java毕业论文-基于Java俄罗斯方块的设计

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1、目录3摘 要3前言3第一章 概述411 Java程序简介412 java语言特点513 游戏的开发工具6第二章 可行性研究72.1 设计目的72.2 可行性研究前提72.3 可行性分析8第三章 总体设计83.1 数据结构的分析83.2 主要类及其功能10第四章 代码设计11第五章 调试运行185.1 调试185.2 功能测试19小结23致谢23参考文献24摘 要俄罗斯方块是个老幼皆宜的小游戏，它实现由四块正方形的色块组成，然后存储在一个数组的四个元素中，计算机随机产生不同七种类型的方块，根据计算机时钟控制它在一定的时间不停的产生，用户根据键盘的四个方向键控制翻转、向左、向右和向下操作，控制键的

2、实现是由键盘的方向键的消息函数实现。然后程序根据这七种方块堆叠成各种不同的模型。关键词俄罗斯方块，java，算法，数组，方块前言俄罗斯方块是一款风行全球的电视游戏机和掌上游戏机游戏，它曾经造成的轰动与造成的经济价值可以说是游戏史上的一件大事。这款游戏最初是由苏联的游戏制作人Alex Pajitnov制作的，它看似简单但却变化无穷，令人上瘾。相信大多数用户都还记得为它痴迷得茶不思饭不想的那个俄罗斯方块时代。究其历史，俄罗斯方块最早还是出现在PC机上，而我国的用户都是通过红白机了解、喜欢上它的。现在又重新掀起这股让人沉迷的俄罗斯方块风潮，它的规那么简单，容易上手，且游戏过程变化无穷，使用户既能感受

3、到游戏中的乐趣，也给用户提供了一个展现自己高超技艺的场所。俄罗斯方块是个老幼皆宜的小游戏，在游戏设计界就好比高深武功的入门起手式。无数人进入游戏编程的世界都是从编写俄罗斯方块游戏开始的，因为这既是一个检验RAD开发工具的好方法，也是检验一个人对开发语言、环境和根本数据结构知识熟练程度的便捷途径。这次练习的是在sun 公司的jdk平台上生成俄罗斯方块游戏。当完成时，觉得自己在不知不觉中已跨入了它的大门。使用JAVA几乎可以做出一切东西来，从即时战略到三维RPG游戏。当然还有各种应用软件了。如果要开发出更复杂的游戏，就还需要学习更多的东西，为了提高显示速度，需要使用DirectX，为了制作3D图像

4、，又要使用Direct3D。由于游戏的流程和内部原理很复杂，所以需要学习数据结构、图形学、操作系统 学习这么多专业知识需要很大的努力，不过我心中有一个梦想，那么再难的目标也能实现。“千里之行，始于足下，尤其是在迈出了俄罗斯方块的第一步之后，实际上，已经走进了软件开发，尤其是游戏开发的大门，前面的世界是美丽多彩而又充满挑战的。 第一章 概述 11 Java程序简介java语言诞生于20世纪90年代初，是由sun公司推出的一种面向对象的新兴网络编程语言，其强大的网络功能是其它编程语言难以比较的。 Java语言特别适合开发Internet应用程序，已成为当前编写网络程序的首选工具之一。由于java程

5、序具有不依赖于机器结构、与平台五官、可靠性高、平安稳定和支持多线程等特点，因此在当今计算机网络中占据关键性的地位。 按照程序的执行方式，程序设计语言分为编译执行和解释执行两类例如，C语言是编译执行的程序设计语言，Java语言是解释执行的程序设计语言。编译执行程序的方式是，将编好的程序源代码通过专门的工具软件编译程序编译成目标代码，再转换成机器代码即可执行程序，然后有计算机直接运行机器代码，实现程序的功能。编译执行的程序与机器之间存在一定的依赖性，在一个系统可以运行的程序到另一个系统不一定能够运行。解释执行程序的方式是，当运行程序时，由解释程序对源程序读入一句、解释一句，并执行一句。解释执行程序

