1、 本科生毕业论文 (设计 ) 基于 Java 的俄罗斯方块的设计与实现 姓 名 学 号 专 业 指导教师 2013 年 5 月 30 日I 摘 要 俄罗斯方块作为一款风靡全球的多样化终端游戏，经久不衰。俄罗斯方块简单的基本游戏规则是旋转、移动，游戏自动随机输出 7 种形状的方块，经旋转后可形成 28 种形状，方块堆叠在一起，排列成完整的一行或多行消除得分，积分达到一定程度会自动提升级别。该游戏上手简单、老少皆宜、家喻户晓。 本论文在详尽分析传统俄罗斯实现的基 本原理、基本规则基础上，更深一步地研究俄罗斯方块的创新模式，在经典模式基础上开发出等级可变的模式，以及进一步开发出颜色可变的模式，如随意
2、改变界面的背景色、前景色等，本文对以上功能给出了实现流程、详尽描述、和部分源代码。 论文阐述了该游戏的历史、开发此游戏的意义和环境并根据软件工程的相关知识，进行系统的需求分析、概要设计、详细设计与实现、调试运行进行描述。 此设计 是 在 Microsoft Windows XP 系统下 ， 以 Java 为开发语言 ， 在 MyEclipse 开发平台上进行游戏的设计与 实现。 关键词： 游戏；俄罗 斯方块； 错误 !未找到引用源。 软件工程； MyEclipse 错误 !未找到引用源。 II Abstract Tetris is a popular global diversificatio
3、n of terminal enduring game.Simple basic rules of the game is rotating, moving, automatic random output of 7 kinds of shape square game. It forms 28 kinds of shape, after rotating cube stacked together, forming complete one or more lines to eliminate score. Its level automatically rises with the sco
4、re. The game is easy for young and old, has become a household name. This paper not only give the detailed analysis of the traditional Tetris which based on the basic principle and simple rules but also develop the color variable model, such as random change the background color and foreground color
5、 and so on. Further more, in this paper, the above functions are given the implementation process, the detailed description, and some source code. The paper expounds the history of the game, develops the meaning of the game and the environment of design. According to the relevant knowledge of softwa
6、re engineering, the author reports the demand analysis, outline design, detailed design, planning and execution of the test. This design is under Microsoft Windows XP system, based on Java development language, the MyEclipse development platforms to carry on the design and implementation of the game
7、. Key Words: Game, Tetris, Software engineering, MyEclipse III 目 录 1 引 言 . 1 2 系统的需求分析 . 2 2.1 系统需求 . 2 2.2 接口控制 . 3 3 系统的概要设计 . 4 3.1 软件运行和开发工具 . 4 3.2 系统功能设计 . 4 3.2.1 手工处理业务的基本流程 . 4 3.2.2 基本流程的功能模块 . 5 4 系统的详细设计与实现 . 8 4.1 游戏主界面显示模块 . 8 4.2 画布、方块显示模块 . 9 4.2.1 背景画布模块设计 . 10 4.2.2 预览方块模块设计 . 11 4
