俄罗斯方块 形状、下落时钟与消行

你好，我是吴老师。这份是给你自己读的——不用等我讲，看不懂就整段复制给 AI，加一句"请一次只解释一个概念，讲完问我一个小问题"。

读完之后，你应该能：

• 说出"一块方块用一个位掩码数字来表示"是什么意思；
• 明白"移动、旋转、下落之前为什么要先问collides（碰撞检测）"；
• 说清方块凭什么"自己"每隔一小会儿往下掉一格——millis() 和 delay() 有什么不同；
• 讲明白消掉一行时，程序到底是"擦掉"还是"搬格子"，为什么从底下往上扫。

用时：约 60 分钟。　准备：烧录 demo01_tetris 的板子 + 一根 USB 线。

一、方块从天上掉下来

第 30 课我们让一条贪吃蛇在网格里跑——蛇是一格一点。这一课升级成俄罗斯方块：方块是好几格拼成的一个形状，它自己往下掉，还听你手指的话：左滑右滑移动、点一下旋转、下滑直接落底，落满一行还能消掉。

板子没有"方块"这个实体，它怎么记住形状、怎么判断该掉该停、怎么知道哪行满了？答案藏在三样东西里：位掩码（形状写成数字）、下落时钟（用 millis() 自己掉）、碰撞检测（动之前先问一声）。这一课就把它们玩明白。

二、我观察到的现象

上电先见 TETRIS 标题和 tap to start，轻触开始。

三、一块方块，是一个"数字"——位掩码

贪吃蛇一格记一个数就行；俄罗斯方块的 I 字是横的 4 格，T 字是上面 3 格 + 下面中间 1 格……这些形状一个"点"装不下。

诀窍：每一种方块都装得进一个 4×4 的小格子框。我们把 4×4 看成 16 个小位子，每个位子"有方块没方块"用一位（bit）的 1 或 0 表示。比如 I 字只有第 1 行 4 格：

row0: 1 1 1 1
row1: 0 0 0 0
row2: 0 0 0 0
row3: 0 0 0 0
把它压成一个 16 位的数字 → 用十六进制写就是 0x00F0

一个形状 = 一个 16 位的数字。 七种方块就是七个数字：

I: 0x00F0   O: 0x0660   T: 0x0270   S: 0x06C0
Z: 0x0C60   J: 0x0710   L: 0x0740

为什么用数字不是记 16 个坐标？ 因为一个 16 位数字只要 2 字节内存，又小又好比对；旋转、判断"这格有没有方块"都变成简单的位运算，又快又不容易错。把形状折叠成一个数字，是这课第一个聪明想法。

四、两个代码名，够了

1. TETRO[type]——这个形状就是这个数字

TETRO 是存 7 个数字的数组，下标 0..6 对应 I/O/T/S/Z/J/L。
TETRO[0] = 0x00F0  → I 字
TETRO[5] = 0x0710  → J 字

想旋转？rotatedShape(type, rot) 会从 TETRO[type] 出发，
把整个 4×4 位图顺时针转 rot 次，得到新角度的形状数字。

判断"这格有没有方块"用 hasCell(形状, dx, dy)：看那个数字里第 dy 行第 dx 列 那个 bit 是不是 1。

2. collides(x, y, type, rot)——这样放，行不行？

collides = 碰撞检测。你问它：把 type 形状以 rot 角度放在 (x,y)，合不合法？
它逐格算：会不会越出左右下边界？会不会撞到已经固定的 grid 里的方块？
只要有一格越界或撞到，就返回 true（不行）；全部没事，返回 false（可以）。

这是本课最重要的规矩：移动、旋转、下落之前，先问一次 collides。 想往左挪——先问左下位置行不行；想转——先问转后的形状行不行；想往下掉一格——先问下面一格行不行。先"算一算会不会撞"再"动"，是几乎所有游戏的头一条规矩。

最该记住的：形状 = 一个位掩码数字；任何移动/旋转/下落前都先问一句 collides。 整个俄罗斯方块，就是"一个形状数字 + 问一句行不行 + 落定就固定 + 满行就搬格子消掉"。

