目錄
- 一、前言
- 二、初識 curses
- 2.1 簡單使用
- 2.2 整點(diǎn)花樣
- 2.2.1 新建一個(gè)子窗口
- 2.2.2 上點(diǎn)顏色
- 2.2.3 給點(diǎn)細(xì)節(jié)
- 三、貪吃蛇
- 3.1 設(shè)計(jì)
- 3.2 蛇語者
- 3.3 命令行?畫板!
- 3.4 控制!
- 3.5 直接使用
- 四、結(jié)尾
一、前言
本期介紹 Python 練手級項(xiàng)目——貪吃蛇!
原本想推薦一個(gè)貪吃蛇的開源項(xiàng)目:python-console-snake
,但由于該項(xiàng)目最近一次更新是 8 年前,而且在運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)了諸多問題。索性我就動手用 Python 重新寫了一個(gè)貪吃蛇游戲。
下面我們就一起用 Python 實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單有趣的命令行貪吃蛇小游戲,啟動命令:
git clone https://github.com/AnthonySun256/easy_games
cd easy_games
python snake
本文包含設(shè)計(jì)和講解,整體分為兩個(gè)部分:第一部分是關(guān)于 Python 命令行圖形化庫 curses 接著是 snake 相關(guān)代碼。
二、初識 curses
Python 已經(jīng)內(nèi)置了 curses 庫,但是對于 Windows 操作系統(tǒng)我們需要安裝一個(gè)補(bǔ)丁以進(jìn)行適配。
Windows 下安裝補(bǔ)全包:
pip install windows-curses
curses 是一個(gè)應(yīng)用廣泛的圖形函數(shù)庫,可以在終端內(nèi)繪制簡單的用戶界面。
在這里我們只進(jìn)行簡單的介紹,只學(xué)習(xí)貪吃蛇需要的功能
如果您已經(jīng)接觸過 curses,請?zhí)^此部分內(nèi)容。
2.1 簡單使用
Python 內(nèi)置了 curses 庫,其使用方法非常簡單,以下腳本可以顯示出當(dāng)前按鍵對應(yīng)編號:
# 導(dǎo)入必須的庫
import curses
import time
# 初始化命令行界面,返回的 stdscr 為窗口對象,表示命令行界面
stdscr = curses.initscr()
# 使用 noecho 方法關(guān)閉命令行回顯
curses.noecho()
# 使用 nodelay(True) 方法讓 getch 為非阻塞等待(即使沒有輸入程序也能繼續(xù)執(zhí)行)
stdscr.nodelay(True)
while True:
# 清除 stdscr 窗口的內(nèi)容(清除殘留的符號)
stdscr.erase()
# 獲取用戶輸入并放回對應(yīng)按鍵的編號
# 非阻塞等待模式下沒有輸入則返回 -1
key = stdscr.getch()
# 在 stdscr 的第一行第三列顯示文字
stdscr.addstr(1, 3, "Hello GitHub.")
