俄罗斯方块

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// =============================================================================
// 7种方块的4旋转状态(4位为一行)
static const uint16_t gs_uTetrisTable[7][4] =
{
 { 0x00F0U, 0x2222U, 0x00F0U, 0x2222U }, // I型
 { 0x0072U, 0x0262U, 0x0270U, 0x0232U }, // T型
 { 0x0223U, 0x0074U, 0x0622U, 0x0170U }, // L型
 { 0x0226U, 0x0470U, 0x0322U, 0x0071U }, // J型
 { 0x0063U, 0x0264U, 0x0063U, 0x0264U }, // Z型
 { 0x006CU, 0x0462U, 0x006CU, 0x0462U }, // S型
 { 0x0660U, 0x0660U, 0x0660U, 0x0660U } // O型
};

// =============================================================================
// 初始状态的游戏池
// 每个元素表示游戏池的一行,下标大的是游戏池底部
// 两端各置2个1,底部2全置为1,便于进行碰撞检测
// 这样一来游戏池的宽度为12列
// 如果想要传统的10列,只需多填两个1即可(0xE007),当然显示相关部分也要随之改动
// 当某个元素为0xFFFFU时,说明该行已被填满
// 顶部4行用于给方块,不显示出来
// 再除去底部2行,显示出来的游戏池高度为22行
static const uint16_t gs_uInitialTetrisPool[28] =
{
 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U,
 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U,
 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U,
 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xC003U, 0xFFFFU, 0xFFFFU
};

#define COL_BEGIN 2
#define COL_END 14
#define ROW_BEGIN 4
#define ROW_END 26

// =============================================================================
typedef struct TetrisManager // 这个结构体存储游戏相关数据
{
    uint16_t pool[28]; // 游戏池
    int8_t x; // 当前方块x坐标,此处坐标为方块左上角坐标
    int8_t y; // 当前方块y坐标
    int8_t type[3]; // 当前、下一个和下下一个方块类型
    int8_t orientation[3]; // 当前、下一个和下下一个方块旋转状态
    unsigned score; // 得分
    unsigned erasedCount[4]; // 消行数
    unsigned erasedTotal; // 消行总数
    unsigned tetrisCount[7]; // 各方块数
    unsigned tetrisTotal; // 方块总数
    bool dead; // 挂
} TetrisManager;

// =============================================================================
typedef struct TetrisControl // 这个结构体存储控制相关数据
{
    bool pause; // 暂停
    bool clockwise; // 旋转方向:顺时针为true
    int8_t direction; // 移动方向:0向左移动 1向右移动
    // 游戏池内每格的颜色
    // 由于此版本是彩色的,仅用游戏池数据无法存储颜色信息
    // 当然,如果只实现单色版的,就没必要用这个数组了
    int8_t color[28][16];
} TetrisControl;

HANDLE g_hConsoleOutput; // 控制台输出句柄

// =============================================================================
// 函数声明
// 如果使用全局变量方式实现,就没必要传参了
void initGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 初始化游戏
void restartGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 重新开始游戏
void giveTetris(TetrisManager* manager); // 给一个方块
bool checkCollision(const TetrisManager* manager); // 碰撞检测
void insertTetris(TetrisManager* manager); // 插入方块
void removeTetris(TetrisManager* manager); // 移除方块
void horzMoveTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 水平移动方块
void moveDownTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 向下移动方块
void rotateTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 旋转方块
void dropDownTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 方块直接落地
bool checkErasing(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 消行检测
void keydownControl(TetrisManager* manager, TetrisControl* control, int key); // 键按下
void setPoolColor(const TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 设置颜色
void gotoxyWithFullwidth(short x, short y); // 以全角定位
void printPoolBorder(); // 显示游戏池边界
void printTetrisPool(const TetrisManager* manager, const TetrisControl* control); // 显示游戏池
void printCurrentTetris(const TetrisManager* manager, const TetrisControl* control); // 显示当前方块
void printNextTetris(const TetrisManager* manager); // 显示下一个和下下一个方块
void printScore(const TetrisManager* manager); // 显示得分信息
void runGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control); // 运行游戏
void printPrompting(); // 显示提示信息
bool ifPlayAgain(); // 再来一次

