使用Pygame制作“俄罗斯方块”游戏

1. 前言

俄罗斯方块（Tetris） 是一款由方块下落、行消除等核心规则构成的经典益智游戏：

  • 每次从屏幕顶部出现一个随机的方块（由若干小方格组成），玩家可以左右移动或旋转该方块，让它合适地堆叠在底部或其他方块之上。
  • 当某一行被填满时，该行会被消除，并给玩家增加分数。
  • 若方块叠加到顶部无法容纳新的方块，就表示游戏结束。

在本篇中，我们将使用 Python 与 Pygame 来实现一个简化版的俄罗斯方块，主要演示核心流程，帮助你掌握更多 2D 游戏编程的常见技巧。

2. 开发环境

  1. Python 3.x
  2. Pygame：如果尚未安装，请执行
    pip install pygame
  3. 支持图形界面的桌面操作系统（Windows、macOS 或大部分 Linux）。

3. 游戏思路与要点

俄罗斯方块主要有以下几个关键逻辑点：

  1. 网格与方块

    • 整个游戏区域可被拆分为若干行列（比如 10 列 × 20 行）。
    • 下落的“方块”通常由四个小方格（称为 Tetromino）组成，常见形状有 I、O、T、S、Z、J、L 七种。

  2. 方块的移动和旋转

    • 在每帧或固定时间间隔，让方块自动向下移动一次。
    • 监听玩家按键：左右移动、加速下落、旋转方块等。
    • 在方块运动前要检测是否与已有方块发生碰撞或超出边界；若无法移动，则保持在原处。

  3. 行检测与消除

    • 每次放置完一个方块后，需要检查游戏网格中是否有某一行被填满（全部不是空）。
    • 若有满行，则消除该行，并将上方的所有行整体下移相应的行数，为玩家增加分数。