# 在 stdscr 的第二行第三列顯示文字
stdscr.addstr(2, 3, "Key: %d" % key)
# 刷新窗口,讓剛才的 addstr 生效
stdscr.refresh()
# 等待 0.1s 給用戶足夠反應(yīng)時(shí)間查看文字
time.sleep(0.1)
也可以嘗試把 nodelay(True) 改為 nodelay(False) 后再次運(yùn)行,這時(shí)候程序會阻塞在 stdscr.getch() 只有當(dāng)您按下按鍵后才會繼續(xù)執(zhí)行。
2.2 整點(diǎn)花樣
您也許會覺得上面的例子太菜了,隨便用幾個(gè) print 都能達(dá)到相同的效果,現(xiàn)在我們來整點(diǎn)花樣以實(shí)現(xiàn)一些使用普通輸出無法達(dá)到的效果。
2.2.1 新建一個(gè)子窗口
說再多的話也不如一張圖來的實(shí)際
如果我們想要實(shí)現(xiàn)圖中 Game over! 窗口,可以使用 newwin 方法:
import curses
import time
stdscr = curses.initscr()
curses.noecho()
stdscr.addstr(1, 2, "HelloGitHub")
# 新建窗口,高為 5 寬為 25,在命令行窗口的 四行六列處
new_win = curses.newwin(5, 25, 4, 6)
# 使用阻塞等待模式
new_win.nodelay(False)
# 在新窗口的 2 行 3 列處添加文字
new_win.addstr(2, 3, "www.HelloGitHub.com")
# 給新窗口添加邊框,其中邊框符號可以這是,這里使用默認(rèn)字符
new_win.border()
# 刷新窗口
stdscr.refresh()
# 等待字符輸入(這里會一直等待輸入)
new_win.getch()
# 刪除新窗口對象
del new_win
# 清除所有內(nèi)容(比 erase 更徹底)
stdscr.clear()
# 重新添加文字
stdscr.addstr(1, 2, "HelloGitHub")
# 刷新窗口
stdscr.refresh()
# 等待兩秒鐘
time.sleep(2)
# 結(jié)束 curses 模式,恢復(fù)到正常命令行模式
curses.endwin()
除了curses.newwin新建一個(gè)獨(dú)立的窗口,我們還能在任意窗口上使用 subwin或者 subpad方法新建子窗口,例如 stdscr.subwin、 stdscr.subpad、new_win.subwin、new_win.subpad 等等,其使用方法與本節(jié)中創(chuàng)建的 new_win 或者 stdscr沒有區(qū)別,只是新建窗口使用獨(dú)立的緩存區(qū),而子窗口和父窗口共享緩存區(qū)。
如果某個(gè)窗口會在使用后刪除,最好使用 newwin 方法新建獨(dú)立窗口,以防止刪除子窗口造成父窗口的緩存內(nèi)容出現(xiàn)問題。
2.2.2 上點(diǎn)顏色
白與黑的搭配看久了也會顯得單調(diào),curses
提供了內(nèi)置顏色可以讓我們自定義前后背景。
在使用彩色模式之前我們需要先使用使用 curses.start_corlor()
進(jìn)行初始化操作:
import curses
import time
stdscr = curses.initscr()
stdscr.nodelay(False)
curses.noecho()
# 初始化彩色模式
curses.start_color()
# 在1號位置添加前景色是綠色,背景色是黑色的彩色對兒
curses.init_pair(1, curses.COLOR_GREEN, curses.COLOR_BLACK)
# 在一行一列處顯示文字,使用 1號 色彩搭配
stdscr.addstr(1, 1, "HelloGitHub!", curses.color_pair(1))
# 阻塞等待按鍵然后結(jié)束程序
stdscr.getch()
curses.endwin()
需要注意的是,0號 位置顏色是默認(rèn)黑白配色,無法修改
2.2.3 給點(diǎn)細(xì)節(jié)
在此部分最后的最后,我們來說說如何給文字加一點(diǎn)文字效果:
import curses
import time
stdscr = curses.initscr()
stdscr.nodelay(False)
curses.noecho()
# 之后的文字都加上下劃線,直到調(diào)用 attroff為止
stdscr.attron(curses.A_UNDERLINE)
stdscr.addstr(1, 1, "www.HelloGitHub.com")
stdscr.getch()
三、貪吃蛇
前面說了這么多,現(xiàn)在終于到了我們的主菜。在這部分,我將一步步教給大家如何從零開始做出一個(gè)簡單卻又不失細(xì)節(jié)的貪吃蛇。
3.1 設(shè)計(jì)