6、并不是需要将程序源代码转换成执行程序。这样的语言与机器的相关性小，但运行的速度较慢。Java程序的执行方式是，首先将Java源程序编译成字节码Byte-Code文件，再由解释器对字节码文件进行解释执行。Java程序的这种执行方式不方便提高运行速度，而且使程序的运行不依赖于机器的结构，从而使Java应用软件可以方便地在网络上的不同机器中进行移植，能够在任何环境的计算机系统上运行，这正是JAVA成为网络编程语言的原因。12 java语言特点 Java语言有下面一些特点 :简单、面向对象、分布性、稳定性、平安性、体系结构中立、可移植性、解释执行、高性能、多线程以及动态性。 1.简单性 Java语言是

7、一种面向对象的语言 ,它通过提供最根本的方法来完成指定的任务 ,只需理解一些根本的概念 ,就可以用它编写出适合于各种情况的应用程序。 Java略去了运算符重载、多重继承等模糊的概念 ,并且通过实现自动垃圾收集大大简化了程序设计者的内存管理工作。另外 ,Java也适合于在小型机上运行 ,它的根本解释器及类的支持只有 40KB左右 ,加上标准类库和线程的支持也只有 215KB左右。库和线程的支持也只有 215KB左右。 2.面向对象 Java语言的设计集中于对象及其接口 ,它提供了简单的类机制以及动态的接口模型。对象中封装了它的状态变量以及相应的方法 ,实现了模块化和信息隐藏 ;而类那么提供了一类

8、对象的原型 ,并且通过继承机制 ,子类可以使用父类所提供的方法 ,实现了代码的复用。 3.分布性 Java是面向网络的语言。通过它提供的类库可以处理 TCP/IP协议 ,用户可以通过 URL地址在网络上很方便地访问其它对象。 4.稳定性 Java在编译和运行程序时 ,都要对可能出现的问题进行检查 ,以消除错误的产生。它提供自动垃圾收集来进行内存管理 ,防止程序员在管理内存时容易产生的错误。通过集成的面向对象的例外处理机制 ,在编译时,Java提示出可能出现但未被处理的例外 ,帮助程序员正确地进行选择以防止系统的崩溃。另外,Java在编译时还可捕获类型声明中的许多常见错误 ,防止动态运行时不匹配

9、问题的出现。 5.平安性 用于网络、分布环境下的 Java必须要防止病毒的入侵。 Java不支持指针,一切对内存的访问都必须通过对象的实例变量来实现 ,这样就防止程序员使用特洛伊 木马等欺骗手段访问对象的私有成员 ,同时也防止了指针操作中容易产生的错误。 6.体系结构中立 Java解释器生成与体系结构无关的字节码指令 ,只要安装了 Java运行时系统 ,Java程序就可在任意的处理器上运行。这些字节码指令对应于 Java虚拟机中的表示 ,Java解释器得到字节码后 ,对它进行转换 ,使之能够在不同的平台运行。 7.可移植性 与平台无关的特性使 Java程序可以方便地被移植到网络上的不同机器。同

10、时 ,Java的类库中也实现了与不同平台的接口 ,使这些类库可以移植。另外,Java编译器是由 Java语言实现的 ,Java运行时系统由标准 C实现 ,这使得Java系统本身也具有可移植性。 8.解释执行 Java解释器直接对 Java字节码进行解释执行。字节码本身携带了许多编译时信息 ,使得连接过程更加简单。 9.高性能 和其它解释执行的语言如 BASIC、 TCL不同 ,Java字节码的设计使之能很容易地直接转换成对应于特定CPU的机器码 ,从而得到较高的性能。 10.多线程 多线程机制使应用程序能够并行执行 ,而且同步机制保证了对共享数据的正确操作。通过使用多线程 ,程序设计者可以分别

11、用不同的线程完成特定的行为 ,而不需要采用全局的事件循环机制 ,这样就很容易地实现网络上的实时交互行为。 11.动态性 Java的设计使它适合于一个不断开展的环境。在类库中可以自由地参加新的方法和实例变量而不会影响用户程序的执行。并且 Java通过接口来支持多重继承 ,使之比严格的类继承具有更灵活的方式和扩展性。13 游戏的开发工具Java程序的开发工具有很多，如JDK，Java Builder，VisualJ+，Visual Cafe等。本次课程设计用的是JDK命令行开发工具。以下简单介绍一下JDK开发工具的使用。JDK(Java Develop Kit)是Sun公司免费法系国内的Java开

