使用 Python 的 PyGame 库写一个俄罗斯方块游戏的逐步指南
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在这篇教程中，我们会用 Python 的 PyGame 库写一个简单的俄罗斯方块游戏。里面的算法很简单，但对新手可能有一点挑战性。我们不会太关注 PyGame 的内部原理，而更关注游戏的逻辑。如果你懒得阅读整篇文章，你可以简单地复制粘贴文末的代码。
准备工作
- Python 3。这可以从 官方网站 下载。
- PyGame。根据你正在使用的操作系统，打开命令提示符或者终端，输入
pip install pygame或pip3 install pygame。 - Python 的基本知识。如果有需要，可以看看我的其他博文。
你在安装 Python 或者 PyGame 的时候可能会遇到一些问题，但这超出了本文的范围。请参考 StackOverflow :)
我个人在 Mac 上遇到了没办法在屏幕上显示任何东西的问题，安装某些特定版本的 PyGame 可以解决这个问题： pip install pygame==2.0.0.dev4 。
Figure 类
让我们从 Figure 类开始。我们的目标是储存图形的各种类型和它们的旋转结果。我们当然可以通过矩阵旋转来实现，但是这会让问题变得太复杂了。
所以，我们简单地用这样的列表表示图形：
class Figure:
figures = [
[[1, 5, 9, 13], [4, 5, 6, 7]],
[[1, 2, 5, 9], [0, 4, 5, 6], [1, 5, 9, 8], [4, 5, 6, 10]],
[[1, 2, 6, 10], [5, 6, 7, 9], [2, 6, 10, 11], [3, 5, 6, 7]],
[[1, 4, 5, 6], [1, 4, 5, 9], [4, 5, 6, 9], [1, 5, 6, 9]],
[[1, 2, 5, 6]],
]
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其中，列表第一维度存储图形的类型，第二维度存储它们的旋转结果。每个元素中的数字代表了在 4 × 4 矩阵中填充为实心的位置。例如，[1,5,9,13] 表示一条竖线。为了更好地理解，请参考上面的图片。
作为练习，试着添加一些这里没有的图形，比如 Z 字形。
__init__ 函数如下所示：
class Figure:
...
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
self.type = random.randint(0, len(self.figures) - 1)
self.color = random.randint(1, len(colors) - 1)
self.rotation = 0
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在这里，我们随机选择一个形状和颜色。
并且，我们需要能够快速地旋转图形并获得当前的旋转结果，为此我们给出这两个简单的方法：
class Figure:
...
def image(self):
return self.figures[self.type][self.rotation]
def rotate(self):
self.rotation = (self.rotation + 1) % len(self.figures[self.type])
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Tetris 类
我们先用一些变量初始化游戏：
class Tetris:
level = 2
score = 0
state = "start"
field = []
height = 0
width = 0
x = 100
y = 60
zoom = 20
figure = None
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其中， state 表示我们是否仍在进行游戏； field 表示游戏的场地，为 0 处表示为空，有颜色值则表示此处有图形（除了仍在下落的）。
我们通过下面这个简单的方法来初始化游戏：
class Tetris:
...
def __init__(self, height, width):
self.height = height
self.width = width
for i in range(height):
new_line = []
for j in range(width):
new_line.append(0)
self.field.append(new_line)
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这会创建一个大小为 height x width 的场地。
创建一个新的图形，并把它定位到坐标 (3, 0) 是很简单的：
class Tetris:
...
def new_figure(self):
self.figure = Figure(3, 0)
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更有意思的函数是检查目前正在下落的图形是否与已经固定的相交。这种情形可能在图形向左、向右、向下或者旋转时发生。
class Tetris:
...
def intersects(self):
intersection = False
for i in range(4):
for j in range(4):
if i * 4 + j in self.figure.image():
if i + self.figure.y > self.height - 1 or
j + self.figure.x > self.width - 1 or
j + self.figure.x < 0 or
self.field[i + self.figure.y][j + self.figure.x] > 0:
intersection = True
return intersection
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这很简单：我们遍历并检查当前图形的 4 × 4 矩阵的每个格子，不管它是否超出了游戏的边界或者或者与场地已填充的块重合。我们还检查 self.field[..][..] > 0 ，因为场地的那一块可能有颜色。如果那里是 0，就说明那一块是空的，那就没问题。
有了这个函数，我们就可以检查是否可以移动或旋转图形了。如果它向下移动并且满足相交，那就说明我们已经到底了，所以我们需要 “冻结” 场地上的这个图形：
class Tetris:
...
def freeze(self):
for i in range(4):
for j in range(4):
if i * 4 + j in self.figure.image():
self.field[i + self.figure.y][j + self.figure.x] = self.figure.color
self.break_lines()
self.new_figure()
if self.intersects():
game.state = "gameover"
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冻结以后，我们需要检查有没有已填满的、需要删除的水平线。然后创建一个新的图形，如果它刚创建就满足相交，那就 Game Over 了 :) 。
检查填满的水平线相当简单直接，但注意，删除水平线需要由下而上地进行：
class Tetris:
...
