前言
這幾年人工智能技術(shù)大發(fā)展,Python因此幾乎成了第一位的語言。實(shí)際上,多年來,它不僅在軟件工程師中得到廣泛使用,也是各行業(yè)通用的專家語言,就是說,不管孩子以后做什么,都可能用得著。準(zhǔn)備針對(duì)我自己上小學(xué)的孩子,每周抽出些時(shí)間,通過學(xué)習(xí)他們感興趣的小游戲,逐步把python知識(shí)點(diǎn)帶進(jìn)游戲的制作過程中,用到哪些知識(shí)簡(jiǎn)單的解紹一下哪些,以學(xué),以用為主。
本次我們將編寫一個(gè)貪吃蛇的游戲。通過鍵盤上、下、左、右控制小蛇上、下、左、右移動(dòng),吃到食物后長(zhǎng)度加1;蛇頭碰到自身或窗口邊緣,游戲失敗。我們首先構(gòu)造小蛇,實(shí)現(xiàn)小蛇向4個(gè)方向移動(dòng);然后實(shí)現(xiàn)游戲失敗的判斷、吃食物增加長(zhǎng)度、得分功能;每段游戲,增加一個(gè)功能,另存一下,容易讓孩子理解學(xué)習(xí),同時(shí)也可以讓其在每個(gè)階段增加他想增加的功能,一舉多得。最后學(xué)習(xí)函數(shù)的定義與使用,并通過進(jìn)行時(shí)間控制變更游戲難度。
主要設(shè)計(jì)
1、蛇的表示
游戲開發(fā)本身就會(huì)用到很多面向?qū)ο蟮母拍?,而蛇的身體又是一個(gè)天然的“鏈表”結(jié)構(gòu),太適合用來練習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)了。
蛇怎么表示?我們可以將整個(gè)游戲區(qū)域劃分成一個(gè)個(gè)的小格子,由一組連在一起的小格子組成“蛇”,蛇頭用個(gè)蛇頭(圓帶兩個(gè)眼睛)表示,蛇身用個(gè)圓表示。我們可以用坐標(biāo)來表示每一個(gè)小方格,X 軸和 Y 軸的范圍都是可以設(shè)定好的。用一個(gè)列表來存放“蛇身”的坐標(biāo),那么一條“蛇”就出來了。
2、蛇怎么移動(dòng)?
第一反應(yīng)就是像蚯蚓蠕動(dòng)一樣,每一個(gè)小方塊向前移動(dòng)一格,但這樣實(shí)現(xiàn)起來很麻煩。想象一下我們玩過的貪吃蛇,每次“蛇”的移動(dòng)感覺上是整體往前移動(dòng)了一格,排除掉腦子中“蛇”的“動(dòng)作”,細(xì)想移動(dòng)前和移動(dòng)后“蛇”的位置變化,其實(shí)除了頭尾,其他部分根本就沒有變。那就簡(jiǎn)單了,將下一格的坐標(biāo)添加到列表開頭,并移除列表的最后一個(gè)元素,就相當(dāng)于蛇向前移動(dòng)了一格。(由于蛇頭與蛇身是不同的圖片,還需要把第二張也即原先的蛇并沒有照片換成蛇身照片,要不跑幾步就成一串蛇頭了,你可以試試,把蛇身換蛇頭的那行代碼注釋掉就可看到了。)
3、玩家控制小蛇移動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)
玩家控制小蛇移動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)
玩家控制小蛇移動(dòng),在update()函數(shù)中實(shí)現(xiàn)用戶按上、下、左、右方向鍵,設(shè)定direction變量取不同的值,即可實(shí)現(xiàn)玩家鍵盤控制小蛇向4個(gè)方向移動(dòng)。即通過一個(gè)公共變量direction來實(shí)現(xiàn),當(dāng)鍵盤按不同的上下左右鍵時(shí)修改公共變量direction就達(dá)到了玩家控制小蛇方向的問題。
4、如何判定游戲結(jié)束?
“蛇”移動(dòng)超出了游戲區(qū)的范圍或者碰到了自己就算輸了,軸坐標(biāo)的范圍是事先定好的,超出范圍很容易判斷。那么如何判斷碰到自己呢?
如果腦子里想的是“蛇”動(dòng)的畫面,那真的比較難了,但是放到代碼中,我們的“蛇”是一個(gè)列表,那么只要判斷下一格的坐標(biāo)是否已經(jīng)包含在“蛇”的列表中豈不就可以了?