12、发工具，可以从Sun公司的站点或国内软件站点中获取。把JDK开发工具从网上下载到本地机后就可以使用了。JDK开发工具提供了以下三个文件：1 Javac.exe ：Java编译程序，用于将Java源程序编译成字节码文件。2 Java.exe ：解释程序，用于解释运行Java Application应用程序的字节码文件。3 Appletviewer.exe ：另一种解释程序，用于运行HTML网页文件，并解释执行嵌入其中的Java Applet字节码文件。用JDK编译执行本游戏的步骤如下。1 翻开文本编辑器如Window的几十本或DOS的EDIT,输入程序；2 以主程序的文件名保存程序；3 翻开DO

13、S命令将程序编译成字节码文件；4 使用Java.exe文件运行该字节码文件，然后看到结果。 第二章 可行性研究2.1 设计目的综合运用在校期间所学理论知识和技能，设计开发俄罗斯方块，使自己熟悉应用系统的开发过程，培养独立思考能力，检验学习效果和动手能力，提高工程实践能力，为将来实际工作打下坚实的根底。2.2 可行性研究前提根本需求:系统开发的总体任务是实现游戏的可操作性、美观性、及时性。开发过程遵循软件工程标准，可采用结构化或面向对象分析设计方法。主要实现windows的GUI程序开发，对游戏中的图形图像进行键盘控制。游戏者可以通过上下左右键来对游戏进行操作。主要开发目标:采用结构化设计方法，

14、开发出一个可操作性、美观性、及时性的游戏，实现windows的GUI程序开发,并通过此次软件开发过程全面提高自身的综合素质。条件假定和限制:由于本软件目前是我的初次版本，可能还存在一些问题。如果该软件提高版本，本软件需要根据游戏者的要求进行进一步的修改。可行性研究所采用的方法和步骤:通过研究分析俄罗斯方块所具备的能力及实现的方法、确定主体结构。利用现阶段我所能到达的能力，以最简洁、最容易的方法，边开发边测试边修改，实现一个初级游戏软件。评价尺度:由于本软件是一个初级产品，对其要求不是太苛刻，所以能够到达俄罗斯游戏的一般功能即可。2.3 可行性分析经济可行性:由于本游戏的主要背景是毕业课程设计，

15、不注重直接的经济效益和其后的开展方向，只在注重自身水平和能力的提高，对自身的经济要求也不高，只要有一台装有jdk运行环境的软件的电脑便可，所以不用考虑到经济问题。技术可行性:可用与本游戏的编程语言有VB，Java，C#等，考虑到用于编写程序的困难度，和对语言的了解程度，选择JAVA作为编程语言。需要对变量定义、变量初始化、界面初始化、游戏初始化、然后进入游戏、处理游戏过程中的各种操作。社会可行性:本游戏的开发作为毕业课程设计以稳固先前所学的知识，以个人为单位，仅供个人平常娱乐所用，无须考虑有可能造成的社会影响，不用考虑到法律、版权等的社会因素，所以在这方面是完全可行的。第三章 总体设计3.1

16、数据结构的分析1本游戏采用的是单人游戏形式，每堆满一行自动消行，当方块的高度超过游戏的矩形区域时，游戏结束。运行中的游戏界面如下列图所示。从俄罗斯方块游戏的外观看，它是一个矩形区域，在该矩形区域中每次有一个随机形状的方块，该方块在自动下移的同时听从游戏者的指挥，响应游戏者从键盘所发出的移动命令。从移动的方块组的形状来看，它们的形状是随机的，但都有一个共同的特点，即它们都是由假设干个小方块组成的，每一个小方块的形状都是正方形的。Java语言的Graphics类中提供了画出三维正方形的方法fill3DRect(int x,int y,int w,int h,Boolean raised) ，只要指