  4. 游戏结束检测

    • 当新的方块在顶部生成时，若该区域已被占满而无法容纳，即表示游戏结束。

  5. 随机性与关卡速度

    • 生成方块形状时，通常随机从七种基本形状中选择。
    • 随着分数的提升，可以让方块下落的速度越来越快，增强挑战性。

4. 完整示例代码

以下代码示例仅实现一个简易版本的俄罗斯方块，展示最核心的逻辑。你可以将其保存为 tetris_game.py 并运行，进一步研究与改进。

import pygame
import sys
import random# 初始化 pygame
pygame.init()# --------------------------
# 配置参数
# --------------------------
CELL_SIZE = 30       # 每个网格的像素大小
COLS = 10            # 游戏区域的列数
ROWS = 20            # 游戏区域的行数WINDOW_WIDTH = CELL_SIZE * COLS
WINDOW_HEIGHT = CELL_SIZE * ROWS
FPS = 30             # 帧率# 颜色
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY  = (128, 128, 128)
RED   = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE  = (0, 0, 255)
CYAN  = (0, 255, 255)
YELLOW = (255, 255, 0)
MAGENTA = (255, 0, 255)
ORANGE  = (255, 165, 0)# 为了区分不同形状，定义一个全局形状/颜色映射
SHAPES_COLORS = [([[1, 1, 1, 1]], CYAN),       # I 形 (1行4列)([[1, 1],[1, 1]], YELLOW),          # O 形 (2行2列)([[0, 1, 0],[1, 1, 1]], MAGENTA),      # T 形([[1, 1, 0],[0, 1, 1]], GREEN),        # S 形([[0, 1, 1],[1, 1, 0]], RED),          # Z 形([[1, 0, 0],[1, 1, 1]], BLUE),         # J 形([[0, 0, 1],[1, 1, 1]], ORANGE)        # L 形
]# 创建窗口
screen = pygame.display.set_mode((WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT))
pygame.display.set_caption("俄罗斯方块 - Pygame")
clock = pygame.time.Clock()# 字体
font = pygame.font.SysFont("arial", 24)# --------------------------
# 游戏网格
# --------------------------
# 用一个 2D 列表保存网格信息：0 表示空，其他表示对应的颜色
grid = [[0] * COLS for _ in range(ROWS)]def draw_text(surface, text, color, x, y):"""在指定位置绘制文字"""label = font.render(text, True, color)surface.blit(label, (x, y))def draw_grid(surface):"""绘制当前网格状态"""for r in range(ROWS):for c in range(COLS):val = grid[r][c]rect = pygame.Rect(c * CELL_SIZE, r * CELL_SIZE, CELL_SIZE, CELL_SIZE)if val == 0:pygame.draw.rect(surface, BLACK, rect, 0)  # 空 -> 绘制黑色背景pygame.draw.rect(surface, GRAY, rect, 1)   # 网格线else:# 如果 val 非 0，则 val 存储的是颜色pygame.draw.rect(surface, val, rect, 0)pygame.draw.rect(surface, GRAY, rect, 1)def check_lines():"""检测并消除已填满的行，返回消除行数"""full_lines = 0for r in range(ROWS):if 0 not in grid[r]:  # 如果这一行没有空格full_lines += 1# 将该行之上的所有行往下移动for rr in range(r, 0, -1):grid[rr] = grid[rr - 1][:]# 最上面那行设为空grid[0] = [0] * COLSreturn full_linesclass Tetromino:"""表示当前下落的方块包含:shape  -> 形状(一个2D list)color  -> 颜色row, col -> 在grid中的坐标(左上角)"""def __init__(self, shape, color):self.shape = shapeself.color = colorself.row = 0self.col = COLS // 2 - len(shape[0]) // 2def width(self):return len(self.shape[0])def height(self):return len(self.shape)def can_move(self, dr, dc):"""判断方块是否能移动dr, dc"""new_row = self.row + drnew_col = self.col + dcfor r in range(self.height()):for c in range(self.width()):if self.shape[r][c] != 0:rr = new_row + rcc = new_col + c# 判断是否越界if rr < 0 or rr >= ROWS or cc < 0 or cc >= COLS:return False# 判断是否和已有方块重叠if grid[rr][cc] != 0:return Falsereturn Truedef move(self, dr, dc):"""执行移动"""if self.can_move(dr, dc):self.row += drself.col += dcreturn Truereturn Falsedef rotate(self):"""顺时针旋转90度先生成新形状，然后判断是否能放置"""rotated = list(zip(*self.shape[::-1]))  # 转置 + 逆序 可实现顺时针旋转new_shape = [list(row) for row in rotated]# 临时保存原 shapeold_shape = self.shapeself.shape = new_shape# 如果旋转后出界或冲突，则恢复原 shapeif not self.can_move(0, 0):self.shape = old_shapedef lock(self):"""当方块无法继续移动后，锁定到网格"""for r in range(self.height()):for c in range(self.width()):if self.shape[r][c] != 0:grid[self.row + r][self.col + c] = self.colordef new_tetromino():"""随机生成一个新的方块对象"""shape, color = random.choice(SHAPES_COLORS)return Tetromino(shape, color)def is_game_over():"""判断顶端是否已堆满"""for c in range(COLS):if grid[0][c] != 0:return Truereturn Falsedef main():current_piece = new_tetromino()next_piece = new_tetromino()fall_time = 0fall_speed = 0.5  # 每0.5秒下落一格score = 0running = Truewhile running:dt = clock.tick(FPS) / 1000  # 以秒为单位的帧间隔fall_time += dt# 1) 事件处理for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:running = Falseelif event.type == pygame.KEYDOWN:if event.key == pygame.K_LEFT:current_piece.move(0, -1)elif event.key == pygame.K_RIGHT:current_piece.move(0, 1)elif event.key == pygame.K_DOWN:# 快速下落current_piece.move(1, 0)elif event.key == pygame.K_UP:# 旋转current_piece.rotate()# 2) 自动下落if fall_time >= fall_speed:if not current_piece.move(1, 0):# 不能再下落 -> 锁定到 gridcurrent_piece.lock()# 检查是否有行被消除lines_cleared = check_lines()score += lines_cleared * 10# 判断游戏是否结束if is_game_over():running = Falseelse:# 生成新的方块current_piece = next_piecenext_piece = new_tetromino()fall_time = 0# 3) 绘制screen.fill(BLACK)draw_grid(screen)# 预先“绘制”当前方块（仅在可见区域内）for r in range(current_piece.height()):for c in range(current_piece.width()):if current_piece.shape[r][c] != 0:rr = current_piece.row + rcc = current_piece.col + cif rr >= 0:rect = pygame.Rect(cc * CELL_SIZE, rr * CELL_SIZE, CELL_SIZE, CELL_SIZE)pygame.draw.rect(screen, current_piece.color, rect, 0)pygame.draw.rect(screen, GRAY, rect, 1)draw_text(screen, f"Score: {score}", WHITE, 10, 10)pygame.display.flip()game_over(screen, score)def game_over(surface, score):"""游戏结束画面"""surface.fill(GRAY)draw_text(surface, "Game Over!", WHITE, WINDOW_WIDTH // 2 - 60, WINDOW_HEIGHT // 2 - 30)draw_text(surface, f"Your Score: {score}", WHITE, WINDOW_WIDTH // 2 - 70, WINDOW_HEIGHT // 2 + 10)pygame.display.flip()pygame.time.wait(3000)pygame.quit()sys.exit()if __name__ == "__main__":main()

核心逻辑解析

  1. grid 用于存储当前游戏区域的状态

    • grid[r][c] == 0 表示空格。
    • 其他值表示已经堆积在那儿的方块颜色（例如 (255,0,0) 对应红色等）。

  2. 方块（Tetromino） 类

    • 通过 shape（2D List）和 color 来描述该方块是什么形状、什么颜色。
    • row, col 表示方块左上角在网格坐标系的位置。
    • move(dr, dc) 会先检测移动后是否出界或与其他方块冲突；若可行再更新位置。
    • rotate() 通过矩阵转置 + 逆序实现顺时针旋转；若旋转后冲突，则恢复原状。
    • lock() 在方块无法下落后，将形状“锁定”到 grid 上。

  3. 行消除

    • check_lines() 判断每一行是否已被填满；若是，则把上方的行依次向下移动，并清空最上面的一行。

  4. 自动下落与输入控制

    • 用一个计时器 fall_time 不断累加帧间隔，达到 fall_speed 时让方块往下移动一次。
    • 监听左右键和上下键，实现左右移动、加速下落与旋转。

  5. 生成和切换方块

    • 每次锁定当前方块后，都从预先生成的 next_piece 切换过来，并随机生成下一个 next_piece。
    • 这样可以在界面显示“下一块”预览（若想添加此功能，只需在界面上额外绘制 next_piece 的形状）。

5. 运行效果

image.png

6. 总结

通过这篇文章，我们用 Python + Pygame 实现了一个简化版的俄罗斯方块。这个项目涵盖了网格管理、方块碰撞与旋转、行检测与消除等常见的游戏逻辑。在此基础上，你完全可以自行改造并添加各种细节与高级功能，让游戏更贴近于真正的 Tetris。

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