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PowerShellで遊んでみた：ブロック崩しゲームの実装 (2)

Posted at 2024-07-04

はじめに

こんにちは！今回は、PowerShellを使ってブロック崩しゲームを実装する方法を紹介します。.NETのWindows Forms を利用して、グラフィカルなゲーム画面を作成し、キー入力操作とスコア機能を追加します。

前回の記事ではコンソールの画面に出力していたのを、今回は.NETのWindows Forms を画面のフレームワークとして採用しました。

1. 要件

このプロジェクトでは、以下の要件を満たすブロック崩しゲームを作成します：

PowerShellを使用して実装すること
グラフィカルなユーザーインターフェースを持つこと
プレイヤーがパドルを操作してボールを打ち返せること
複数のブロックを配置し、ボールが当たると消えること
スコア機能を実装すること
ゲームオーバーとクリア条件を設定すること

2. 仕様

上記の要件を満たすため、以下の仕様で実装を行います：

使用技術：
- PowerShell
- .NET Framework（System.Windows.Forms, System.Drawing）
ゲーム画面：
- サイズ：400x500ピクセル
- 背景色：黒
ゲームオブジェクト：
- パドル：
  - サイズ：幅100ピクセル、高さ10ピクセル
  - 初期位置：画面下部中央
  - 移動速度：5ピクセル/フレーム
- ボール：
  - サイズ：直径10ピクセル
  - 初期位置：画面中央
  - 初期速度：X方向2ピクセル/フレーム、Y方向-2ピクセル/フレーム
- ブロック：
  - サイズ：幅50ピクセル、高さ20ピクセル
  - 配置：7列3行（計21個）
操作方法：
- 左矢印キー：パドルを左に移動
- 右矢印キー：パドルを右に移動
スコアシステム：
- 初期スコア：0点
- ブロック1個につき10点加算
ゲーム終了条件：
- ゲームオーバー：ボールが画面下端に到達
- クリア：すべてのブロックを破壊
その他：
- フレームレート：約60FPS（タイマー間隔15ミリ秒）
- 衝突判定：単純な矩形判定を使用

これらの仕様に基づいて、以降のセクションでゲームの実装を進めていきます。

3. 環境設定

PowerShellとWindows Formsを使用するため、特別な環境設定は必要ありません。Windows 10以降のOSであれば、標準でPowerShellが利用可能です。

4. ゲームの基本構造

まず、ゲームの基本構造を作成します。Windows Formsを使用してゲームウィンドウを作成し、ゲームオブジェクト（パドル、ボール、ブロック）を定義します。

Add-Type -AssemblyName System.Windows.Forms
Add-Type -AssemblyName System.Drawing

$form = New-Object System.Windows.Forms.Form
$form.Text = "PowerShell ブロック崩し"
$form.Size = New-Object System.Drawing.Size(400, 500)
$form.StartPosition = "CenterScreen"
$form.BackColor = [System.Drawing.Color]::Black

$graphics = $form.CreateGraphics()

5. ゲームオブジェクトの実装

次に、ゲームオブジェクトを定義します。パドル、ボール、ブロックをそれぞれ構造体として実装します。

$paddle = @{
    X = 150
    Y = 450
    Width = 100
    Height = 10
    Speed = 5
}

$ball = @{
    X = 200
    Y = 250
    Size = 10
    SpeedX = 2
    SpeedY = -2
}

$blocks = @()
$blockWidth = 50
$blockHeight = 20
for ($i = 0; $i -lt 7; $i++) {
    for ($j = 0; $j -lt 3; $j++) {
        $blocks += @{
            X = $i * ($blockWidth + 10) + 25
            Y = $j * ($blockHeight + 10) + 50
            Width = $blockWidth
            Height = $blockHeight
            IsVisible = $true
        }
    }
}

6. キー入力の処理

キー入力の処理方法を改善します。GetAsyncKeyState を使用してキー入力を検出します。

Add-Type @"
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public class KeyboardInput {
    [DllImport("user32.dll")]
    public static extern short GetAsyncKeyState(int vKey);
}
"@

function IsKeyPressed($key) {
    return ([KeyboardInput]::GetAsyncKeyState($key) -band 0x8000) -ne 0
}

7. スコア機能の実装

スコア機能を実装します。ゲーム開始時のスコアを0とし、ブロックを壊すたびにスコアが増加するようにします。

$score = 0

function UpdateScore {
    $script:score += 10
}

8. ゲームロジックの実装

ゲームロジックを実装します。ボールの移動、衝突判定、スコア管理などを行います。

function MoveBall {
    $ball.X += $ball.SpeedX
    $ball.Y += $ball.SpeedY

    # 壁との衝突判定
    if ($ball.X -le 0 -or $ball.X -ge ($form.Width - $ball.Size)) {
        $ball.SpeedX *= -1
    }
    if ($ball.Y -le 0) {
        $ball.SpeedY *= -1
    }