8、.2.3 方块移动、旋转设计 . 14 4.3 控制面板模块 . 18 4.3.1 菜单栏模块设计 . 18 4.3.2 控制面板按钮设计 . 20 5 系统的调试运行 . 21 5.1 测试的意义及注意事项 . 21 5.2 游戏代码、算法的测试 . 21 5.3 游戏界面菜单选项的功能测试 . 22 5.4 按键事件的功能测试 . 24 5.5 方块堆砌与消行测试 . 25 5.6 测试结果分析 . 26 6 结 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 1 1 引 言 俄罗斯方块的影响已毋庸置疑 , 当今世界的电脑、手机到处都有俄罗斯方块的踪迹，同时它更是每个游戏平台的必备游戏
9、，相关的复制品不胜枚举。这个最早由莫斯科的数学家亚力克西帕杰诺夫 (Alexey Pajituov)所设计的作品 ,被公认为有史以来最畅销的经典游戏 ,至今魅力不减当年。亚力克西帕杰诺夫曾在俄罗斯科学研究院电脑中心工作 , 当时他在 Eletronica 60的旧型俄罗斯主机上进行开发工作 , 这种机器不支持图形界面 , 和 PC也不兼容。他尝试将一种传统的拼图游戏 Pentomino 改写成电脑游戏。Pentomino 一共有十二种形状 , 各以七个方块组合而成。帕杰诺夫试着写了一个程序 , 旋转并移动这十二种不同形状的方块 , 让它们拼成一大块。后来几经修改，发展成我们现在所熟悉的经典模式
10、。俄罗斯方块曾经引起的轰动和制造的经济价值可以说是游戏史上无可比拟的。它看似简单但却变化无穷，令人爱不释手。 俄罗斯方块游戏是随计算机的发展而发展，并不断推陈 出各种新演变出的类似游戏 , 深受广大玩家喜爱。游戏模式有的简单 、有的复杂 , 但其根本原理是都是对随机出现的方块进行组合 , 来训练玩家的反应能力、逻辑思维能力。游戏软件 , 大多数人都视其为神妙莫测 , 高不可及的东西。一般来说，游戏软件也确实具有很高的技术难度 , 随着开发工具和软件开发方法学的不断发展 , 自己 动手开发游戏也并非难事。俄罗斯方块游戏可以上说是一种古老而又有趣的游戏 。 游戏软件不计其数 , 网上也有很多关于游
11、戏实现的复杂算法和设计 , 其难度让一般初学者望而却步。本文利用数组作为方块的数据结构，用颜色变化作为方块下落和移动的标识，提出一种用 Java语言实现游戏的简易 方法 ,在经典模式的基础上实现等级可变，颜色可变等功能， 初学者可仿此开发类似游戏 , 并了解游戏软件的设计与开发过程。 俄罗斯方块游戏以其益智、简单又不乏挑战、创意独特的游戏模式，吸引了众多游戏爱好者，而且老少皆宜。当今社会里，人们的工作压力随着生活节奏的快速提高而逐渐繁重，随之减少的是可以自由支配的休息时间，人们迫切地需要一种既简单又节省时间的快速休闲方式。无可争议，它是永恒的娱乐经典，且它的代码简单，界面简洁，从最初发行时的单
12、个游戏机到现在便捷的安装到电脑、手机、 MP4、电子词典、商务通、IPAD、 ITOUCH 等便携设备，俄罗斯方块风靡世界，经久不衰。本次课题研究可以说是对游戏开发的一次尝试，无论从技术还是社会意义上看都是很有价值的。 2 2 系统的需求分析 对系统的需求分析就是用户和开发人员在“系统必须做什么”这个问题上实现相互理解，达到共识，从而形成双方认可的软件产品的需求规格。这样有利于提高软件开发过程中的能见度，便于对软件开发过程的控制与管理，便于采用工程化的模式开发软件，从而达到提高软件的质量，为开发人员、维护人员、管理人员之间的交流、协作提供便捷。作为工作成果的原始依据，系统的需求分析可以向潜 在
13、用户传递软件功能、性能的需求，使其能够判断该软件是否符合自己的需求。 2.1 系统需求 系统随机产生 7 中不同形状的方块，旋转后有 28 种状态。方块自由下落，玩家通过键盘控制方块的移动和旋转，把方块摆放在适当的位置。如果方块落下时，有被方块填满的整行，则该行可消去。每消去一行，玩家得分增加 10 分，每满 100 分，玩家等级增加一级。若由存在空格的方块填满整个窗口，则游戏宣告失败。游戏功能需求如下： 游戏界面需求：设计良好的游戏界面可以让玩家充分感受到游戏带来的娱乐性，游戏的默认背景色是深绿色，主界面方块默认用橘黄 色，预显方块颜色默认为淡紫色。背景色、前景色对比鲜明，以达到让玩家眼前一
