后立即开始。我们可以通过按 p 键来暂停游戏。按 Space 键会将俄罗斯方块块立即下落到底部。游戏以恒定速度进行，没有实现加速。得分是我们移除的行数。
self.tboard = Board(self) self.setCentralWidget(self.tboard)
创建 Board 类的实例，并将其设置为应用程序的中心小部件。
self.statusbar = self.statusBar() self.tboard.msg2Statusbar[str].connect(self.statusbar.showMessage)
我们创建了一个状态栏，我们在其中显示消息。我们显示三种可能的消息：已移除的行数、暂停消息或游戏结束消息。msg2Statusbar 是在 Board 类中实现的自定义信号。showMessage 是一个内置方法，用于在状态栏上显示消息。
self.tboard.start()
此行启动游戏。
class Board(QtGui.QFrame):
msg2Statusbar = QtCore.pyqtSignal(str)
...
创建了一个自定义信号。msg2Statusbar 是一个信号，当我们要将消息或分数写入状态栏时发出此信号。
BoardWidth = 10 BoardHeight = 22 Speed = 300
这些是 Board 的类变量。BoardWidth 和 BoardHeight 定义了棋盘的大小（以块为单位）。Speed 定义了游戏的速度。每 300 毫秒将开始一个新的游戏循环。
... self.curX = 0 self.curY = 0 self.numLinesRemoved = 0 self.board = [] ...
在 initBoard 方法中，我们初始化一些重要的变量。self.board 变量是一个从 0 到 7 的数字列表。它代表棋盘上各种形状和形状的残余物的位置。
def shapeAt(self, x, y):
return self.board[(y * Board.BoardWidth) + x]
shapeAt 方法确定给定块处形状的类型。
def squareWidth(self):
return self.contentsRect().width() / Board.BoardWidth
棋盘可以动态调整大小。因此，一个块的大小可能会发生变化。squareWidth 计算单个正方形的宽度（以像素为单位）并返回它。Board.BoardWidth 是棋盘的大小（以块为单位）。
for i in range(Board.BoardHeight):
for j in range(Board.BoardWidth):
shape = self.shapeAt(j, Board.BoardHeight - i - 1)
if shape != Tetrominoe.NoShape:
self.drawSquare(painter,
rect.left() + j * self.squareWidth(),
boardTop + i * self.squareHeight(), shape)
游戏的绘制分为两个步骤。在第一步中，我们绘制所有形状，或已掉落到棋盘底部的形状的剩余部分。所有方块都存储在 self.board 列表变量中。使用 shapeAt 方法访问该变量。
if self.curPiece.shape() != Tetrominoe.NoShape:
for i in range(4):
x = self.curX + self.curPiece.x(i)
y = self.curY - self.curPiece.y(i)
self.drawSquare(painter, rect.left() + x * self.squareWidth(),
boardTop + (Board.BoardHeight - y - 1) * self.squareHeight(),
self.curPiece.shape())
下一步是绘制实际正在下降的碎片。
elif key == QtCore.Qt.Key_Right:
self.tryMove(self.curPiece, self.curX + 1, self.curY)
在 keyPressEvent 方法中，我们检查按下的键。如果我们按下右箭头键，我们尝试将碎片向右移动。我们说尝试是因为碎片可能无法移动。
elif key == QtCore.Qt.Key_Up:
self.tryMove(self.curPiece.rotateLeft(), self.curX, self.curY)
向上 箭头键将旋转下降的碎片到左边。
elif key == QtCore.Qt.Key_Space:
self.dropDown()
空格键 将立即将下落的碎片掉落到底部。
elif key == QtCore.Qt.Key_D:
self.oneLineDown()
按下 d 键，碎片将下降一个块。它可用于稍微加速碎片的掉落。
def tryMove(self, newPiece, newX, newY):
for i in range(4):
x = newX + newPiece.x(i)
y = newY - newPiece.y(i)
if x < 0 or x >= Board.BoardWidth or y < 0 or y >= Board.BoardHeight:
return False
if self.shapeAt(x, y) != Tetrominoe.NoShape:
return False