    # パドルとの衝突判定
    if ($ball.Y -ge $paddle.Y - $ball.Size -and 
        $ball.X -ge $paddle.X -and 
        $ball.X -le $paddle.X + $paddle.Width) {
        $ball.SpeedY *= -1
    }

    # ブロックとの衝突判定
    for ($i = 0; $i -lt $blocks.Count; $i++) {
        if ($blocks[$i].IsVisible -and 
            $ball.X -ge $blocks[$i].X -and 
            $ball.X -le $blocks[$i].X + $blocks[$i].Width -and 
            $ball.Y -ge $blocks[$i].Y -and 
            $ball.Y -le $blocks[$i].Y + $blocks[$i].Height) {
            $blocks[$i].IsVisible = $false
            $ball.SpeedY *= -1
            UpdateScore  # スコアを更新
            break
        }
    }
}

function MovePaddle {
    if (IsKeyPressed([System.Windows.Forms.Keys]::Left)) {
        $paddle.X -= $paddle.Speed
    }
    if (IsKeyPressed([System.Windows.Forms.Keys]::Right)) {
        $paddle.X += $paddle.Speed
    }
    
    $paddle.X = [Math]::Max(0, [Math]::Min($form.Width - $paddle.Width, $paddle.X))
}

9. 画面の描画

ゲームオブジェクトとスコアを描画する関数を実装します。

function DrawGame {
    $graphics.Clear([System.Drawing.Color]::Black)
    
    # パドルの描画
    $graphics.FillRectangle([System.Drawing.Brushes]::White, $paddle.X, $paddle.Y, $paddle.Width, $paddle.Height)
    
    # ボールの描画
    $graphics.FillEllipse([System.Drawing.Brushes]::White, $ball.X, $ball.Y, $ball.Size, $ball.Size)
    
    # ブロックの描画
    foreach ($block in $blocks) {
        if ($block.IsVisible) {
            $graphics.FillRectangle([System.Drawing.Brushes]::Blue, $block.X, $block.Y, $block.Width, $block.Height)
        }
    }

    # スコアの描画
    $font = New-Object System.Drawing.Font("Arial", 12)
    $brush = [System.Drawing.Brushes]::White
    $graphics.DrawString("Score: $score", $font, $brush, 10, 10)
}

10. ゲームループの実装

最後に、ゲームループを実装して、ゲームを動作させます。

$timer = New-Object System.Windows.Forms.Timer
$timer.Interval = 15
$timer.Add_Tick({
    MoveBall
    MovePaddle
    DrawGame

    # ゲームオーバー判定
    if ($ball.Y -gt $form.Height) {
        $timer.Stop()
        [System.Windows.Forms.MessageBox]::Show("ゲームオーバー`nスコア: $score", "PowerShell ブロック崩し")
        $form.Close()
    }

    # クリア判定
    if (-not ($blocks | Where-Object { $_.IsVisible })) {
        $timer.Stop()
        [System.Windows.Forms.MessageBox]::Show("クリア！おめでとうございます！`nスコア: $score", "PowerShell ブロック崩し")
        $form.Close()
    }
})

$form.Add_Shown({$timer.Start()})
$form.Add_FormClosing({$timer.Stop()})
$form.ShowDialog()

11. 完全なソースコード

クラス図

シーケンス図

以下は、これまでの実装をまとめた完全なソースコードです。

Add-Type -AssemblyName System.Windows.Forms
Add-Type -AssemblyName System.Drawing

Add-Type @"
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public class KeyboardInput {
    [DllImport("user32.dll")]
    public static extern short GetAsyncKeyState(int vKey);
}
"@

$form = New-Object System.Windows.Forms.Form
$form.Text = "PowerShell ブロック崩し"
$form.Size = New-Object System.Drawing.Size(400, 500)
$form.StartPosition = "CenterScreen"
$form.BackColor = [System.Drawing.Color]::Black

$graphics = $form.CreateGraphics()

$paddle = @{
    X = 150
    Y = 450
    Width = 100
    Height = 10
    Speed = 5
}

$ball = @{
    X = 200
    Y = 250
    Size = 10
    SpeedX = 2
    SpeedY = -2
}

$blocks = @()
$blockWidth = 50
$blockHeight = 20
for ($i = 0; $i -lt 7; $i++) {
    for ($j = 0; $j -lt 3; $j++) {
        $blocks += @{
            X = $i * ($blockWidth + 10) + 25
            Y = $j * ($blockHeight + 10) + 50
            Width = $blockWidth
            Height = $blockHeight
            IsVisible = $true
        }
    }
}