17、定该三为正方形的左上角顶点坐标、三维正方形的边长、凸起或凹陷状态及颜色，就可以在某位置画出此具有立体效果的正方形。稍微思考一下我们就会发现，用这个方法来画出我们的游戏区域再适宜不过了，具体实现我会在第四章详细解释。将小方块封装到一个类中，该类有几个变量标示某方块的坐标及颜色。对方块组的操作，应用另外一个类来实现它，该类中包括如何产生极如何移动方块组的方法，还应该有画出这些方块组的方法。为实现方块的连续运动，需要编写一个多线程的程序来实现根本界面。为能方便的设置适合自己使用的功能键，还要编写一个设置功能键的类。方块的样式有7种，每种样式的方块的反转状态种类又有4种，故游戏中方块的形态一共有28种

18、。以下用一个终止静态二维整形数组STYLES存储这28种状态，每种状态用16进制数表示。2public final static int STYLES = / 共28种状态0x0f00, 0x4444, 0x0f00, 0x4444, / 长条型的四种状态长条只有两种状态，只能进行交替的变形，所以两个十六进制数要分开写。如下列图所示： 0x04e0, 0x0464, 0x00e4, 0x04c4, / T型的四种状态按下方向键四种状态交替进行。如下列图所示： 0x4620, 0x6c00, 0x4620, 0x6c00, / 反Z型的四种状态有两种形态，按下方向键两种状态交替进行。如下列图所示

19、： 0x2640, 0xc600, 0x2640, 0xc600, / Z型的四种状态有两种形态，按下方向键两种状态交替进行。如下列图所示 0x6220, 0x1700, 0x2230, 0x0740, / 7型的四种状态正7一共有四种状态，每按一次方向键变形一次，四种状态如下列图所示： 0x6440, 0x0e20, 0x44c0, 0x8e00, / 反7型的四种状态反7一共有四种状态，每按一次方向键变形一次，四种状态如下列图所示： 0x0660, 0x0660, 0x0660, 0x0660, / 方块的四种状态只有一种状态，但为了数组的列数一致也写了四列。如下列图所示：;3.2 主要类

20、及其功能ErsBox类：组成方块组的根本元素，用自己的颜色来表示方块组的外观。GameCanvas类：包括* 个方格类事例，继承自JPanel类，线程类动态改变画布类的方格颜色，画布类通过检查方格颜色来表达ErsBlock块的移动情况。ErsBlock类：继承自线程类；由4*4个方格ErsBox构成一个块；包括控制块的移动、下落、变形等ControlPanel类：继承自JPanel，上边安放预显窗口、等级、得分、控制按钮。主要用来控制游戏进程。ErsBlocksGame类：继承自JFrame类，负责游戏的全局控制。内含一个画布类的实例引用、一个保存当前活动块ErsBlock实例的引用、一个保存

21、当前控制面板ControlPanel实例的引用。各类的调用关系如下所示：第四章 代码设计 /* * 块类，继承自线程类Thread * 由 4 * 4 个方格ErsBox构成一个块， * 控制块的移动、下落、变形等 */class ErsBlock extends Thread /* * 一个块占的行数是4行 */public final static int BOXES_ROWS = 4;/* * 一个块占的列数是4列 */public final static int BOXES_COLS = 4;/* * 让升级变化平滑的因子，防止最后几级之间的速度相差近一倍 */public fina

22、l static int LEVEL_FLATNESS_GENE = 3;/* * 相近的两级之间，块每下落一行的时间差异为多少(毫秒) */public final static int BETWEEN_LEVELS_DEGRESS_TIME = 50;/* * 方块的样式数目为7 */private final static int BLOCK_KIND_NUMBER = 7;/* * 每一个样式的方块的反转状态种类为4 */private final static int BLOCK_STATUS_NUMBER = 4;/* * 分别对应对7种模型的28种状态 */public fina

23、l static int STYLES = / 共28种状态0x0f00, 0x4444, 0x0f00, 0x4444, / 长条型的四种状态0x04e0, 0x0464, 0x00e4, 0x04c4, / T型的四种状态0x4620, 0x6c00, 0x4620, 0x6c00, / 反Z型的四种状态0x2640, 0xc600, 0x2640, 0xc600, / Z型的四种状态0x6220, 0x1700, 0x2230, 0x0740, / 7型的四种状态0x6440, 0x0e20, 0x44c0, 0x8e00, / 反7型的四种状态0x0660, 0x0660, 0x066

