我罗斯方块最终篇汇报

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这个作业的目标	代码的 git 仓库链接。 运行截图/运行视频。代码要点。 收获与心得。 依然存在的问题。
作业正文	我罗斯方块最终篇汇报
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项目地址	项目GitHub地址
小组成员	031902517-田剑心 031902637-廖晓玲 061900414-廖智炫

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仓库链接

代码仓库链接：https://github.com/JustinRochester/World-Tetris

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运行视频

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代码要点、收获、心得

田剑心

在本次的大作业中，我主要负责Birck类是设计，以及后期对Render类中添加了渲染方块的方法

代码要点

Brick

• Brick 作为一个游戏块，由4个小方块构成，通过数组保存坐标信息

  int BrickPos[9];//坐标集合
  

• 为了便于坐标的推导以及移动计算，采用给定中心坐标的方法进而推导其他块的坐标

  int CenterX, CenterY;//中心点坐标
  

• 与Player类交互，经过协商后只需要将颜色信息以及坐标以九元组形势返回

  int* getInformation();//返回信息
  

• 在实现这部分的时候还未学习继承，因此代码采用选择结构来实现多种块的坐标推导

• 旋转一个方块等于在中心坐标不变的情况将其变形成另一种形状，因此直接通过void brickSet(int x, int y);方法构造

  void Brick::rotateBrick() {
  	int x = CenterX;
  	int y = CenterY;
  
  	int CountRotate;
  	if (IsSym) CountRotate = 3;
  	else CountRotate = 1;
  
  	for (int i = 1; i <= CountRotate; i++) {
  		BrickType--;
  		if (BrickType >= 8) BrickType += 3;
  		BrickType = ((BrickType >> 2) << 2) | ((BrickType + 1) & 3);
  		if (BrickType > 8) BrickType -= 3;
  		BrickType++;
  		}
  	brickSet(x, y);
  }
  

  其他方法的具体实现可以在github上看源代码

Render

通过Player传来的Map[][]信息，再调用windows的SetConsoleCursorPosition()方法来获取光标的位置，即可避免system("cls")在一定程度上减少卡屏的效果，主要是双缓冲有点难搞

之后就是循环填充输出图形

具体实现见github

收获和心得

学了快1年的程序设计，一直只是做题目，感觉好像对自己的成长并未有很大的帮助，都不知道自己能干啥

借助这个机会，强迫自己去开发，可以说是收获良多

能够将简单的循环，选择等知识运用，借助搜索引擎，他人的开发经验，开发出一款团队合作的简单小游戏，可以说是肯定了自己的学习成果，虽然不咋地

通过本次的大作业，第一次将c++运用到项目开发，能够开发出自己的小游戏，其实还是挺开心的

在今后的学习中，应该多注重项目的制作，从小项目起手，完成一个项目不仅可以学到很多的知识点，而且还会有点小成就感。。。

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廖晓玲

在本次的大作业中，我主要负责Render类的设计

（但是写的都是比较基础的部分）

代码要点

Render

• Render 是用来对各个模块的处理的一个模块

• 这是为了给界面以及各个模式用来上色的函数

  void Render::SetColor(int color_num)//设置颜色
{
	int n;
	switch(color_num)
	{
		case 0: n = 0x08; break;
		case 1: n = 0x0C; break;
		case 2: n = 0x0D; break;
		case 3: n = 0x0E; break;
		case 4: n = 0x0A; break;
		case 5: n = 0x0F; break;
		case 6: n = 0x09; break;
		case 7: n = 0x0B; break;
		case 8: n = 0x05; break;
		case 9: n = 0x03; break;
		case 10: n= 0x00; break;
	}
	SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), n);
}

• 选择使用光标对各个数据进行移动

void SetPos(int i, int j)			//控制光标位置， 列， 行
{
   COORD pos={i,j};
   SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), pos);
}

• 然后是单人地图和双人地图

	void DrawMap1();			//游戏界面
   void DrawMap2();