五、为什么"墙"和"堆好的方块"都能被躲开？

你问：方块又不是活的，怎么知道左边有墙、下面有别的东西？答案在 collides——在动之前先想一遍。

打个比方：你闭眼往左迈一步，会不会撞墙？聪明人不是先迈再撞，而是先用手探一探。 collides 就是那只"探路的手"：它不真的移动方块，只是设想方块到了新位置，逐格看有没有越界或占到别人。只要有一格不行，就整个不行。

⚠️ 比喻要有边界："探路的手"是讲动之前先模拟，不是说真有个手在屏上摸。电脑的"先探路"就是纯计算——它在内存里临时算一遍新位置有没有冲突，并没真的把方块搬过去。

一句话记住：方块永远"先问路，再走路"——问路就是 collides，走路就是移动/旋转/下落。

六、方块凭什么"自己"往下掉？——下落时钟

贪吃蛇是"你按一下，它走一格"；俄罗斯方块是你不碰它，它也每隔一小会儿自己掉一格。 这个"每隔一小会儿"不能用 delay(700)——那会让板子卡死 700 毫秒，手指点了没反应，画面也僵住。用 millis()！

lastDrop 记着"上一次掉的时间"。
loop() 每转一圈都问：现在 millis() 比 lastDrop 多了多少？
    够了 700ms？ → 方块掉一格，lastDrop 更新成现在。
    还不够？ → 什么都不做，去跑触摸、画屏幕。

这叫非阻塞计时：不卡死，而是每圈看看"到时间了没"，到了就掉一格，没到就干别的。 这样方块自己掉、手指能点、画面能重画，三件事互不耽误。

而且不是固定 700ms——dropInterval() 会把"每 100 分减 50 毫秒"算进去：分越高间隔越短（700ms 一路压到最低 120ms），方块掉得越快、越难。难度从哪来？就从这"掉落间隔"一个数字来。

七、撞到底了——固定、消行，再来下一块

方块掉到下一格"探路"发现不行了，就固定进堆叠。这是 dropToGround()：

lockPiece()  把当前形状按 (curX,curY) 一格一格填进 grid
             （grid 是 20×10 大表格，0 空，1..7 是七种颜色）
clearLines() 从最底下那行往上扫：这一行全满吗？
                满 → 这一行"搬掉"，上面的行整体往下搬一行
                     搬完再回退重看这一行（可能又满了）
                没满 → 看上一行
score += 消掉行数 × 100
spawnPiece() 生成下一块，从顶上下落

这里有个妙处：消掉一行不是"擦掉"这一行，而是把它上面的所有行，整体往下搬一行。 一笔都不挪，只搬"哪行顶替哪行"，消完再看这一行是不是又满了。

为什么从底往上、消完回退重查？ 因为下面的行搬下来后，原来"上面那行"可能正好也是满的。从下往上、消了再看一次，才能把连着的好几行一次消干净。

八、改一个条件：让方块掉慢/掉快

方块掉太快，新手跟不上。能不能慢一点？先预测再看代码想想（不用真改）：

俄罗斯方块的"难度"几乎只由 dropInterval() 这一个函数的数字决定。 想简单就调大基础间隔，想激烈就调小——这就是"把规则写在数据上"：改一个数字，整个游戏节奏都变了。

九、过关检查

1. 一块"好几格拼成"的方块，怎么用一个数字（位掩码）表示？举例说 I 字。
2. collides 在干什么？为什么"移动、旋转、下落"之前都先调它？
3. 方块凭什么"自己"每隔一小会儿掉一格？millis() 和 delay() 有什么不同？
4. 消掉一行，程序是"擦掉"还是"搬格子"？为什么从底下往上、消完还要回退重查？
5. 想让游戏更难，dropInterval() 大概改哪个数字、往哪改？
6. 从贪吃蛇"一格一格"到俄罗斯方块"一整块 + 旋转 + 消行"，多了哪两样新东西？

留下三样东西：你一局能消掉几行、你第一次点"旋转"时方块转了几度、"俄罗斯方块在板子里是什么"的一句话。

十、还能玩什么

下节课预告：学会"形状=位掩码、下落=时钟、动=先碰撞、消行=搬格子"后，第 32 课推箱子你会发现——"移动 + 碰撞 + 一张地图"这套思路几乎一模一样，只是把"下落"换成"玩家推着箱子走"。