テトリス風落ち物パズルを作る part07 ハードドロップの実装

[前回](https://qiita.com/comet725/items/d6d66a6005ab0c25287f)はゲームオーバーを追加した

今回はハードドロップを実装する

ハードドロップ：即座に地面へ落下してその状態に固定して次のミノを出現させる
上級者とかこれ連打してとてつもない設置速度になっている。

# キー入力の追加

今回ハードドロップさせるキーとして上キーを追加する、
左右の回転と同様に長押しで連続にハードドロップすると困るのでDASやARRのため押しで連続発動する動作は実装しない。

```py:key.py

class Key:
    # 各キーの押下状態を保持
    is_pushed = {
            "z": False,
            "x": False,
            "UP": False, # 追加
            "DOWN": False,
            "LEFT": False,
            "RIGHT": False
        }
        
    # 各キーが押された時点のフレーム数を保持
    key_timestamps = {
            "z": 0,
            "x": 0,
            "UP": 0, # 追加
            "DOWN": 0,
            "LEFT": 0,
            "RIGHT": 0
        }
    is_moved : bool = False
    is_spined: bool = False
    def process_key_input(self):
        keys = pygame.key.get_pressed()
        self.flags = {
            "is_left_rot": False,
            "is_right_rot": False,
            "is_left_move": False,
            "is_right_move": False,
            "is_soft_drop": False,
            "is_hard_drop": False, # 追加
        }

    def handle_key_press(self, key):
        
        cnt = self.key_timestamps[key]
        # DAS: Delayer Auto Shift, ARR: Auto Repeat Rate
        das = (cnt >= DAS_FRAME and cnt % ARR_FRAME == 0)
        
        match key:
            case "z":
                self.flags["is_left_rot"] = cnt == 1
            case "x":
                self.flags["is_right_rot"] = cnt == 1
            case "UP":  # 追加
                self.flags["is_hard_drop"] = cnt == 1
            case "DOWN":
                self.flags["is_soft_drop"] = cnt == 1 or das
            case "LEFT":
                self.flags["is_left_move"] = cnt == 1 or das
            case "RIGHT":
                self.flags["is_right_move"] = cnt == 1 or das
```

# ハードドロップの動作実装

上キーが入力されたタイミングでハードドロップを実行する、場所は重力の落下処理の次辺り、処理内容としては失敗するまで下に移動を試みて、失敗したらその位置でミノを固定して待機カウンターの値を変更して次のミノを即座に出させる。ただし、ミノの位置によってライン消去が発生して演出を入れる必要がある場合を考え、ライン消去の有無に応じてカウンタの値を調整する。

```py:main.py
    def move_and_rotate_mino(self):
        # ---中略---

        # 重力によるミノの移動
        while self.g_cnt >= GRAVITY:
            if not is_floor_landed:
                self.mino.p += Pos(0, 1)
                self.g_cnt -= GRAVITY
                self.wait_count = WAIT
            else:
                self.g_cnt = 0
                break
        
        # ハードドロップの処理
        if self.key.flags["is_hard_drop"]:
            while self.can_mino_move(self.mino, Pos(0, 1), 0):
                self.mino.move(Pos(0, 1))
            self.put_mino()
            if self.line_check():
                self.wait_count = WAIT // 2 - 2
            else:
                self.wait_count = 2    
```

ライン消去の判定に、消去できるラインがあるかどうかを返すようにしておく。

```py:main.py
    def line_check(self):
        flg = False # 追加
        for y in range(19, -2, -1):
            n = 0
            for x in range(10):
                if self.matrix[y][x]!=0:
                    n += 1
            if n != 10:
                continue
            else:
                flg = True # 追加
                for x in range(10):
                    self.matrix[y][x] = OtherTiles.Vanish.tile
        return flg # 追加
```

# 動作確認

今回はデバッグコードを使用しない

```py
class Game:
    # ---中略---
    is_debug = False
    # ---中略---
    def for_debug(self):
        pass
```

動作確認の録画
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/oiXrib7IXto?si=S_7rDdZYoQtEWrGx" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe>

# まとめ

今回はハードドロップを実装した。実装にはキー入力の操作を追加し、重力落下のあとに上キーの入力があった場合に失敗するまで下に移動させ、その場で固定する、ライン消去があるかどうかで待機カウンタの値を変更させる。

次回：テトリス風落ち物パズルを作る part08 ミノの出現規則(7-bag) #Python - Qiita
https://qiita.com/comet725/items/8f508d6e1ca80a16f330

