【Python】ミニ研究テーマ「学習用テトリスの開発」

はじめに

こんにちは。
今回はミニ研究テーマ「学習用テトリスの開発」になります。
私のアルバイト先でテトリスを作りたいという人がいたので、どうすればその人が作れるようになるかを解決したく、この研究を始めました。一応、私の大学での研究分野はブロックチェーン技術に関してなのですが、開発で使うプログラミング言語、Pythonの勉強のためということもあって、この「学習用テトリス」をPythonで作りました。ミニ研究なので、軽く見る感じでお願いします。(笑)

では、ここからミニ研究テーマ「学習用テトリスの開発」になります。よろしくお願いします。
ちなみに、対象者は開発するための手段を持っている前提になります。だいたい、初級者～中級者向けくらいになると思います。

開発環境

• Windows 10 home
• Python 3.7.1

1. 背景

• イメージはできるけど、どうやればテトリスを作れるのかが分からない。
• 調べたら、テトリスの作り方や完成されたものが出てくるが、それを見ても複雑でいまいち分からない。
• テトリスの作り方をパっと見て、理解できるものがほしい。

2. 目的

☆こうすれば作れるんじゃないか！というテトリスを作るための考え方を提供する。

• 文字での解説はネット上にたくさんあると思うので、見るだけで理解できるものを作る。つまり、解説まで可視化されたテトリスを開発する。

3. 方法

①学習用テトリスを開発する。
②学習用テトリスを実際に使ってもらい、テトリスを作るための考え方を伝授する。

3-1. 学習用テトリスの大まかな仕様

• 実際にテトリスが動いてる時の内部状態をテトリスと共に表示する。
• ブロックは縦2つのブロックのみ。
• 何もない状態は0、動いてるブロックの状態は1、止まっているブロックの状態は2。
• ブロックが左矢印キーで左移動、右矢印キーで右移動、下矢印キーで速く下に落ちる。
• 横が揃ったら、その行のブロックを消す。(0にする)

3-2. 学習用テトリスの開発

こちらが学習用テトリスを実行した時の動作になります。

3-3. 学習用テトリスのソースコード

学習用テトリス.py

import tkinter as tk
import math


class Model():

    width = 7 #横軸の盤面の数
    height = 15 #縦軸の盤面の数

    def __init__(self):
        self.data = [[0]*Model.width for i in range(Model.height)] #0の要素を入れた2次元配列の作成
        self.NumberX = math.floor(Model.width/2) #横軸
        self.NumberY = 0 #縦軸

    def map_all(self,list): #横が揃っているか判定する。揃っていたらTrueを返す
        judge = []
        if list: 
            for l in list[1:]:
                judge.append(list[0] == l)
            return all(judge)
        else:
            return False

    def leftModel(self): #左矢印キーが押されたら
        if self.NumberX > 0: #左端かどうか
            self.NumberX = self.NumberX-1

    def rightModel(self): #右矢印キーが押されたら
        if self.NumberX < Model.width-1: #右端かどうか
            self.NumberX = self.NumberX+1

    def downModel(self): #下矢印キーが押されたら
        if self.NumberY < Model.height-1 and self.data[self.NumberY+1][self.NumberX] != 2: #盤面の一番下かつしたブロックが2でないなら真
            self.NumberY = self.NumberY+1

    def update(self):
        for i in range(Model.height):#盤面をすべて0にする
            for j in range(Model.width):
                if self.data[i][j] == 1:
                    self.data[i][j] = 0

        if self.NumberY > 0:#ブロック2つ分を1にする
            self.data[self.NumberY-1][self.NumberX] = 1
            self.data[self.NumberY][self.NumberX] = 1

        if self.NumberY == Model.height-1 or self.data[self.NumberY+1][self.NumberX] == 2: #判定(一番下または下ブロックが2)
            self.data[self.NumberY-1][self.NumberX] = 2
            self.data[self.NumberY][self.NumberX] = 2

            for i in range(Model.height):
                if self.map_all(self.data[i]): #横が揃っているかどうか判定
                    for j in range(Model.width):
                        self.data[i][j] = 0

            self.NumberX = math.floor(Model.width/2)
            self.NumberY = 0

        self.NumberY = (self.NumberY+1)%Model.height


class View():

    def __init__(self, master, model, controller):
        self.master = master
        self.model = model
        self.controller = controller

        self.canvas = tk.Canvas(self.master,width=600,height=600,bg="black") #キャンバスの作成
        self.canvas.pack()

        for i in range(Model.height): #盤面を表示
            for j in range(Model.width):
                x = 50+30*j
                y = 70+30*i
                self.canvas.create_text(x+300,y+15,text=self.model.data[i][j],font=("Helvetica",15,"bold"),fill="white",tag="block") #文字盤面
                self.canvas.create_rectangle(x,y,x+30,y+30,outline="white") #盤面

    def update(self):

        self.canvas.delete("block")

        for i in range(Model.height): #ブロックを表示
            for j in range(Model.width):
                x = 50+30*j
                y = 70+30*i
                self.canvas.create_text(x+300,y+15,text=self.model.data[i][j],font=("Helvetica",15,"bold"),fill="white",tag="block")
                if self.model.data[i][j] == 1 or self.model.data[i][j] == 2: #dataが1か2のものを表示
                    self.canvas.create_rectangle(x,y,x+30,y+30,fill="red",outline="white",tag="block")


class Controller():

    UPDATE=750 #750ミリ秒間隔で繰り返し

    def __init__(self, master, model):
        self.master = master
        self.model = model

        self.master.after(self.UPDATE, self.update)

        self.master.bind("<Left>",self.leftController) #左矢印キー
        self.master.bind("<Right>",self.rightController) #右矢印キー
        self.master.bind("<Down>",self.downController) #下矢印キー

    def leftController(self,event): #左矢印キーが押されたら
        self.model.leftModel()

    def rightController(self,event): #右矢印キーが押されたら
        self.model.rightModel()

    def downController(self,event): #下矢印キーが押されたら
        self.model.downModel()

    def update(self): #ループ

        self.model.update()
        self.view.update()

        self.master.after(self.UPDATE, self.update)


class Application(tk.Frame):
    def __init__(self, master):
        super().__init__(master)
        self.pack()

        master.geometry("600x600") #ウィンドウサイズ
        master.title("学習用テトリス") #タイトル名

        self.model = Model() #インスタンスmodelを生成
        self.controller = Controller(master, self.model) #インスタンスcontrollerを生成
        self.view = View(master, self.model, self.controller) #インスタンスviewを生成

        self.controller.view = self.view #引数の追加


def main():
    win = tk.Tk()
    app = Application(master = win)
    app.mainloop()


if __name__ == "__main__":
    main()

ここでは具体的にプログラムの中身の話はしません。ただ、プログラムの中にたくさんコメントを書いたので、そこを読んでもらえると理解できるかと思います。もし何かあれば、この記事にコメントをください。できる限り対応します。

結果

実際に使ってもらった結果、

• リスト（配列）に0を入れるって盤面を作ることなのか！
• 0はなにもなくて、1になってるところが動くブロックで、2になったら止まるブロックなんだ。
• 横一列が全部2になったら、その行が消えるのか！

などのように気づきや考えを与えることができ、自分の力でテトリスの制作に挑戦していた！

終わりに

ここまで読んでいただき、ありがとうございました。
テトリスを作ってみたいと思う人たちが、これを見て頑張れそう！と思っていただければ、幸いです。