24、0, 0x0660, / 方块的四种状态;private GameCanvas canvas;private ErsBox boxes = new ErsBoxBOXES_ROWSBOXES_COLS;private int style, y, x, level;private boolean pausing = false, moving = true;/* * 构造函数，产生一个特定的块 * param style 块的样式，对应STYLES的28个值中的一个 * param y 起始位置，左上角在canvas中的坐标行 * param x 起始位置，左上角在canvas中的坐标列 * p

25、aram level 游戏等级，控制块的下落速度 * param canvas 画板 */public ErsBlock(int style, int y, int x, int level, GameCanvas canvas) this.style = style;this.y = y;this.x = x;this.level = level;this.canvas = canvas;int key = 0x8000;for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j = 0; j = 1;display();/* * 线程类的run()函数覆盖

26、，下落块，直到块不能再下落 */public void run() while (moving) try sleep(BETWEEN_LEVELS_DEGRESS_TIME * (ErsBlocksGame.MAX_LEVEL - level + LEVEL_FLATNESS_GENE); catch (InterruptedException ie) ie.printStackTrace();/后边的moving是表示在等待的100毫秒间，moving没被改变if (!pausing) moving = (moveTo(y + 1, x) & moving);/* * 块向左移动一格 */p

27、ublic void moveLeft() moveTo(y, x - 1);/* * 块向右移动一格 */public void moveRight() moveTo(y, x + 1);/* * 块向下落一格 */public void moveDown() moveTo(y + 1, x);/* * 块变型 */public void turnNext() for (int i = 0; i BLOCK_KIND_NUMBER; i+) for (int j = 0; j BLOCK_STATUS_NUMBER; j+) if (STYLESij = style) int newStyl

28、e = STYLESi(j + 1) % BLOCK_STATUS_NUMBER;turnTo(newStyle);return;/* * 暂停块的下落，对应游戏暂停 */public void pauseMove() pausing = true;/* * 继续块的下落，对应游戏继续 */public void resumeMove() pausing = false;/* * 停止块的下落，对应游戏停止 */public void stopMove() moving = false;/* * 将当前块从画布的对应位置移除，要等到下次重画画布时才能反映出来 */private void ea

29、rse() for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j = 0; j boxesi.length; j+) if (boxesij.isColorBox() ErsBox box = canvas.getBox(i + y, j + x);if (box = null) continue;box.setColor(false);/* * 让当前块放置在画布的对应位置上，要等到下次重画画布时才能看见 */private void display() for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j =

30、0; j boxesi.length; j+) if (boxesij.isColorBox() ErsBox box = canvas.getBox(y + i, x + j);if (box = null) continue;box.setColor(true);/* * 当前块能否移动到newRow/newCol所指定的位置 * param newRow int, 目的地所在行 * param newCol int, 目的地所在列 * return boolean, true-能移动，false-不能 */private boolean isMoveAble(int newRow, in

31、t newCol) earse();for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j = 0; j boxesi.length; j+) if (boxesij.isColorBox() ErsBox box = canvas.getBox(newRow + i, newCol + j);if (box = null | (box.isColorBox() display();return false;display();return true;/* * 将当前画移动到newRow/newCol所指定的位置 * param newRow int, 目

32、的地所在行 * param newCol int, 目的地所在列 * return boolean, true-移动成功，false-移动失败 */private synchronized boolean moveTo(int newRow, int newCol) if (!isMoveAble(newRow, newCol) | !moving) return false;earse();y = newRow;x = newCol;display();canvas.repaint();return true;/* * 当前块能否变成newStyle所指定的块样式，主要是要考虑 * 边界以及

33、被其它块挡住、不能移动的情况 * param newStyle int,希望改变的块样式，对应STYLES的28个值中的一个 * return boolean,true-能改变，false-不能改变 */private boolean isTurnAble(int newStyle) int key = 0x8000;earse();for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j = 0; j = 1;display();return true;/* * 将当前块变成newStyle所指定的块样式 * param newStyle int,将要改变