收获和心得

通过这次的我罗斯方块的项目，我学习到了一些东西。这是我第一次接触到了渲染这个部分，由于我对渲染这个部分理解不够到位，经常出现错误，但是我还是学习到了不少东西，以后会更加努力。我希望以后自己能够有更好的代码能力，为此我也会更加努力的去学习，不断完善自我。我也十分感谢能够加入我所在的小组，我的代码能力不足，对项目的贡献较小，而在这次的开发过程中，组长的领导和组织的能力令我敬佩，让我看到了团队齐心协力的所能迸发出的能量是巨大的。

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廖智炫

本次大作业中，本人负责 Player类、Game类、FileRecoder类的开发，以及部分Brick类和Render类的优化

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代码要点

Player类

• 该类主要负责的是执行指令、规则判定、后续变换。其中包括执行给定的指令（如果指令合法且有效）、命令Brick类进行变换、边界的判定、地图的储存、方块与地图的合并、加行操作以及分数的记录

• 为了记录地图、积分以及玩家的个人信息，开通了以下三个属性来储存

    int CountScore;
    bool MapSqure[32][12];
    bool GameOver;
    std::string Name;
  

• 同时，为了方便后续的可修改性，地图的边界采用 static const int 来定义。而为了方便后续代码的实现，将当前方块与下一方块设置为该类的成员

    static const int UP_LIM, DOWN_LIM, LEFT_LIM, RIGHT_LIM;
    Brick NowBrick, NextBrick;
  

• 为了进可能减少码量，定义了方法 bool isOverlap() 来判定当前方块是否与地图重叠

  bool Player::isOverlap(){
    /*
    This method is used to check whether the working brick is overlapping the map.
    */
    const int* Tmp = NowBrick.getInformation();
  
    for (int i = 1; i < 9; i+=2)
    	if (Tmp[i]<UP_LIM || Tmp[i]>DOWN_LIM)
    		return true;
    for (int i = 2; i < 9; i+=2)
    	if (Tmp[i]<LEFT_LIM || Tmp[i]>RIGHT_LIM)
    		return true;
    /*
    The brick is out of the map. We considered that it is a case of overlap.
    (Considered that there are some walls around the map.)
    */
  
    for (int i = 1; i < 9; i+=2)
    	if (MapSqure[Tmp[i]][Tmp[i + 1]])
    		return true;
    return false;
  }
  

• 定义上述方法后，其余操作即可高效的进行：每次输入指令，先直接命令Brick类变换（包括上下左右移动、旋转）。若移动过程中重叠则可终止操作。

• 将Brick类加入地图后，定义方法 int delLine() 来实现消除满行的操作，修改地图信息并且返回消除的行数，以方便下一步操作。实现方法比较简单：考虑到可能一次性消除多行，先在第一次扫描时，消除满的行，并记录消除的行数；其次将下一行为空行的行下移

• 为了实现此消彼长，定义方法 int addLine(int CountLine) 来实现操作：给该玩家的地图从底部开始，加入指定行数。由于设定中，每一行的个数为 \(10\) 个方块，每个方块在加行后都是有或者没有的状态，共记 \(2^{10}=1024\) 种状态；再扣除全空和全满两个非法状态，故本人使用随机数 rand()%1022+1 的方法来生成所加行的信息。其他的一些操作主要就是上移以及判断是否消行：

  int Player::addLine(int CountLine) {
    static int Bas = (1 << RIGHT_LIM - LEFT_LIM + 1) - 2;
    if (GameOver)
    	return 0;
    for (int i = UP_LIM; i <= DOWN_LIM - CountLine; i++)
    	for (int j = LEFT_LIM; j <= RIGHT_LIM; j++)
    		MapSqure[i][j] = MapSqure[i + CountLine][j];
    /*
    Move all of the map up.
    */
    for (int i = DOWN_LIM, j = 1; j <= CountLine; i--, j++) {
    	int State = rand() % Bas + 1;
    	for (int j = LEFT_LIM; j <= RIGHT_LIM; j++, State >>= 1)
    		MapSqure[i][j] = (State & 1);
    }
    /*
    Built the first CounLine lines randomly.
    */
    int CountDeleteLine = 0;
    if (isOverlap()) {
    	while (isOverlap())
    		NowBrick.Operation(Brick::Up);
    }
    if (touchBottom()) {
    	addToMap();
    	CountDeleteLine = delLine();
    	renewBrick();
    }
    /*
    Move the working brick up if it overlaps the map.
    And check out whether it is touches the bottom.
    */
    if (touchCeiling()) {
    	GameOver = 1;
    	return 0;
    }
    return CountDeleteLine;
  }
  

