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1. 引言

本设计文档旨在详细规划基于C语言开发的俄罗斯方块游戏的整体架构、功能模块以及具体实现步骤。这款游戏将通过控制下落的几何形状方块，以填充和消除行的方式进行，旨在提供用户友好的界面与流畅的游戏体验。

2. 需求分析

- 核心元素

  - 方块（Tetromino）：由4个单元格组成的不同形状的方块。
  - 游戏区域（Playfield）：固定大小的二维矩阵，用于放置和旋转方块。
  - 下落系统（Falling System）：控制方块从顶部逐渐下降。
  - 消行机制（Line Clearing）：当一行填满时消除该行并计算分数。
  - 随机生成器（Randomizer）：决定下一个出现的方块类型。
  - 用户输入处理（Input Handling）：接收玩家对方向、旋转和速度控制的指令。

数据结构示例：

- Tetromino {char shape[4][4], int rotation, Position position}
- Playfield {char grid[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]}
- struct Position {int x, int y}

3. 功能模块设计与划分

- 初始化模块（Initialization Module）

   - 设置游戏窗口尺寸、颜色方案和基础布局。
   - 初始化游戏区域为空矩阵。
   - 创建首个待下落的方块，并初始化下一个方块队列。
   - 设定默认的下落速度和得分参数。

void init_game(int window_width, int window_height) {// 创建游戏窗口并设置颜色方案setup_window(window_width, window_height);set_colors(BACKGROUND_COLOR, GRID_COLOR, ACTIVE_TETROMINO_COLOR, NEXT_TETROMINO_COLOR);// 初始化游戏区域和得分initialize_playfield();score = 0;// 创建方块队列TetrominoQueue* queue = malloc(sizeof(TetrominoQueue));queue->size = QUEUE_SIZE;queue->head = generate_initial_tetrominos(queue->size);// 设置当前和下一个待落下的方块current_tetromino = dequeue_tetromino(queue);next_tetromino_queue = queue;// 设置初始下落速度set_fall_speed(DEFAULT_SPEED);
}// 示例函数实现：
Tetromino* generate_initial_tetrominos(int size) {// 随机生成一定数量的不同类型的方块，并将其放入队列中...
}Tetromino* dequeue_tetromino(TetrominoQueue* queue) {// 从队列头部移除并返回一个方块...
}

- 绘图模块（Rendering Module）

   - 渲染游戏区域、当前方块、下一方块预览区及分数信息。
   - 更新方块的位置显示，确保动画效果。

void render_game(Tetromino* current, TetrominoQueue* next_queue, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH], int score) {// 清屏clear_screen();// 绘制游戏区域draw_grid(playfield);// 绘制当前方块及其阴影效果draw_current_tetromino(current);draw_shadow(current, playfield);// 绘制下一个方块预览区draw_next_tetromino(next_queue);// 绘制分数和其他游戏状态信息draw_score(score);draw_level_and_lines_cleared(...);draw_game_status_message(...);// 刷新显示refresh_display();
}// 示例函数实现：
void draw_grid(char grid[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {// 根据二维矩阵绘制游戏区域的格子...
}void draw_shadow(Tetromino* tetromino, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {// 绘制当前方块可能下落位置的阴影...
}

- 逻辑处理模块（Game Logic Module）

   - 控制方块的下落、暂停、加速以及软着陆后的锁定。
   - 处理方块旋转和移动。
   - 检查碰撞情况，包括边界、已存在的方块和地面。
   - 实现消行逻辑并更新分数。

void update_game_logic(Tetromino* current, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {// 处理方块自然下降if (move_tetromino_down(current, playfield)) {lock_tetromino(current, playfield);check_lines_to_clear(playfield, &score);}// 处理玩家输入direction_t input = handle_input();if (process_input(input, current, playfield)) {check_collision(current, playfield);}// 检查是否需要生成新的方块if (is_tetromino_locked(current)) {generate_new_tetromino_if_needed(playfield, next_tetromino_queue);}
}// 示例函数实现：
bool move_tetromino_down(Tetromino* tetromino, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {// 尝试将方块向下移动一格，若无法移动则返回true...
}bool process_input(direction_t input, Tetromino* tetromino, char playfield[GRID_HEIGHT][GRID_WIDTH]) {// 根据输入执行旋转或平移操作，若成功则返回true...
}

- 输入处理模块（Input Handling Module）

   - 监听键盘事件，响应玩家对于方块操作的命令。

direction_t handle_input() {// 使用键盘监听函数获取用户输入// 返回代表方向（左、右、旋转、快速降落等）的枚举值...
}

- 游戏循环模块（Game Loop Module）

   - 构建主游戏循环，负责接收输入、更新逻辑、渲染画面，并检查游戏状态（如是否结束）。

while (game_is_running) {direction_t input = handle_input();update_game_logic(current_tetromino, playfield);render_game(current_tetromino, next_tetromino_queue, playfield, score);manage_fall_speed(&current_speed);check_game_over(playfield);sleep_ms(current_speed); // 控制方块下落速度
}

4. 总结

此设计文档提供了构建俄罗斯方块游戏所需的关键模块定义及其交互方式，涵盖了从游戏启动到结束全过程中的所有重要功能点。开发者应依据文档内容细化各个模块的内部算法和实现细节，确保代码的可读性和可维护性，并优化性能，最终完成一款高质量、符合经典规则的俄罗斯方块游戏。