# 付録

<details><summary>main.py</summary>

```py:main.py
from random import choice
import pygame
from pytmx import util_pygame as tmx_util

from mino import MinoType, Mino, OtherTiles
from key import Key
from pos import Pos

TILE_SIZE = 32

MATRIX_SIZE = (20,10)
MATRIX_POS  = (11,1)
WAIT = 60
GRAVITY = 60
SOFT_DROP_SPEED = 20

start_pos = Pos(3,-2)

class Game:
    
    # 番兵用に連想配列でラクする
    matrix = {
        i:{
            j:0 for j in range(-2,12)
        } for i in range(-20,21)
    }
    
    is_debug = False
    
    key = Key()
    
    mino : Mino
    put_mino_cnt = 0
    lockdown_cnt = 0
    
    gameover = False
    
       
    g_cnt = 0
    wait_count = WAIT
    is_draw_mino = True
    
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.screen = pygame.display.set_mode((1024, 768))

    def draw_tile(self, tmx, x, y, t):
        tile_image = tmx.get_tile_image_by_gid(t)
        if tile_image:
            self.screen.blit(tile_image, (x * TILE_SIZE, y * TILE_SIZE))

    def for_debug(self):
        pass

    def mino_setup(self):
        self.wait_count = WAIT
        self.is_draw_mino = True
        
        t = choice(MinoType.values())
        self.put_mino_cnt+=1
        self.mino = Mino(t,start_pos,0)
        if not self.can_mino_move(self.mino,Pos(0,0),0):
            for i in range(3):
                if self.can_mino_move(self.mino,Pos(0,-i),0):
                    self.mino.move(Pos(0,-i))
                    break
            else:
                self.gameover = True
        
    def put_mino(self):
        self.is_draw_mino = False
        m = self.mino
        flg = True
        for p in m.get_shape():
            self.matrix[p.y][p.x] = m.m.tile
            if p.y >= 0:
                flg = False
        if flg:
            self.gameover = True
    def line_check(self):
        flg = False
        for y in range(19, -2, -1):
            n = 0
            for x in range(10):
                if self.matrix[y][x]!=0:
                    n += 1
            if n != 10:
                continue
            else:
                flg = True
                for x in range(10):
                    self.matrix[y][x] = OtherTiles.Vanish.tile
        return flg
    def clear_line(self):
        for y in range(19,-3,-1):
            while self.matrix[y][0] == OtherTiles.Vanish.tile:
                self.wait_count = WAIT // 2 - 2
                for i in range(y, -20, -1):
                    for x in range(10):
                        t = self.matrix[i - 1][x]
                        self.matrix[i][x] = t
                for x in range(10):
                    self.matrix[-20][x] = 0
    def wait(self) -> None:
        if self.wait_count == 0:
            self.mino_setup()
        else:
            self.wait_count -=1
        if self.wait_count == WAIT // 2  - 1:
            self.put_mino()
            self.line_check()
        if self.wait_count == 1:
            self.clear_line()

    def lock_down(self):
        if self.wait_count == WAIT:
            return
        if self.lockdown_cnt < 15:
            self.lockdown_cnt += 1
            self.g_cnt = 0
            self.wait_count = WAIT

    def can_mino_move(self,mino:Mino,pos:Pos,r:int):
        for p in mino.get_moved_mino(pos,r):
            if self.matrix[p.y][p.x] != 0:
                return False
        return True
    def move_and_rotate_mino(self):
        # 待機時間が設定の半分以下の場合は待機
        if self.wait_count <= WAIT // 2:
            self.wait()
            return
        vpos = Pos()
        vr = 0
        # 床に着地しているかのチェック
        is_floor_landed = not self.can_mino_move(self.mino, Pos(0, 1), 0)
        # 回転と移動のフラグをチェックして状態を更新
        if self.key.flags["is_left_rot"]:
            vr += 3
        elif self.key.flags["is_right_rot"]:
            vr += 1
        elif self.key.flags["is_left_move"]:
            vpos += Pos(-1, 0)
        elif self.key.flags["is_right_move"]:
            vpos += Pos(1, 0)
            
        # ソフトドロップと重力の処理
        if not is_floor_landed and self.key.flags["is_soft_drop"]:
            self.g_cnt += SOFT_DROP_SPEED
        elif self.g_cnt < GRAVITY:
            self.g_cnt += 1
            
        if is_floor_landed:
            self.wait_count -= 1

        # 重力によるミノの移動
        while self.g_cnt >= GRAVITY:
            if not is_floor_landed:
                self.mino.p += Pos(0, 1)
                self.g_cnt -= GRAVITY
                self.wait_count = WAIT
            else:
                self.g_cnt = 0
                break
        
        
        # ハードドロップの処理
        if self.key.flags["is_hard_drop"]:
            while self.can_mino_move(self.mino, Pos(0, 1), 0):
                self.mino.move(Pos(0, 1))
            self.put_mino()
            if self.line_check():
                self.wait_count = WAIT // 2 - 2
            else:
                self.wait_count = 2    
        
        # 可能であればミノを移動または回転
        if vpos.x == 0 and vpos.y == 0 and vr == 0:
            pass
        elif self.can_mino_move(self.mino, vpos, vr):
            self.mino.move(vpos, vr)
            if vpos.y > 0:
                self.lockdown_cnt = 0
            else:
                self.lock_down()
        elif vr != 0:
            # SRSの実行
            rot1 = self.mino.r % 4
            rot2 = (self.mino.r + vr) % 4
            for p in self.mino.m.srs.get_rotate_offsets(rot1, rot2):
                if self.can_mino_move(self.mino, vpos + p, vr):
                    self.mino.move(vpos + p, vr)
                    self.lock_down()
                    break

    def run(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        running = True
        
        tmx_data = tmx_util.load_pygame('field.tmx')
        mino_block = tmx_util.load_pygame('mino_block.tmx')
        
        self.mino_setup()
        gameover_cnt = 0
        gameover_cnt_sub = 0
        
        # 番兵を設置
        for i in range(-20,21):
            for j in range(-2,12):
                if j < 0 or j >= 10:
                    self.matrix[i][j] = 1
                else:
                    self.matrix[i][j] = 0
        for i in range(-2,12):
            self.matrix[20][i] = 1
            
        if self.is_debug :self.for_debug()
        
        while running:
            if not self.gameover:
                self.key.process_key_input() # キー入力の処理
                self.move_and_rotate_mino()
            
            
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    running = False

            self.screen.fill((0, 0, 0))

            for layer in tmx_data.layers:
                if layer.name == "mainfield":
                    for x, y, gid in layer.iter_data():
                        self.draw_tile(tmx_data, x, y, gid)
            
            if self.gameover:                
                # ゲームオーバーの演出、下から灰色になっていく
                for i in range(20,19-gameover_cnt,-1):
                    for j in range(10):
                        if self.matrix[i][j] != 0:
                            self.matrix[i][j] = 8
            
                if gameover_cnt_sub == 2:
                    gameover_cnt = min(22, gameover_cnt+1)
                    gameover_cnt_sub = 0
                else: gameover_cnt_sub += 1 
            
            x, y = MATRIX_POS
            for i in range(-1, MATRIX_SIZE[0]):
                for j in range(MATRIX_SIZE[1]):
                    self.draw_tile(mino_block, x+j, y+i, self.matrix[i][j])
            if  not self.gameover:                
                if self.is_draw_mino:
                    for p in self.mino.get_shape():
                        self.draw_tile(mino_block, x+p.x, y+p.y, self.mino.m.tile)

            # 21段目チラ見せ
            self.screen.fill((0, 0, 0), 
                (10*TILE_SIZE,0,12*TILE_SIZE,TILE_SIZE*2//3)
            )
            
            pygame.display.flip()
            clock.tick(60)

        pygame.quit()

if __name__ == "__main__":
    game = Game()
    game.run()

