c++课程大作业，基于c++与QT的俄罗斯方块游戏源代码+项目文档，支持多玩家存档的切换，任意游戏记录的读取和保存

# 基于Qt与C++的俄罗斯方块游戏 作者：GoldenSea ## 问题描述 俄罗斯方块是一款经典的益智游戏，由俄罗斯的游戏设计师阿列克谢·帕吉特诺夫于 1984 年发明，很快风靡全球。这款游戏的游戏玩法非常简单，主要是要玩家控制四种由方块组成的不同形状的方块，让它们从游戏界面的顶部往下落，落到底部前组成一条完整的横向线。玩家可以操纵方块的旋转和移动，以使方块组成的横向线不断积累。如果积累的方块超出了游戏界面，游戏就会结束。 本项目利用Qt和C++复现了这一经典游戏，并且给予用户极大的自定义权限。支持设置棋盘大小，方块颜色，游戏音乐，下落速度，游戏键位等多种配置。支持多玩家存档的切换，任意游戏记录的读取和保存。提供游戏介绍页面，和排行榜功能，使用了独特的PTT(潜力值)积分算法以确保计分合理性。独创的日/夜间模式切换能够让游戏画面更加美观。 ## 系统设计说明 ### 数据结构说明 接下来将从窗口，游戏，存档三方面介绍数据结构 #### 窗口数据结构： - 本软件共有5个窗口，主窗口，游戏窗口，设置窗口，加载游戏窗口，排行榜窗口，均继承 **QWidget** 类。主窗口场景创建指向剩下四个场景的指针，并且承担各个页面切换和数据交换的职能。 #### 游戏数据结构： 1. 对主体游戏而言，方块类 **Block** 是所有骨牌的抽象基类，包含骨牌的中心位置，颜色代号，各方块坐标等属性。其子类如BlockL，BlockO等七个具体方块**继承**Block并重写其构造函数，用来不同地初始化骨牌四个方块坐标。在游戏中，由基类指针Block*指向不同的子类以实现**多态**。 2. 棋盘类 **Checkerboard** 内含一个二维的QVector<QVector<int>>类型数组，用来显示“空白块”(int 0) “固定块”(int 9)和七种“移动块”(int 1-7)在游戏板上的情况，包含棋盘长宽的初始化和调整，固定块和移动块的清除，调整，刷新等行为。 3. 游戏管理类 **Gamemanager** 提供了一系列检测游戏状态的方法，如判断方块是否能移动，棋盘是否能消除，通过PTT算法计算积分增加的数字等。 #### 存档数据结构： 1. 本游戏的存档树状结构如下图所示： ```mermaid graph TD A[All_Users] --> B((User1)) A --> C((User2)) A --> D((...)) B((User1)) --> H(Record1) B --> I(Record2) B --> J(...) ``` 2. 每一次游戏被称为一次 **记录** (Record)，其中存储着ID，世界，棋盘数组，当前块和下一个块数据，游戏是否结束，分数等数据，以结构体存储。 3. 同一个玩家的多个 **记录** 可以组成一份 **用户存档** ，由QVector<Record>存储记录数据，其中额外记录了玩家的名字，ID信息 4. 多个玩家的 **用户存档** 组成了本游戏的 **存档文件** ，该文件以JSON格式保存所有数据至用户的本地目录下，由全局变量存档管理者（ProfileManager）进行管理 ### 任务功能说明 本程序实现了任务书中所有功能，并且创新设计了部分功能。 #### 基本要求： 1.本程序采用面向对象的思想实现，对于方块类使用了继承和多态的思想（详见游戏数据结构）。**类设计图** 如下：  本程序的类设计主要分为四部分，游戏部分，存档部分，场景部分与自定义控件。对游戏部分，Block和Checkerboard记录了方块与棋盘的物理属性与行为，Game Manager对其进行管理，并且判定游戏胜负问题与积分计算。场景部分管理不同的场景，存档部分负责游戏的存读档（详见存档数据结构），自定义控件封装了部分接口，用来更便利的设计设置界面。 #### 任务一（全部完成）： 得益于Qt方便的UI设计功能，游戏提供了友好的操作界面。在棋盘顶部能够随机产生各种方块，并通过右侧的预告板提前预告给玩家。共设置了7种不同的方块类型。 方块能自动下降，也可以手动加速下落。能通过键盘控制方块的移动和旋转并摆放在合适的位置，对于不同的棋盘大小，不会出现数组越界或者方块重叠等漏洞。当底部有被方块填满的行后，要能够及时消去对应的方块。 游戏流程图如下：  ### 创新点 - 可以看到，在游戏顶部有一条【警示红线】，当方块接近顶部时，警示线会被高亮以提示用户。 - 方块消除的计分算法并非是简单的消除行数*10，为了鼓励用户连续消除多行，积分算法如下。 $$ 游戏分数 = \sum_{i=1}^{消除次数} {5}{n(n-1)} $$ 其中n为第i次消除的行数。当用户消除1行，只能得到10分，但连续消除4行，则可以得到100分。鼓励用户连续消除多行。 #### 任务二（全部完成）： 1. 本程序支持临时暂停与恢复游戏。 2. 本程序能够保存多玩家游戏进度，并能够从上次存档中恢复游戏。 ### 创新点 - 本游戏在启动时，会自动在本地创建 **Json文件** (/profile.json)存储多玩家游戏进度，通过设置界面可以选择任意用户存档，在游戏加载界面可以加载该用户 **任意一次未结束的游戏记录** （点击返回按钮时提醒用户是否保存）。在本地存储的Json文件格式如下： ```JSON [ { "id": 0, "name": "admin", "record": [ { "checkerboard": [] //省略 "gamespeed": 70, "id": 0, "isGameOver": false, "nextblock": 1, "presentblock": 6, "score": 10, "time": "2023-07-10 18:16:26" } ] } ] ``` 该存档功能具体实现详见 *存档数据结构* #### 任务三（全部完成）： 1.本程序可以自定义游戏参数，如棋盘长宽，下落速度等。（当读取存档时，其仍然沿用该存档的游戏参数）以下是部分游戏设置场景。 2．本游戏可以用合理的方式计算分数，出具排行榜。 ### 创新点 - 本游戏的用户排行榜，排名依据并不是简单的使用各次游戏分数之和，或者最高分数，考虑到不同棋盘长宽，不同下落速度对游戏难度的综合影响，本游戏采取了PTT分数计算法（仿音乐游戏Arcaea）。 - 普遍认为，棋盘越“瘦高”越简单，越“矮胖”越困难，游戏速度越快越难。因此，用户的PTT（潜力值）从最近的30次游戏计算而来，计算公式如下。 $$ 用户潜力值Ptt = \sum_{i=1}^{30} {(游戏分数+100)(游戏速度)\frac{(棋盘宽度)^2}{棋盘高度}} $$ 通过`UserProfile::getProfilePTT()`计算不同用户的潜力值，给出游戏排行榜（最多显示靠前的4名用户）。 #### 任务四（绝大部分完成，部分内容有增删）： 1. 本程序可以在主界面显示游戏规则简介，可以选择方块样式和切换背景，可播放与切换背景音乐，支持任意按键设置与快捷键设置；恢复默认设置；删除存档。 2. 设置界面主要分为四个板块：通用，图像，键盘，存档。 3. 图像界面，能够提供方块颜色的预览和设置，并且能够给出颜色的RGB代号，当颜色过暗，则为白色字体，否则为黑色。具体设置调用了QColorDialog进行颜色选择。 4. 键位设置，设置了相关函数以判断键位是否重复，若重复则会给出提醒。 5. 删除存档时，若只剩下**最后一个用户**，或者**清空存档**时，会强制用户创建一个新用户，不会出现“空用户”情况。同时该页面上方和加载游戏页面会实时显示当前用户。 ### 创新点 - 本程序在切换背景时，创新性地开发了【