• 其余的实现细节可以参考本人传到GitHub上的代码

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Game类

• 这是整个程序中最复杂的类，且是设定中唯一一个从键盘读入指令的类

• 该类主要负责界面信息的处理、调用Player类进行游戏的执行、调用Render类进行界面的绘制、调用FileRecoder类进行本地信息的读入、调用PlaySound类进行声音的播放

• 开 int 型的三个变量，GameMode,CountPlayer,OperationMode 分别表示游戏模式（共10个）、玩家数量（1-2个）、操作模式（是否允许连按）

• 由于选择的渲染方式为利用 conio.h 中的输出方式进行绘制。故我们设定，对于允许连按的模式下，监听操作的9个键（上下左右、WSAD与ESC）。前八个累计到一定数额时视为一次有效操作。开变量 int FramesCount 来记录上次渲染到目前位置经过的帧数，并固定每一帧为 statit const int FramesTime=25ms 。每当记录的帧数达到 40 帧，即 1s ，此时让所有玩家的方块下落一次（加速模式除外）

• 而对于不可连按操作模式下，我们记录9个键上一次的状态和现在的状态。当且仅当上一次状态为未按下，且当前状态为按下状态，执行指令。并且使用 clock() 函数在每一次监听后，判断是否达到一帧时长。累计达到 40 帧时长时，让所有玩家的方块下落一次（加速模式除外）

• 开通方法 void renderMap() 作为Player类的友元函数，复制整个Player的地图，并交由Render类进行绘制

• 为方便地实现一些界面中的光标移动操作，定义方法 void moveCur(int &NowCur,char c) 识别相关指令，并移动光标：

  void Game::moveCur(int& NowCur, char Command) {
    if (0);
    else if (Command >= '0' && Command <= '9')
    	NowCur = (Command - 48);
    else if (Command == '-' || Command == 'W' || Command == 'w')
    	NowCur--;
    else if (Command == '+' || Command == 'S' || Command == 's')
    	NowCur++;
    else if (Command == DIRECTIONS) {
    	Command = _getch();
    	if (Command == UP)
    		NowCur--;
    	else if (Command == DOWN)
    		NowCur++;
    }
  }
  

• 其余的界面实现与其他细节同样可参见本人上传至 GitHub 的代码

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FileRecoder类

• 作为最后加入的两个类之一，该类只负责从文档读入信息，以及将信息输出至文档。故采用了文件流的方法进行快速的操作。

• 定义文件名与自定义的文件后缀为 string 类，方便操作：

  static const std::string Suffix, FileName[11];
  

• 从文档中读入的记录最高分、记录保持者、以及玩家姓名、相关设定储存如下：

  std::string NamePlayer[2], NameRecoder[10];
  int ScoreRecoder[10];
  int OperationMode;
  

• 读入时，若发现文档不存在，设定其自己建立文件，并初始化内容：

  FileRecoder::FileRecoder() {
    std::fstream iofile;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
    	iofile.open((FileName[i] + Suffix).c_str(), std::ios::in);
    	if (!iofile.is_open()) {
    		iofile.open((FileName[i] + Suffix).c_str(), std::ios::out);
    		iofile << "Nobody" << std::endl << -1 << std::endl;
    		iofile.close();
    		iofile.open((FileName[i] + Suffix).c_str(), std::ios::in);
    	}
    	getline(iofile, NameRecoder[i]);
    	iofile >> ScoreRecoder[i];
    	iofile.close();
    }
  
    iofile.open((FileName[10] + Suffix).c_str(), std::ios::in);
    if (!iofile.is_open()) {
    	iofile.open((FileName[10] + Suffix).c_str(), std::ios::out);
    	iofile << "Player1" << std::endl << "Player2" << std::endl << 0 << std::endl;
    	iofile.close();
    	iofile.open((FileName[10] + Suffix).c_str(), std::ios::in);
    }
    getline(iofile, NamePlayer[0]);
    getline(iofile, NamePlayer[1]);
    iofile >> OperationMode;
    iofile.close();
  }
  