self.curPiece = newPiece
self.curX = newX
self.curY = newY
self.update()
return True
在 tryMove 方法中，我们尝试移动我们的形状。如果形状在棋盘边缘或与某些其他碎片相邻，我们返回 False。否则，我们将当前下落的碎片放置到一个新的位置。
def timerEvent(self, event):
if event.timerId() == self.timer.timerId():
if self.isWaitingAfterLine:
self.isWaitingAfterLine = False
self.newPiece()
else:
self.oneLineDown()
else:
super(Board, self).timerEvent(event)
在计时器事件中，我们要么在之前的碎片掉落到底部之后创建一个新碎片，要么将下落的碎片向下移动一行。
def clearBoard(self):
for i in range(Board.BoardHeight * Board.BoardWidth):
self.board.append(Tetrominoe.NoShape)
clearBoard 方法通过在棋盘的每个块上设置 Tetrominoe.NoShape 来清除棋盘。
def removeFullLines(self):
numFullLines = 0
rowsToRemove = []
for i in range(Board.BoardHeight):
n = 0
for j in range(Board.BoardWidth):
if not self.shapeAt(j, i) == Tetrominoe.NoShape:
n = n + 1
if n == 10:
rowsToRemove.append(i)
rowsToRemove.reverse()
for m in rowsToRemove:
for k in range(m, Board.BoardHeight):
for l in range(Board.BoardWidth):
self.setShapeAt(l, k, self.shapeAt(l, k + 1))
numFullLines = numFullLines + len(rowsToRemove)
...
如果棋子撞到底部，我们调用 removeFullLines 方法。我们找出所有满行并删除它们。我们通过将要删除的完整行之上的所有行向下移动一行来做到这一点。请注意，我们颠倒了要删除的行的顺序。否则，它将无法正常工作。在我们的例子中，我们使用了简单的重力。这意味着棋子可能会浮在空隙上方。
def newPiece(self):
self.curPiece = Shape()
self.curPiece.setRandomShape()
self.curX = Board.BoardWidth / 2 + 1
self.curY = Board.BoardHeight - 1 + self.curPiece.minY()
if not self.tryMove(self.curPiece, self.curX, self.curY):
self.curPiece.setShape(Tetrominoe.NoShape)
self.timer.stop()
self.isStarted = False
self.msg2Statusbar.emit("Game over")
newPiece 方法随机创建一个新的俄罗斯方块。如果碎片无法进入其初始位置，则游戏结束。
class Tetrominoe(object):
NoShape = 0
ZShape = 1
SShape = 2
LineShape = 3
TShape = 4
SquareShape = 5
LShape = 6
MirroredLShape = 7
Tetrominoe 类保存所有可能形状的名称。我们还有一个 NoShape 用于空的空间。
Shape 类保存有关俄罗斯方块的信息。
class Shape(object):
coordsTable = (
((0, 0), (0, 0), (0, 0), (0, 0)),
((0, -1), (0, 0), (-1, 0), (-1, 1)),
...
)
...
coordsTable 元组保存了我们俄罗斯方块块的所有可能的坐标值。这是所有棋子获取其坐标值的模板。
self.coords = [[0,0] for i in range(4)]
创建时，我们创建一个空的坐标列表。该列表将保存俄罗斯方块的坐标。
上面的图像将帮助更好地理解坐标值。例如，元组 (0, -1), (0, 0), (-1, 0), (-1, -1) 代表一个 Z 形。该图说明了该形状。
def rotateLeft(self):
if self.pieceShape == Tetrominoe.SquareShape:
return self
result = Shape()
result.pieceShape = self.pieceShape
for i in range(4):
result.setX(i, self.y(i))
result.setY(i, -self.x(i))
return result
rotateLeft 方法将一个碎片向左旋转。正方形不必旋转。这就是为什么我们简单地返回对当前对象的引用。创建一个新碎片，并将其坐标设置为旋转碎片的坐标。
这是一个 PyQt4 中的俄罗斯方块游戏。