$score = 0

function IsKeyPressed($key) {
    return ([KeyboardInput]::GetAsyncKeyState($key) -band 0x8000) -ne 0
}

function UpdateScore {
    $script:score += 10
}

function MoveBall {
    $ball.X += $ball.SpeedX
    $ball.Y += $ball.SpeedY

    if ($ball.X -le 0 -or $ball.X -ge ($form.Width - $ball.Size)) {
        $ball.SpeedX *= -1
    }
    if ($ball.Y -le 0) {
        $ball.SpeedY *= -1
    }

    if ($ball.Y -ge $paddle.Y - $ball.Size -and 
        $ball.X -ge $paddle.X -and 
        $ball.X -le $paddle.X + $paddle.Width) {
        $ball.SpeedY *= -1
    }

    for ($i = 0; $i -lt $blocks.Count; $i++) {
        if ($blocks[$i].IsVisible -and 
            $ball.X -ge $blocks[$i].X -and 
            $ball.X -le $blocks[$i].X + $blocks[$i].Width -and 
            $ball.Y -ge $blocks[$i].Y -and 
            $ball.Y -le $blocks[$i].Y + $blocks[$i].Height) {
            $blocks[$i].IsVisible = $false
            $ball.SpeedY *= -1
            UpdateScore
            break
        }
    }
}

function MovePaddle {
    if (IsKeyPressed([System.Windows.Forms.Keys]::Left)) {
        $paddle.X -= $paddle.Speed
    }
    if (IsKeyPressed([System.Windows.Forms.Keys]::Right)) {
        $paddle.X += $paddle.Speed
    }
    
    $paddle.X = [Math]::Max(0, [Math]::Min($form.Width - $paddle.Width, $paddle.X))
}

function DrawGame {
    $graphics.Clear([System.Drawing.Color]::Black)
    $graphics.FillRectangle([System.Drawing.Brushes]::White, $paddle.X, $paddle.Y, $paddle.Width, $paddle.Height)
    $graphics.FillEllipse([System.Drawing.Brushes]::White, $ball.X, $ball.Y, $ball.Size, $ball.Size)
    
    foreach ($block in $blocks) {
        if ($block.IsVisible) {
            $graphics.FillRectangle([System.Drawing.Brushes]::Blue, $block.X, $block.Y, $block.Width, $block.Height)
        }
    }

    $font = New-Object System.Drawing.Font("Arial", 12)
    $brush = [System.Drawing.Brushes]::White
    $graphics.DrawString("Score: $score", $font, $brush, 10, 10)
}

$timer = New-Object System.Windows.Forms.Timer
$timer.Interval = 15
$timer.Add_Tick({
    MoveBall
    MovePaddle
    DrawGame

    if ($ball.Y -gt $form.Height) {
        $timer.Stop()
        [System.Windows.Forms.MessageBox]::Show("ゲームオーバー`nスコア: $score", "PowerShell ブロック崩し")
        $form.Close()
    }

    if (-not ($blocks | Where-Object { $_.IsVisible })) {
        $timer.Stop()
        [System.Windows.Forms.MessageBox]::Show("クリア！おめでとうございます！`nスコア: $score", "PowerShell ブロック崩し")
        $form.Close()
    }
})

$form.Add_Shown({$timer.Start()})
$form.Add_FormClosing({$timer.Stop()})
$form.ShowDialog()

12. まとめ

以上で、PowerShellを使用したブロック崩しゲームの実装が完了しました。このコードを実行すると、シンプルながらも楽しいブロック崩しゲームをプレイすることができます。

主な特徴：

Windows Formsを使用したグラフィカルなインターフェース
改善されたキー入力処理（GetAsyncKeyStateの使用）
スコア機能の実装（ブロックを壊すとスコアが増加）
ゲームオーバーとクリア時のスコア表示

PowerShellは通常、システム管理やスクリプト作成に使用されますが、このように創造的な用途にも適用できることがわかります。さらに改良を加えて、以下のような機能を実装してみるのも面白いでしょう：

レベルデザイン（複数のステージ）
サウンドエフェクト
パワーアップアイテム
難易度設定
ハイスコア機能

このプロジェクトを通じて、PowerShellの柔軟性と.NET Frameworkとの連携の可能性を探ることができました。システム管理者やIT専門家だけでなく、プログラミング初心者にとっても、PowerShellの可能性を広げる良い例となるでしょう。

ゲーム開発の楽しさを体験しながら、プログラミングスキルを向上させることができます。ぜひ、このコードをベースに自分なりのアイデアを追加して、オリジナルのゲームを作成してみてください。

Happy coding!

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