// =============================================================================
// 主函数
int main()
{
    TetrisManager tetrisManager;
    TetrisControl tetrisControl;

    initGame(&tetrisManager, &tetrisControl); // 初始化游戏
    do
    {
        printPrompting(); // 显示提示信息
        printPoolBorder(); // 显示游戏池边界
        runGame(&tetrisManager, &tetrisControl); // 运行游戏
        if (ifPlayAgain()) // 再来一次
        {
            SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0x7);
            system("cls"); // 清屏
            restartGame(&tetrisManager, &tetrisControl); // 重新开始游戏
        }
        else
        {
            break;
        }
    } while (1);
    gotoxyWithFullwidth(0, 0);
    CloseHandle(g_hConsoleOutput);
    return 0;
}

// =============================================================================
// 初始化游戏
void initGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    CONSOLE_CURSOR_INFO cursorInfo = { 1, FALSE }; // 光标信息

    g_hConsoleOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); // 获取控制台输出句柄
    SetConsoleCursorInfo(g_hConsoleOutput, &cursorInfo); // 设置光标隐藏
    SetConsoleTitleA("俄罗斯方块控制台版——By: NEWPLAN");                         // 更改控制台标题

    restartGame(manager, control);
}

// =============================================================================
// 重新开始游戏
void restartGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    memset(manager, 0, sizeof(TetrisManager)); // 全部置0

    // 初始化游戏池
    memcpy(manager->pool, gs_uInitialTetrisPool, sizeof(uint16_t[28]));
    srand((unsigned)time(NULL)); // 设置随机种子

    manager->type[1] = rand() % 7; // 下一个
    manager->orientation[1] = rand() & 3;

    manager->type[2] = rand() % 7; // 下下一个
    manager->orientation[2] = rand() & 3;

    memset(control, 0, sizeof(TetrisControl)); // 全部置0

    giveTetris(manager); // 给下一个方块
    setPoolColor(manager, control); // 设置颜色
}

// =============================================================================
// 给一个方块
void giveTetris(TetrisManager* manager)
{
    uint16_t tetris;

    manager->type[0] = manager->type[1]; // 下一个方块置为当前
    manager->orientation[0] = manager->orientation[1];

    manager->type[1] = manager->type[2];// 下下一个置方块为下一个
    manager->orientation[1] = manager->orientation[2];

    manager->type[2] = rand() % 7;// 随机生成下下一个方块
    manager->orientation[2] = rand() & 3;

    tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[0]][manager->orientation[0]]; // 当前方块

    // 设置当前方块y坐标,保证刚给出时只显示方块最下面一行
    // 这种实现使得玩家可以以很快的速度将方块落在不显示出来的顶部4行内
    if (tetris & 0xF000)
    {
        manager->y = 0;
    }
    else
    {
        manager->y = (tetris & 0xFF00) ? 1 : 2;
    }
    manager->x = 6; // 设置当前方块x坐标

    if (checkCollision(manager)) // 检测到碰撞
    {
        manager->dead = true; // 标记游戏结束
    }
    else // 未检测到碰撞
    {
        insertTetris(manager); // 将当前方块加入游戏池
    }

    ++manager->tetrisTotal; // 方块总数
    ++manager->tetrisCount[manager->type[0]]; // 相应方块数

    printNextTetris(manager); // 显示下一个方块
    printScore(manager); // 显示得分信息
}

// =============================================================================
// 碰撞检测
bool checkCollision(const TetrisManager* manager)
{
    // 当前方块
    uint16_t tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[0]][manager->orientation[0]];
    uint16_t dest = 0;

    // 获取当前方块在游戏池中的区域:
    // 游戏池坐标x y处小方格信息,按低到高存放在16位无符号数中
    dest |= (((manager->pool[manager->y + 0] >> manager->x) << 0x0) & 0x000F);
    dest |= (((manager->pool[manager->y + 1] >> manager->x) << 0x4) & 0x00F0);
    dest |= (((manager->pool[manager->y + 2] >> manager->x) << 0x8) & 0x0F00);
    dest |= (((manager->pool[manager->y + 3] >> manager->x) << 0xC) & 0xF000);

    // 若当前方块与目标区域存在重叠(碰撞),则位与的结果不为0
    return ((dest & tetris) != 0);
}

// =============================================================================
// 插入方块
void insertTetris(TetrisManager* manager)
{
    // 当前方块
    uint16_t tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[0]][manager->orientation[0]];

    // 当前方块每4位取出,位或到游戏池相应位置,即完成插入方块
    manager->pool[manager->y + 0] |= (((tetris >> 0x0) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 1] |= (((tetris >> 0x4) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 2] |= (((tetris >> 0x8) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 3] |= (((tetris >> 0xC) & 0x000F) << manager->x);
}

// =============================================================================
// 移除方块
void removeTetris(TetrisManager* manager)
{
    // 当前方块
    uint16_t tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[0]][manager->orientation[0]];