理清了這些問題,我們就可以開始編碼了。
應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)
1、python知識(shí)點(diǎn)
1.1 列表
游戲開發(fā)本身就會(huì)用到很多面向?qū)ο蟮母拍?,而蛇的身體又是一個(gè)天然的“鏈表”結(jié)構(gòu),太適合用來練習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)了。
列表,數(shù)據(jù)類型list,list是python內(nèi)置的一種高級(jí)數(shù)據(jù)類型。list是一種有序的集合,基于鏈表實(shí)現(xiàn) 在python中應(yīng)用很廣泛,可以隨時(shí)添加和刪除其中的元素。在此游戲中用于表是蛇身,由蛇頭,蛇身組成,吃個(gè)食物,蛇身增加一段,即應(yīng)用列表添加一個(gè)蛇身圖片。蛇身的移動(dòng),用到了列表的添加與刪除功能。len()可以獲得列表長(zhǎng)度。用索引來訪問list中每一個(gè)位置的元素,記得索引是從0開始的,也可以用負(fù)數(shù),表示從-1表示列表最后一個(gè)。
append()在列表未尾增加一個(gè)元素
如:Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入列表中
del 刪除最后一個(gè)元素
del Snake[len(Snake)-1] # 刪除舊蛇尾
也可用 del Snake[-1]
在指定位置增加元素用insert()
如:Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇頭加到列表的最前面
1.2 time 時(shí)間模塊
屬于Python的時(shí)間模塊。基本上,這會(huì)增加執(zhí)行延遲,并且只會(huì)暫停當(dāng)前線程,而不會(huì)暫停整個(gè)程序。
Python的time模塊中提供了Python time.sleep()函數(shù)。在使用此Python函數(shù)之前,您需要使用以下命令導(dǎo)入此模塊:import time
導(dǎo)入此模塊后,即可使用time.sleep()函數(shù)。語法如下:
句法:睡眠(秒),如您所見,它需要一個(gè)參數(shù),即秒。在執(zhí)行過程中,這基本上會(huì)引起這么多秒的延遲,此游戲中應(yīng)用到sleep(0.2),讓游戲更新時(shí)暫緩0.2秒,通過此參數(shù)可以調(diào)試蛇的移動(dòng)速度。
1.3 random模塊
random() 方法返回隨機(jī)生成的一個(gè)實(shí)數(shù),它在[0,1)范圍內(nèi)
import random
random.random()
#randint函數(shù),返回指定范圍的一個(gè)隨機(jī)整數(shù),包含上下限
random.randint(0,99)#返回0~99之間的整數(shù)
2、pygamezero知識(shí)點(diǎn)
Pygame Zero這個(gè)神器,它對(duì)PyGame做了很多封裝,避免寫很多枯燥的框架代碼,讓初學(xué)者可以更專注于游戲核心邏輯,容易上手。
2.1 游戲角色Acto
游戲角色Actor pgzero中所有以圖片顯示的元素都是Actor類來定義,如snakebody = Actor(‘snake2’) # 導(dǎo)入蛇身方塊圖片。也可以理解為Actor是用來代表一個(gè)你繪制到屏幕的圖形。
通過把字符串 ‘snake2’ 作為參數(shù)傳遞給 Actor 類,Pygame Zero自動(dòng)加載了外星人精靈,并且圖片具有位置和大小屬性。snake2是指images文件夾下snake2.png圖片。也可以apple = Actor(‘a(chǎn)pple’,(200,300)) # 設(shè)置圖片apple的位置。連圖片帶位置一起指定。
一個(gè)免費(fèi)的png圖片下載網(wǎng)站:https://kenney.nl/assets/page:3?q=2d
2.2 輸出中文字體
顯示中文 準(zhǔn)備:在.py同級(jí)目錄下新建fonts文件夾,并放入支持中文的字體文件simhei.ttf
if isclose: # 顯示游戲失敗信息
screen.draw.text(“游戲失??!”, (120, HEIGHT/2-100),
fontsize=100, fontname=‘simhei’, color=‘yellow’)
2.3鍵盤控制
from pgzero.keyboard import keys, Keyboard
可以查詢下原碼,通過keys.w,keyboard.left等進(jìn)行控制
功能截圖
代碼實(shí)現(xiàn)
1、蛇的表示
import pgzrun # 導(dǎo)入游戲庫
TILE_SIZE = 30 # 小蛇方塊的大小,20×20
WIDTH = 20*TILE_SIZE # 設(shè)置窗口的寬度為800
HEIGHT = 20*TILE_SIZE # 設(shè)置窗口的高度為600
snkaeHead = Actor('snake1') # 導(dǎo)入蛇頭方塊圖片
snkaeHead.x = WIDTH/2 # 蛇頭方塊圖片的x坐標(biāo)
snkaeHead.y = HEIGHT/2 # 蛇頭方塊圖片的y坐標(biāo)
Snake = [] # 存儲(chǔ)蛇的列表
Snake.append(snkaeHead) # 把蛇頭加入列表中
for i in range(4): # 再為蛇添加4段蛇身
print(i)
snakebody = Actor('snake2') # 導(dǎo)入蛇身方塊圖片