• 同样处理输出：用文件流打开，并输出至改文件。同时，设置每次修改玩家名称、清除记录、退出游戏操作都会自动输出。具体实现可参考GitHub代码。

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Brick类

• 本人进行的优化主要是保证了方块更新的随机性，以及通过对称实现L型和Z型方块的对称方块的设置

• 由于原本的设定中，包含了 17 种方块，且除了第 9 种田字型方块，所有方块都是4个连续的元素表示其旋转到不同角度的状态。该种随机数生成方式会导致田字型的生成概率为其余的 \({1\over 4}\) ，且无法生成两种对称的方块。
  故更改设定为：先随机生成一个7以内的数字，表明方块大类；再设定如果为第6、7种方块，即对称的方块，则识别为原方块的对称。同时，第二次生成一个4以内的随机数，表明出场时旋转的次数。最后根据这些情况，生成相应的数据。这样即可保证方块的等概率性。

• 对称的实现原理在于：由中点坐标公式可得：\({x_1+x_2\over 2}=x_M\) 反演出对称点坐标 \(x_2=2x_M-x_1\) 。该类的生成中本身即使用了中点的信息，故加入新方法进行操作：如果是对称的，则执行操作变换为对称点。
  同时，由于对称方块与原方块满足镜像对称的性质，故原方块的顺时针旋转会导致镜像方块的逆时针旋转。故设置如果为对称方块，旋转3次抵消镜像问题。

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Render类

• 本人和南理工大佬樱落三千共同进行了部分界面的设计、美化、开发与测试

• 关于上述两种操作方案，唯一需要克服的问题便为渲染的时间问题。采用原渲染方式，会导致每次渲染时长为：单人 45ms；双人 120ms；远超过一帧的设定时间。
  故采用新型地图渲染方式：先输出整个地图边框。每次输出地图信息时，先设定为黑色背景，此后只需要将每一行的地图信息转化为输出信息，再设定起始位置后统一用高效的fwrite函数输出。成功将时间优化至 20ms 以内

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PlaySound类

• 此类不为本组三位人员开发。为南理工大佬樱落三千觉得游戏基本成型，欠缺音频，自愿加入开发。

• 该类可实现音频、音效的播放、暂停

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收获和心得

本人从高一学习编程至今，第一次开发这种比较大型的程序，确实与以前的算法竞赛的编程具有很大的不同点。

这种开发情况下，对于整体架构的把握、细节的考虑、内容的封装、消息的传递具有很高的要求，且对于效率要求、时间的优化不比算法竞赛低。

开发过程中，最重要的两件事就是抬头多学，低头多调。

开发中的友元函数、友元类、文件读写、控制台设定、键盘监听、音乐播放、程序图标设置，我们都是第一次学习，并进入开发的。学习是非常重要的，且仅仅在课堂上的学习是远远不够的。善于利用现在强大的网络，将帮助我们更快的进步。

而另一个重点就是多调。代码写出来是很难不出现 bug 的。因此，本组的我罗斯方块共计发布了5次内测版和5次公测版，不完全统计，经本组人员与组外人员发现 bug 约几十例。每一次的 debug 都是让我们的程序更加的严谨。

另一个很深的感触在于面向对象编程对于功能修改的方便。在面向对象编程的情况下，如果真遇上我这样经常修改方案啊产品经理 （那好惨） ，每次修改也只需要修改相关的类即可。对于已经测试通过的类，甚至完全不需要改动。

这一点尤其在后期，格外的突出。当我们完成第二版公测版时，已经解决了所有游戏运行的 bug 。后面的每次公测版都是增添功能或者修改界面，真就只需要修改到总控制的Game类、输出的Render类，以及其他部分相关的类即可。基本完成的Player类与Brick类后期基本没有再动过。开发效率十分高效。

今后我会在学习之余，加强这种程序开发的能力。

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依然存在的问题

1. 在允许长按模式下，可能存在吞键的情况。即按键不响应。
2. 无法克服控制台被鼠标误触后暂停的情况。
3. 部分界面的刷新可能存在闪屏问题
4. 建立的快捷方式存在无法使用的问题，仍需要点集文件夹内的原程序启动。
5. 仅允许更改音效，理论上不允许更改背景音乐。
6. 界面仍可以美化。
7. 存在部分操作系统的人无法打开的情况。