    // 当前方块每4位取出,按位取反后位与到游戏池相应位置,即完成移除方块
    manager->pool[manager->y + 0] &= ~(((tetris >> 0x0) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 1] &= ~(((tetris >> 0x4) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 2] &= ~(((tetris >> 0x8) & 0x000F) << manager->x);
    manager->pool[manager->y + 3] &= ~(((tetris >> 0xC) & 0x000F) << manager->x);
}

// =============================================================================
// 设置颜色
void setPoolColor(const TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    // 由于显示游戏池时,先要在游戏池里判断某一方格有方块才显示相应方格的颜色
    // 这里只作设置即可,没必要清除
    // 当移动方块或给一个方块时调用

    int8_t i, x, y;

    // 当前方块
    uint16_t tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[0]][manager->orientation[0]];

    for (i = 0; i < 16; ++i)
    {
        y = (i >> 2) + manager->y; // 待设置的列
        if (y > ROW_END) // 超过底部限制
        {
            break;
        }
        x = (i & 3) + manager->x; // 待设置的行
        if ((tetris >> i) & 1) // 检测的到小方格属于当前方块区域
        {
            control->color[y][x] = (manager->type[0] | 8); // 设置颜色
        }
    }
}

// =============================================================================
// 旋转方块
void rotateTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    int8_t ori = manager->orientation[0]; // 记录原旋转状态

    removeTetris(manager); // 移走当前方块

    // 顺/逆时针旋转
    manager->orientation[0] = (control->clockwise) ? ((ori + 1) & 3) : ((ori + 3) & 3);

    if (checkCollision(manager)) // 检测到碰撞
    {
        manager->orientation[0] = ori; // 恢复为原旋转状态
        insertTetris(manager); // 放入当前方块。由于状态没改变,不需要设置颜色
    }
    else
    {
        insertTetris(manager); // 放入当前方块
        setPoolColor(manager, control); // 设置颜色
        printCurrentTetris(manager, control); // 显示当前方块
    }
}

// =============================================================================
// 水平移动方块
void horzMoveTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    int x = manager->x; // 记录原列位置

    removeTetris(manager); // 移走当前方块
    control->direction == 0 ? (--manager->x) : (++manager->x); // 左/右移动

    if (checkCollision(manager)) // 检测到碰撞
    {
        manager->x = x; // 恢复为原列位置
        insertTetris(manager); // 放入当前方块。由于位置没改变,不需要设置颜色
    }
    else
    {
        insertTetris(manager); // 放入当前方块
        setPoolColor(manager, control); // 设置颜色
        printCurrentTetris(manager, control); // 显示当前方块
    }
}

// =============================================================================
// 向下移动方块
void moveDownTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    int8_t y = manager->y; // 记录原行位置

    removeTetris(manager); // 移走当前方块
    ++manager->y; // 向下移动

    if (checkCollision(manager)) // 检测到碰撞
    {
        manager->y = y; // 恢复为原行位置
        insertTetris(manager); // 放入当前方块。由于位置没改变,不需要设置颜色
        if (checkErasing(manager, control)) // 检测到消行
        {
            printTetrisPool(manager, control); // 显示游戏池
        }
    }
    else
    {
        insertTetris(manager); // 放入当前方块
        setPoolColor(manager, control); // 设置颜色
        printCurrentTetris(manager, control); // 显示当前方块
    }
}

// =============================================================================
// 方块直接落地
void dropDownTetris(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    removeTetris(manager); // 移走当前方块
    for (; manager->y < ROW_END; ++manager->y) // 从上往下
    {
        if (checkCollision(manager)) // 检测到碰撞
        {
            break;
        }
    }
    --manager->y; // 上移一格当然没有碰撞

    insertTetris(manager); // 放入当前方块
    setPoolColor(manager, control); // 设置颜色

    checkErasing(manager, control); // 检测消行
    printTetrisPool(manager, control); // 显示游戏池
}