```

</details>


<details><summary>key.py</summary>

```py:key.py
import pygame

DAS_FRAME = 20
ARR_FRAME = 2
class Key:
    # 各キーの押下状態を保持
    is_pushed = {
            "z": False,
            "x": False,
            "UP": False,
            "DOWN": False,
            "LEFT": False,
            "RIGHT": False
        }
        
    # 各キーが押された時点のフレーム数を保持
    key_timestamps = {
            "z": 0,
            "x": 0,
            "UP": 0,
            "DOWN": 0,
            "LEFT": 0,
            "RIGHT": 0
        }
    is_moved : bool = False
    is_spined: bool = False
    def process_key_input(self):
        keys = pygame.key.get_pressed()
        self.flags = {
            "is_left_rot": False,
            "is_right_rot": False,
            "is_left_move": False,
            "is_right_move": False,
            "is_soft_drop": False,
            "is_hard_drop": False,
        }       
        for key, state in self.is_pushed.items():
            if keys[getattr(pygame, f'K_{key}')] and not state:
                # キーが押された瞬間
                self.is_pushed[key] = True
                self.key_timestamps[key] += 1
            elif not keys[getattr(pygame, f'K_{key}')] and state:
                # キーが離された瞬間
                self.is_pushed[key] = False
                self.key_timestamps[key] = 0
            elif state:
                self.handle_key_press(key) 
                self.key_timestamps[key] += 1
    def handle_key_press(self, key):
        
        cnt = self.key_timestamps[key]
        # DAS: Delayer Auto Shift, ARR: Auto Repeat Rate
        das = (cnt >= DAS_FRAME and cnt % ARR_FRAME == 0)
        
        match key:
            case "z":
                self.flags["is_left_rot"] = cnt == 1
            case "x":
                self.flags["is_right_rot"] = cnt == 1
            case "UP":
                self.flags["is_hard_drop"] = cnt == 1
            case "DOWN":
                self.flags["is_soft_drop"] = cnt == 1 or das
            case "LEFT":
                self.flags["is_left_move"] = cnt == 1 or das
            case "RIGHT":
                self.flags["is_right_move"] = cnt == 1 or das

```

</details>