snakebody.x = Snake[i].x - TILE_SIZE # 蛇身方塊圖片的x坐標(biāo)
snakebody.y = Snake[i].y # 蛇身方塊圖片的y坐標(biāo)
Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入列表中
def draw(): # 繪制模塊,每幀重復(fù)執(zhí)行
screen.clear() # 每幀清除屏幕,便于重新繪制
for snkaebody in Snake: # 繪制蛇
snkaebody.draw()
pgzrun.go() # 開始執(zhí)行游戲
2、蛇的前進(jìn)移動(dòng)
蛇一直向右移動(dòng),直至完全走出屏幕
direction = 'right'
def update(): # 更新模塊,每幀重復(fù)操作
newSnakeHead = Actor('snake1') # 創(chuàng)建新蛇頭的圖片
# 根據(jù)direction變量設(shè)定新蛇頭的坐標(biāo) # 如小蛇向下移動(dòng),就在舊蛇頭的下邊
if direction == 'right': # 小蛇向右移動(dòng)
newSnakeHead.x = Snake[0].x + TILE_SIZE
newSnakeHead.y = Snake[0].y
if direction == 'left': # 小蛇向左移動(dòng)
newSnakeHead.x = Snake[0].x - TILE_SIZE
newSnakeHead.y = Snake[0].y
if direction == 'up': # 小蛇向上移動(dòng)
newSnakeHead.x = Snake[0].x
newSnakeHead.y = Snake[0].y - TILE_SIZE
if direction == 'down': # 小蛇向下移動(dòng)
newSnakeHead.x = Snake[0].x
newSnakeHead.y = Snake[0].y + TILE_SIZE
Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇頭加到列表的最前面
Snake[1].image='snake2'
del Snake[len(Snake)-1] # 刪除舊蛇尾
3、控制移動(dòng)方向
def update(): # 更新模塊,每幀重復(fù)操作
global direction,isclose
if keyboard.left: # 如果按下鍵盤向左方向鍵
direction = 'left' # 小蛇要向左移
if keyboard.right: # 如果按下鍵盤向右方向鍵
direction = 'right' # 小蛇要向右移
if keyboard.up: # 如果按下鍵盤向上方向鍵
direction = 'up' # 小蛇要向上移
if keyboard.down: # 如果按下鍵盤向下方向鍵
direction = 'down' # 小蛇要向下移
4、游戲失敗
# 當(dāng)小蛇(新蛇頭)超出邊框時(shí),游戲失敗
if newSnakeHead.y < 0 or newSnakeHead.y > HEIGHT or newSnakeHead.x < 0 or newSnakeHead.x > WIDTH:
isclose = True
def draw(): # 繪制模塊,每幀重復(fù)執(zhí)行
screen.clear() # 每幀清除屏幕,便于重新繪制
for snkaebody in Snake: # 繪制蛇
snkaebody.draw()
# 顯示中文 準(zhǔn)備:在.py同級(jí)目錄下新建fonts文件夾,并放入支持中文的字體文件simhei.ttf
if isclose: # 顯示游戲失敗信息
screen.draw.text("游戲失?。?, (120, HEIGHT/2-100),
fontsize=100, fontname='simhei', color='yellow')
5、食物的隨機(jī)出現(xiàn)
當(dāng)小蛇頭碰到食物時(shí),不處理,也就是長(zhǎng)度+1;青蛙重新在隨機(jī)位置出現(xiàn);
if newSnakeHead.x == food.x and newSnakeHead.y == food.y:
food.x = random.randint(5, 20) * TILE_SIZE
food.y = random.randint(5, 20) * TILE_SIZE
score = score + 1 # 得分加1
6、游戲得分
設(shè)置公共變量score,當(dāng)小蛇吃到食物時(shí),score值加1,更新時(shí)屏幕顯示出得分,用如下語句。
screen.draw.text("得分:"+str(score), (100, 20), fontsize=50,
fontname='simhei', color='white')
總結(jié)
這次我們主要制作了貪吃蛇游戲,了解了time模塊的sleep函數(shù)、clock模塊的schedule等功能,學(xué)習(xí)了列表的插入函數(shù)、break與continue語句、函數(shù)的定義與調(diào)用等知識(shí)點(diǎn)。讀者可以嘗試在本章代碼的基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn):1.實(shí)現(xiàn)得分越來越高,游戲速度越來越快的效果;2.實(shí)現(xiàn)蛇頭、蛇身不同顏色的顯示效果;
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