// =============================================================================
// 消行检测
bool checkErasing(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    static const unsigned scores[5] = { 0, 10, 30, 90, 150 }; // 消行得分
    int8_t count = 0;
    int8_t k = 0, y = manager->y + 3; // 从下往上检测

    do
    {
        if (y < ROW_END && manager->pool[y] == 0xFFFFU) // 有效区域内且一行已填满
        {
            ++count;
            // 消除一行方块
            memmove(manager->pool + 1, manager->pool, sizeof(uint16_t) * y);
            // 颜色数组的元素随之移动
            memmove(control->color[1], control->color[0], sizeof(int8_t[16]) * y);
        }
        else
        {
            --y;
            ++k;
        }
    } while (y >= manager->y && k < 4);

    manager->erasedTotal += count; // 消行总数
    manager->score += scores[count]; // 得分

    if (count > 0)
    {
        ++manager->erasedCount[count - 1]; // 消行
    }

    giveTetris(manager); // 给下一个方块
    setPoolColor(manager, control); // 设置颜色

    return (count > 0);
}

// =============================================================================
// 键按下
void keydownControl(TetrisManager* manager, TetrisControl* control, int key)
{
    if (key == 13) // 暂停/解除暂停
    {
        control->pause = !control->pause;
    }

    if (control->pause) // 暂停状态,不作处理
    {
        return;
    }

    switch (key)
    {
    case 'w': case 'W': case '8': case 72: // 上
        control->clockwise = true; // 顺时针旋转
        rotateTetris(manager, control); // 旋转方块
        break;
    case 'a': case 'A': case '4': case 75: // 左
        control->direction = 0; // 向左移动
        horzMoveTetris(manager, control); // 水平移动方块
        break;
    case 'd': case 'D': case '6': case 77: // 右
        control->direction = 1; // 向右移动
        horzMoveTetris(manager, control); // 水平移动方块
        break;
    case 's': case 'S': case '2': case 80: // 下
        moveDownTetris(manager, control); // 向下移动方块
        break;
    case ' ': // 直接落地
        dropDownTetris(manager, control);
        break;
    case '0': // 反转
        control->clockwise = false; // 逆时针旋转
        rotateTetris(manager, control); // 旋转方块
        break;
    default:
        break;
    }
}

// =============================================================================
// 以全角定位
void gotoxyWithFullwidth(short x, short y)
{
    static COORD cd;

    cd.X = (short)(x << 1);
    cd.Y = y;
    SetConsoleCursorPosition(g_hConsoleOutput, cd);
}

// =============================================================================
// 显示游戏池边界
void printPoolBorder()
{
    int8_t y;

    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0xF0);
    for (y = ROW_BEGIN; y < ROW_END; ++y) // 不显示顶部4行和底部2行
    {
        gotoxyWithFullwidth(10, y - 3);
        printf("%2s", "");
        gotoxyWithFullwidth(23, y - 3);
        printf("%2s", "");
    }

    gotoxyWithFullwidth(10, y - 3); // 底部边界
    printf("%28s", "");
}

// 定位到游戏池中的方格
#define gotoxyInPool(x, y) gotoxyWithFullwidth(x + 9, y - 3)

// =============================================================================
// 显示游戏池
void printTetrisPool(const TetrisManager* manager, const TetrisControl* control)
{
    int8_t x, y;

    for (y = ROW_BEGIN; y < ROW_END; ++y) // 不显示顶部4行和底部2行
    {
        gotoxyInPool(2, y); // 定点到游戏池中的方格
        for (x = COL_BEGIN; x < COL_END; ++x) // 不显示左右边界
        {
            if ((manager->pool[y] >> x) & 1) // 游戏池该方格有方块
            {
                // 用相应颜色,显示一个实心方块
                SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, control->color[y][x]);
                printf("■");
            }
            else // 没有方块,显示空白
            {
                SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0);
                printf("%2s", "");
            }
        }
    }
}

// =============================================================================
// 显示当前方块
void printCurrentTetris(const TetrisManager* manager, const TetrisControl* control)
{
    int8_t x, y;

    // 显示当前方块是在移动后调用的,为擦去移动前的方块,需要扩展显示区域
    // 由于不可能向上移动,故不需要向下扩展
    y = (manager->y > ROW_BEGIN) ? (manager->y - 1) : ROW_BEGIN; // 向上扩展一格
    for (; y < ROW_END && y < manager->y + 4; ++y)
    {
        x = (manager->x > COL_BEGIN) ? (manager->x - 1) : COL_BEGIN; // 向左扩展一格
        for (; x < COL_END && x < manager->x + 5; ++x) // 向右扩展一格
        {
            gotoxyInPool(x, y); // 定点到游戏池中的方格
            if ((manager->pool[y] >> x) & 1) // 游戏池该方格有方块
            {
                // 用相应颜色,显示一个实心方块
                SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, control->color[y][x]);
                printf("■");
            }
            else // 没有方块,显示空白
            {
                SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0);
                printf("%2s", "");
            }
        }
    }
}

// =============================================================================
// 显示下一个和下下一个方块
void printNextTetris(const TetrisManager* manager)
{
    int8_t i;
    uint16_t tetris;

