基于Swing 的方塊游戲關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

張平華+賈萬(wàn)祥+張進(jìn)+程曉蕾

摘要：當(dāng)前多數(shù)人都喜歡一些益智類(lèi)的游戲，其關(guān)鍵是圖形的隨機(jī)性，圖形的旋轉(zhuǎn)與消除。通過(guò)深入研究與分析游戲中的關(guān)鍵技術(shù)，文中采用JAVA SWING 作為界面的GUI框架，利用JAVA語(yǔ)言，對(duì)方塊游戲中的關(guān)鍵技術(shù)算法進(jìn)行研究并給出了部分實(shí)現(xiàn)算法，研究了隨機(jī)數(shù)據(jù)、坐標(biāo)確定等數(shù)學(xué)算法的應(yīng)用，并為后續(xù)的相關(guān)方面的研究提供了參考。

關(guān)鍵詞：Swing；方塊游戲；算法；形狀

中圖分類(lèi)號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）026-0100-03

1 概述

益智游戲是目前最大的游戲市場(chǎng)，無(wú)論是計(jì)算機(jī)平臺(tái)還是移動(dòng)平臺(tái)，都占有游戲的很大份額。然而能夠在跨平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的當(dāng)屬JAVA。本文采用JAVA的Swing技術(shù)作為研究基礎(chǔ)，利用JAVA進(jìn)行算法的驗(yàn)證與實(shí)現(xiàn)。

2 Java Swing簡(jiǎn)介

Swing 是Java平臺(tái)的UI（用戶界面）的開(kāi)發(fā)工具，游戲中采用JAVA SWING 作為界面的GUI框架。[1，2]Swing 以抽象窗口工具包（AWT）為基礎(chǔ)擴(kuò)展了圖形化界面的外觀風(fēng)格；Swing 具豐富、靈活的模塊化組件，無(wú)需復(fù)雜的編碼就可以創(chuàng)建多功能的、優(yōu)雅的用戶界面。

3 方塊的生成與移動(dòng)算法描述

方塊游戲采用的是畫(huà)方塊與坐標(biāo)的方式，方塊有7 種不同的方塊形狀，分別可以用I、T、L、J、Z、S、O這7個(gè)不同的字母來(lái)表示。而每種形狀方塊在程序中用一個(gè)唯一的坐標(biāo)表示。為了便于在屏幕上準(zhǔn)確而又活動(dòng)地定位這些方塊，在這里每一個(gè)方塊都由兩個(gè)一維數(shù)組（X，Y）來(lái)表示，X表示方塊所在行，Y表示方塊所在列。相關(guān)方塊形狀及坐標(biāo)表示如下圖1所示：

圖1 方塊形狀及坐標(biāo)表示

3.1 游戲方塊的隨機(jī)生成

以上七種不同的形狀的方塊可以采用隨機(jī)算法來(lái)隨機(jī)生成。在JAVA中使用java.util.Random類(lèi)，定義一個(gè)隨機(jī)類(lèi)Random的對(duì)象R，然后再調(diào)用nextInt（N）方法生成一個(gè)大于等于0小于N（N=7）的隨機(jī)數(shù)，每一個(gè)隨機(jī)數(shù)代表一個(gè)case，分別表示7種不同學(xué)形狀的游戲方塊，即所生成的隨機(jī)游戲?qū)ο?，分別用I、T、L、J、Z、S、O表示，如下圖2所示。關(guān)鍵代碼如下：

Random R = new Random （）；

int M = R.nextInt（7） +1；

3.2 游戲方塊的移動(dòng)算法描述

經(jīng)過(guò)分析這七種不同形狀的方塊，在游戲變形時(shí)都會(huì)有四種不同的狀態(tài)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以用一個(gè)基點(diǎn)來(lái)表示方塊在游戲區(qū)域中的位置。這個(gè)基點(diǎn)就是方塊的左上角所在位置，基點(diǎn)的坐標(biāo)加載方塊時(shí)被加載，當(dāng)對(duì)方塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)或變形時(shí)，基點(diǎn)也會(huì)隨著變化。在圖形坐標(biāo)裝載完后，必須先判斷在當(dāng)前方塊的下一行是否已經(jīng)存在游戲完成后的方塊，如果沒(méi)有則保存當(dāng)前方塊的坐標(biāo)（目的是為了方塊在向下移動(dòng)時(shí)，原來(lái)的位置不能出現(xiàn)移動(dòng)前的方塊），當(dāng)消除當(dāng)前位置的方塊后立即在下一行顯示方塊。