def break_lines(self):
lines = 0
for i in range(1, self.height):
zeros = 0
for j in range(self.width):
if self.field[i][j] == 0:
zeros += 1
if zeros == 0:
lines += 1
for i1 in range(i, 1, -1):
for j in range(self.width):
self.field[i1][j] = self.field[i1 - 1][j]
self.score += lines ** 2
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现在，我们还差移动的方法：
class Tetris:
...
def go_space(self):
while not self.intersects():
self.figure.y += 1
self.figure.y -= 1
self.freeze()
def go_down(self):
self.figure.y += 1
if self.intersects():
self.figure.y -= 1
self.freeze()
def go_side(self, dx):
old_x = self.figure.x
self.figure.x += dx
if self.intersects():
self.figure.x = old_x
def rotate(self):
old_rotation = self.figure.rotation
self.figure.rotate()
if self.intersects():
self.figure.rotation = old_rotation
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如你所见， go_space 方法重复了 go_down 的，但它会一直向下运动直到接触到场景底部或者某个固定的图形。
并且在每个方法中，我们记忆了之前的位置，改变坐标，然后检查是否满足相交。如果有相交，我们就回退到前一个状态。
PyGame 和完整的代码
我们快搞定了！
还剩下一些游戏循环和 PyGame 方面的逻辑。所以，现在一起看看完整的代码吧：
import pygame
import random
colors = [
(0, 0, 0),
(120, 37, 179),
(100, 179, 179),
(80, 34, 22),
(80, 134, 22),
(180, 34, 22),
(180, 34, 122),
]
class Figure:
x = 0
y = 0
figures = [
[[1, 5, 9, 13], [4, 5, 6, 7]],
[[1, 2, 5, 9], [0, 4, 5, 6], [1, 5, 9, 8], [4, 5, 6, 10]],
[[1, 2, 6, 10], [5, 6, 7, 9], [2, 6, 10, 11], [3, 5, 6, 7]],
[[1, 4, 5, 6], [1, 4, 5, 9], [4, 5, 6, 9], [1, 5, 6, 9]],
[[1, 2, 5, 6]],
]
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
self.type = random.randint(0, len(self.figures) - 1)
self.color = random.randint(1, len(colors) - 1)
self.rotation = 0
def image(self):
return self.figures[self.type][self.rotation]
def rotate(self):
self.rotation = (self.rotation + 1) % len(self.figures[self.type])
class Tetris:
level = 2
score = 0
state = "start"
field = []
height = 0
width = 0
x = 100
y = 60
zoom = 20
figure = None
def __init__(self, height, width):
self.height = height
self.width = width
for i in range(height):
new_line = []
for j in range(width):
new_line.append(0)
self.field.append(new_line)
def new_figure(self):
self.figure = Figure(3, 0)
def intersects(self):
intersection = False
for i in range(4):
for j in range(4):
if i * 4 + j in self.figure.image():
if i + self.figure.y > self.height - 1 or
j + self.figure.x > self.width - 1 or
j + self.figure.x < 0 or
self.field[i + self.figure.y][j + self.figure.x] > 0:
intersection = True
return intersection
def break_lines(self):
lines = 0
for i in range(1, self.height):
zeros = 0
for j in range(self.width):
if self.field[i][j] == 0:
zeros += 1
if zeros == 0:
lines += 1
for i1 in range(i, 1, -1):
for j in range(self.width):
self.field[i1][j] = self.field[i1 - 1][j]
self.score += lines ** 2
def go_space(self):
while not self.intersects():
self.figure.y += 1
self.figure.y -= 1
self.freeze()
def go_down(self):
self.figure.y += 1
if self.intersects():
self.figure.y -= 1
self.freeze()
def freeze(self):
for i in range(4):
for j in range(4):
if i * 4 + j in self.figure.image():
self.field[i + self.figure.y][j + self.figure.x] = self.figure.color
self.break_lines()
self.new_figure()
if self.intersects():
game.state = "gameover"
def go_side(self, dx):
old_x = self.figure.x
self.figure.x += dx
if self.intersects():
self.figure.x = old_x
def rotate(self):
old_rotation = self.figure.rotation
self.figure.rotate()
if self.intersects():
self.figure.rotation = old_rotation
# 初始化游戏引擎
pygame.init()
# 定义一些颜色
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY = (128, 128, 128)
size = (400, 500)
screen = pygame.display.set_mode(size)
pygame.display.set_caption("Tetris")
# 循环，直到用户点击关闭按钮
done = False
clock = pygame.time.Clock()
fps = 25
game = Tetris(20, 10)
counter = 0
pressing_down = False