    // 边框
    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0xF);
    gotoxyWithFullwidth(26, 1);
    printf("┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┓");
    gotoxyWithFullwidth(26, 2);
    printf("┃%8s ┃%8s ┃", "", "");
    gotoxyWithFullwidth(26, 3);
    printf("┃%8s ┃%8s ┃", "", "");
    gotoxyWithFullwidth(26, 4);
    printf("┃%8s ┃%8s ┃", "", "");
    gotoxyWithFullwidth(26, 5);
    printf("┃%8s ┃%8s ┃", "", "");
    gotoxyWithFullwidth(26, 6);
    printf("┗━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┛");

    // 下一个,用相应颜色显示
    tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[1]][manager->orientation[1]];
    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, manager->type[1] | 8);
    for (i = 0; i < 16; ++i)
    {
        gotoxyWithFullwidth((i & 3) + 27, (i >> 2) + 2);
        ((tetris >> i) & 1) ? printf("■") : printf("%2s", "");
    }

    // 下下一个,不显示彩色
    tetris = gs_uTetrisTable[manager->type[2]][manager->orientation[2]];
    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 8);
    for (i = 0; i < 16; ++i)
    {
        gotoxyWithFullwidth((i & 3) + 32, (i >> 2) + 2);
        ((tetris >> i) & 1) ? printf("■") : printf("%2s", "");
    }
}

// =============================================================================
// 显示得分信息
void printScore(const TetrisManager* manager)
{
    static const char* tetrisName = "ITLJZSO";
    int8_t i;

    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0xE);

    gotoxyWithFullwidth(1, 2);
    printf("■ 得分:%u", manager->score);

    gotoxyWithFullwidth(1, 6);
    printf("■ 消行总数:%u", manager->erasedTotal);
    for (i = 0; i < 4; ++i)
    {
        gotoxyWithFullwidth(2, 8 + i);
        printf("□ 消%d:%u", i + 1, manager->erasedCount[i]);
    }

    gotoxyWithFullwidth(1, 15);
    printf("■ 方块总数:%u", manager->tetrisTotal);

    for (i = 0; i < 7; ++i)
    {
        gotoxyWithFullwidth(2, 17 + i);
        printf("□ %c形:%u", tetrisName[i], manager->tetrisCount[i]);
    }
}

// =============================================================================
// 显示提示信息
void printPrompting()
{
    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0xB);
    gotoxyWithFullwidth(26, 10);
    printf("■ 控制:");
    gotoxyWithFullwidth(27, 12);
    printf("□ 向左移动:← A 4");
    gotoxyWithFullwidth(27, 13);
    printf("□ 向右移动:→ D 6");
    gotoxyWithFullwidth(27, 14);
    printf("□ 向下移动:↓ S 2");
    gotoxyWithFullwidth(27, 15);
    printf("□ 顺时针转:↑ W 8");
    gotoxyWithFullwidth(27, 16);
    printf("□ 逆时针转:0");
    gotoxyWithFullwidth(27, 17);
    printf("□ 直接落地:空格");
    gotoxyWithFullwidth(27, 18);
    printf("□ 暂停游戏:回车");
    gotoxyWithFullwidth(26, 23);
    printf("■ By: 小组名称");
}

// =============================================================================
// 运行游戏
void runGame(TetrisManager* manager, TetrisControl* control)
{
    clock_t clockLast, clockNow;

    clockLast = clock(); // 计时
    printTetrisPool(manager, control); // 显示游戏池

    while (!manager->dead) // 没挂
    {
        while (_kbhit()) // 有键按下
        {
            keydownControl(manager, control, _getch()); // 处理按键
        }

        if (!control->pause) // 未暂停
        {
            clockNow = clock(); // 计时
            // 两次记时的间隔超过0.45秒
            if (clockNow - clockLast > 0.45F * CLOCKS_PER_SEC)
            {
                clockLast = clockNow;
                keydownControl(manager, control, 80); // 方块往下移
            }
        }
    }
}

// =============================================================================
// 再来一次
bool ifPlayAgain()
{
    int ch;

    SetConsoleTextAttribute(g_hConsoleOutput, 0xF0);
    gotoxyWithFullwidth(15, 10);
    printf("游戏结束");
    gotoxyWithFullwidth(13, 11);
    printf("按Y重玩,按N退出");

    do
    {
        ch = _getch();
        if (ch == 'Y' || ch == 'y')
        {
            return true;
        }
        else if (ch == 'N' || ch == 'n')
        {
            return false;
        }
    } while (1);
}

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