14、亮的感觉，并能在游戏达到高等级状态，方块下落速度渐高的情况下使玩家能够清楚的分辨出下落方块的形状，增加游戏的刺激性。 游戏形状需求：用数组作为存储方块 28 种状态的数据结构，即长条形、 Z 字形、反 Z 形、田字形、 7 字形、反 7 形、 T 字型一共 7 种形状的向 4 个方向的旋转变形，各个方块要能实现它的任意变形，可设为顺时针变形或逆时针变形，一般为逆时针变形。方块的可否翻转需要加以判断，以防止其翻转越界。 键盘处理事件需求：方块下落时，可通过键盘方向键（上 键、下键、左键、右键）或字母键 I、 K、 J、 L 对下落方块进行向上（旋转变形）、向下（加速下落）、向左移动、向右移动。
15、鼠标处理事件需求：通过点击菜单栏中相应的菜单项或控制面板内的按钮，可以实现游戏的开始、结束、暂停、继续、提高等级、降低等级，预显方块形状的显示，分数、等级的显示，以及游戏帮助、颜色变换等功能。 显示需求：当方块填满一行时可以消行，剩余未填满的行逐次向下移动并统计分数。当达到一定分数的时候，会增加相应的等级。当方块充满主界面的每一行，方块不能再下落时，提示“ Game Over”的字样。 3 非功能性 需求：本系统非功能性需求包括游戏主界面左上角显示图标需求、窗口尺寸可调整性需求、游戏运行时主界面弹出位置居中需求等。 2.2 接口控制 本游戏通过键盘和鼠标进行操作，在 Windows 的操作系统
16、下，利用键盘的按键对方块进行移动、变形，要使用到键盘的接口事件。游戏使用鼠标对游戏进行全程控制，如游戏的开始、暂停、继续、查看游戏帮助、更改界面颜色、更改游戏等级等，通过对鼠标单击、按键添加监听事件，编辑相应代码来实现相应功能。 4 3 系统的概要设计 3.1 软件运行和开发工具 操作系统： Microsoft Windows XP Professional Service Pack 3 内存： 2G 硬盘： 320G CPU：赛扬 2.8 交互工具：键盘、鼠标 显示器： VGA 显示器 JDK 版本： jdk1.6.0.02 Eclipse 版本： MyEclipse 8.5 SDK-3.4
17、-win32 3.2 系统功能设计 3.2.1 手工处理业务的基本流程 本游戏的设计以娱乐为初衷，以益智为目的，在综合研究以往俄罗斯方块经典游戏功能的基础上推陈出新，加之新的功能，赋以新的生机和活力。图 3-1 为游戏基本流程图具体阐述游戏的基本流程。 运行说 明： 1运行程序，点击右侧控制面板内的“开始”或“控制”菜单内的“开始”按钮开始游戏。 2使用上、下、左、右键或 I、 K、 J、 L 键控制方块的变形、下落、向左和向右移动。 3方块满行消除，分数自动增加，分数每满 100 等级自动增加一级。 4等级增加、方块下落速度增加，按右侧控制面板或“游戏”菜单内的“提高等级”、“降低等级”按钮
18、，来手动改变游戏等级。也可点击“颜色”菜单内的选项，更改前景色、背景色。 5按右侧控制面板或“控制”菜单内的“暂停”可以控制游戏暂停，然后按“继续”可以控制游戏继续上次游戏。按“ 停止”按钮，游戏会彻底停止正在进行的当局游戏，再按“开始”或“控制”菜单内的“重新开始”会开始新游戏。 6当方块占满整个窗口，不能再有新方块下落时，游戏会弹出“ Game Over”的对话框提示游戏结束。 5 玩 家 操 作 方 块初 始 化 方 块是 否 到 达 底 部否是 否 满 行 是玩 家 更 改 前 景 色 、背 景 色 、 等 级 等玩 家 积 分 增 加是积 分 达 到 1 0 0玩 家 等 级 增 加
19、是是 否 到 达 顶 部是暂 停 、 继 续 、 停止 、 重 新 开 始结 束开 始否否显 示 G a m e O v e r游 戏 结 束图 3-1 游戏基本流程图 3.2.2 基本流程的功能模块 本系统基于游戏的各项功能来设计游戏的各个功能模块。图 3-2 为本游戏的系统功能模块示意图，如图所示，本游戏主要有两大模块：游戏界面区，游戏控制区。游戏界6 面区分显示玩家可选操作、显示玩家操作 结果两个部分。游戏控制区分更改颜色、开始、暂停、继续、停止、重新开始、提高等级、降低等级、退出等功能模块。 俄 罗 斯 方 块 游 戏游 戏 界 面 区游 戏 控 制 区显 示 玩 家 可 选 操 作显 示 玩 家 操 作 结 果开 始暂 停 、 继 续提 高 等 级更 改 颜 色降 低 等 级退 出停 止重 新 开 始图 3-2 系统功能模块示意图 图 3-3 为游戏界面区模块设计示意图，如图所示，游戏界面区模块可细分为闯进新游戏界面、处理玩家操作、显示玩家操作结果三个功能模块。