圖2 方塊實(shí)現(xiàn)功能圖

4 方塊游戲關(guān)鍵算法描述

4.1 方塊旋轉(zhuǎn)流程

方塊游戲最關(guān)鍵技術(shù)的就是方塊的變形、移動(dòng)和消行。方塊在游戲界面能否變形、移動(dòng)主要兩種情況，一種是判斷是否到達(dá)邊界；一種是判斷下一行是否有方塊或重合。為了判斷方塊能否旋轉(zhuǎn)，在程序中可以定義一個(gè)Tetris類(lèi)，Tetris類(lèi)中一個(gè)是右旋轉(zhuǎn)方法rotateRight（），一個(gè)是左旋轉(zhuǎn)方法rotateLeft（）。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)首先調(diào)用rotateRight（）方法，并判斷是否到達(dá)邊界或重合。如果方塊到達(dá)邊界，則調(diào)用rotateLeft（）方法，方塊回到原來(lái)位置，并繼續(xù)下降。在調(diào)用rotateRight（）和rotateLeft（）時(shí)，要用到states數(shù)組來(lái)表示方塊的坐標(biāo)，并用格子類(lèi)提供的set（）方法改變方塊所在的格子的坐標(biāo)。

圖3 方塊旋轉(zhuǎn)流程圖

4.2 實(shí)現(xiàn)判斷左右移動(dòng)按鍵

//按鍵判斷 以按下左移按鍵為例

Private void softDropAction（）{

tetromino.moveLeft（）；

if（OutOfBounds（）||Coincide（）{ //判斷是否重合或越界

tetromino.moveRight（）；

}

}

4.3 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)代碼

游戲中采用定時(shí)器Tim來(lái)控制方塊的下落間隔，同時(shí)定時(shí)器也是與關(guān)卡數(shù)的増加有關(guān)，游戲關(guān)卡數(shù)越高則速度越快（間隔時(shí)間越短）。當(dāng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，游戲也就開(kāi)始了，即出現(xiàn)隨機(jī)的方塊開(kāi)始下落，當(dāng)游戲暫停時(shí)直接調(diào)用Timer中的暫停方法。當(dāng)在定時(shí)器調(diào)用的是下落方法時(shí)，游戲可以判斷方塊能否下落，能否消除行等。當(dāng)方塊自由下落時(shí)，只是改變了方塊在場(chǎng)景中的坐標(biāo)，并進(jìn)行重畫(huà)repaint（）。

4.3.1 實(shí)現(xiàn)定時(shí)器

//定時(shí)器

TimerTask task =new TimerTashk（）{

@Override

Public void run（）{

softDropAction（）；//自動(dòng)下落

repaint（）；

}

}；

timer =new Timer（）；

timer.schedule（task，jiang，jiang）；

4.3.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下落

Private void softDropAction（）{

if （canDrop（））{

tetromino.softDrop（）；

}

else{

landToWall（）；//落到底部

destoryLines（）；//消除行

checkGameOver（）；//判斷游戲是否結(jié)束

tetromino=nextOne；//出現(xiàn)下一個(gè)方塊

nextOne=tetromino.RandomOne（）；

}

}

4.3.3 消行判斷

對(duì)于一行是否符合消除要求，主是對(duì)每個(gè)小方塊所在行個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用循環(huán)語(yǔ)句從當(dāng)前場(chǎng)景的最底行依次向上對(duì)有方塊的每一行進(jìn)行判斷是否滿行？如果有一行是空行，則表明已經(jīng)到達(dá)最頂行，查找終止；如果不是空行，則判斷是否滿行？如果不是滿行，則繼續(xù)檢查上一行，如果行滿，則統(tǒng)計(jì)有幾行是連續(xù)滿行，并消除相應(yīng)的滿行，上面所有行下落；最后再繼續(xù)判斷行的情況。具體消行算法實(shí)現(xiàn)如下：

//消行

private void destoryLines（）{

int lines=0；

for（int row =0 ； row

if （fullCells（row））{

deleteLine（row）；

lines++；

}

}

this.lines=lines；

this.score+=scoreTable[lines]；

if（jiang！=100）{

if（this.score>=scoreif[scores]）{

jiang-=100；

grade+=1；

scores+=1；

timer.cancel（）；

TimerTask task=new TimerTask（）{

@Override

Public void run（）{

softDropAction（）；//自動(dòng)下落

repaint（）；

}

}；

timer =new Timer（）；

timer.schedule（task，jiang，jiang）；

}

}

}

4 總結(jié)

Swing技術(shù)是作為界面的GUI框架開(kāi)發(fā)最好的一種方案，它還有很多的監(jiān)聽(tīng)器，對(duì)于方塊的移動(dòng)，文中采用了KeyListener監(jiān)聽(tīng)器來(lái)處理按鍵事件。方塊游戲的設(shè)計(jì)關(guān)鍵思路是如何將一個(gè)具體的圖形處理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題來(lái)處理。對(duì)于方塊坐標(biāo)的判斷，主要是在程序中調(diào)用相應(yīng)的方法和坐標(biāo)數(shù)組即可。

參考文獻(xiàn)：

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