34、成的块样式，对应STYLES的28个值中的一个 * return boolean,true-改变成功，false-改变失败 */private boolean turnTo(int newStyle) if (!isTurnAble(newStyle) | !moving) return false;earse();int key = 0x8000;for (int i = 0; i boxes.length; i+) for (int j = 0; j = 1;style = newStyle;display();canvas.repaint();return true;第五章 调试运行 5

35、.1 调试 编译：通过javac命令将文件生成.class。如下列图所示。 运行：通过java命令运行程序运行界面： 5.2 功能测试 按照软件工程的测试原理，这里进行最根本的功能测试，以下是简单的测试用例。 1菜单栏中各个菜单的测试 游戏：进行测试后没有问题。 控制：开始、暂停、恢复、停止各菜单项能否正确的控制游戏的运行。 窗口类型：windows modif metal 三种状态进行测试，结果如下： 1 windows的界为： 2 modif的界面为：3 metal 的界面为： 2键盘操作：主要是对键盘上的方向键进行测试。方向键“:按下该键看是否能将方块组右移，每按一下是否移动一格；方向健

36、“:按下该键看是否能将方块组左移，每按下是否移动一格；方向健“:按下该键看方块组是否能正确地变形：方向健“:按下该键看方块是否加速下降。3控制按钮：各控制按钮能否正确地实现所需功能。 “开始“暂停“停止“变难“变易按钮功能测试无误。 4测试每一行方格填满后能否消行；测试所得分数能否正确地记录；到达一定分数后能否正确地升级。5该程序级数一共是10级，只要矩形区域内的方格没有到达矩形的顶端且游戏的级数不超过10级就可以继续进行游戏。 当方格已到达矩形区域顶端那么游戏失败。如下列图所示： 总之在功能测试阶段要测试该程序能否正确地实现它所有实现的一切功能。小结通过和同学三个多月的修改和运行，俄罗斯方块

37、游戏的设计与实现已根本完成，本系统采用了Java开发，大局部的Java根底知识都用到了。通过此次毕业设计，我更加认识到理论和实践相结合的重要性，使我对专业知识有了更多的了解，掌握的更加牢固。本系统的用户界面根本实现了用菜单操作。但由于时间比较短，本程序也存在着缺乏之处，游戏功能没有完全实现需要进一步完善。该游戏极还可以有许多扩展。例如可以把它做成单人游戏、双人游戏、双人对战、人机对战。另外也可以设计游戏的难度，常见的俄罗斯方块还会产生不规那么形状，比方由5个或6个小方块组成的方块组。由于能力有限，此程序为单人游戏。等以后更深层次的学习JAVA后才能更完善游戏的功能以及另外几种游戏的模式。致谢在

38、本次毕业设计中，指导老师给了我莫大的帮助，感谢她在此次毕业设计期间给予我的帮助，她工作认真负责，耐心指导我们，治学严谨，理论知识深厚，让我从中学到了很多知识，同时张老师给我们提供机房，使我的毕业设计进展很快，再次感谢他在理论和实践上对我的帮助，这对我以后的学习工作都有很大的帮助，与此同时，感谢同组的吴静同学，是她帮我解决了一些困难，我们共同完成了这次毕业设计。我在这再次感谢老师和同学的帮助和支持。参考文献1迟丽华 编著 ?Java程序设计教程 ? 清华大学出版社2孙燕 编著 ?Java程序设计培训教程 ? 清华大学出版社 3耿祥义 张跃平 编著。?Java2实用教程? 清华大学出版社2006年8月第3版4贾振华 主编 ?Java语言程序设计? 中国水利水电出版社 5林小茶 编著 ?C语言程序设计? 中国铁道出版社6. 胡少波 编著，康创筹划 ?Visual J+实战演练? 人民邮电出版社2000年8月第1版7美埃克尔 著，陈昊鹏 译 ?Java编程思想? 机械工业出版社2007年06月8. 张广彬;孟红蕊;张永宝 编著?Java课程设计案例精编? 清华大学出版社9. 张永常 编著 ?Java 程序设计实用教程? 电子工业出版社 2006年8月