對于一個(gè)項(xiàng)目來講,相比于盡快動手寫下第一行代碼不如先花點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行一些必要的設(shè)計(jì),畢竟結(jié)構(gòu)決定功能,一個(gè)項(xiàng)目沒有一個(gè)良好的結(jié)構(gòu)是沒有前途的。
snake 將貪吃蛇這個(gè)游戲分為了三大塊:
- 界面:負(fù)責(zé)顯示相關(guān)的所有工作游戲
- 流程控制:判斷游戲輸贏、游戲初始化等
- 蛇和食物:移動自身、判斷是否死亡、是否被吃等
每一塊都被做成了單獨(dú)的對象,通過相互配合實(shí)現(xiàn)游戲。下面讓我們來分別看看應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)。
3.2 蛇語者
對于貪吃蛇游戲里面的蛇來講,它可以做的事情有三種:移動,死亡(吃到自己,撞墻)和吃東西
圍繞著這三個(gè)功能,我們可以首先寫出一個(gè)簡陋的蛇,其類圖如圖所示:
這個(gè)蛇可以檢查自己是不是死亡,是不是吃了東西,以及更新自己的位置信息。
其中,在這里插入代碼片body
和last_body
是列表,分別存儲當(dāng)前蛇身坐標(biāo)和上一步蛇身坐標(biāo),默認(rèn)列表第一個(gè)元素是蛇頭。direction
是當(dāng)前行進(jìn)方向,window_size
是蛇可以活動的區(qū)域大小。
rest
方法用于重置蛇的狀態(tài),它與 __init__
共同負(fù)責(zé)蛇的初始化工作:
class Snake(object):
def __init__(self) -> None:
# Position 是我自定義的類,只有 x, y 兩個(gè)屬性,存儲一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)
# 初始化蛇可以移動范圍的大小
self.window_size = Position(game_config.game_sizes["width"], game_config.game_sizes["height"])
# 初始化移動方向
self.direction = game_config.D_Down
# 重置身體列表
self.body = []
self.last_body = []
# 生成新的身體,默認(rèn)在左上角,頭朝下,長三個(gè)格子
for i in range(3):
self.body.append(Position(2, 3 - i))
# rest 重置相關(guān)屬性
def reset(self) -> None:
self.direction = game_config.D_Down
self.body = []
self.last_body = []
for i in range(3):
self.body.append(Position(2, 3 - i))
Position 是我自定義的類,只有 x, y 兩個(gè)屬性,存儲一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)
在最開始我們可能只是模糊的感覺應(yīng)該有這幾個(gè)屬性,但是對于其中的內(nèi)容和初始化方法又不完全清楚,這是正常的。我們需要做的就是繼續(xù)實(shí)現(xiàn)需要的功能,在實(shí)踐中添加和完善最初的構(gòu)想
之后,我們從繼續(xù)上到下實(shí)現(xiàn),對照類圖,我們接下來應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一下 update_snake_pos
即 更新蛇的位置,這部分非常簡單:
def update_snake_pos(self) -> None:
# 這個(gè)函數(shù)在文章下方,獲得蛇在 x, y 方向上分別增加多少
dis_increment_factor = self.get_dis_inc_factor()
# 需要注意,這里要用深拷貝(import copy)
self.last_body = copy.deepcopy(self.body)
# 先移動蛇頭,然后蛇身依次向前
for index, item in enumerate(self.body):
if index 1:
item.x += dis_increment_factor.x
item.y += dis_increment_factor.y
else: # 剩下的部分要跟著前一部分走
item.x = self.last_body[index - 1].x
item.y = self.last_body[index - 1].y
其實(shí) last_body 可以只記錄最后一次修改的身體
在這里有一個(gè)細(xì)節(jié),如果我們是第一次寫這個(gè)函數(shù),為了讓蛇頭能夠正確地按照玩家操作移動,我們需要知道蛇頭元素在 x, y 方向上各移動了多少。
最簡單的方法是直接一串 if-elif,判斷方向再相加:
if self.direction == LEFT:
head.x -= 1
elif self.direction == RIGHT:
head.x += 1
但是這樣的問題在于,如果我們的需求更改(比如我現(xiàn)在說蛇可以一次走兩個(gè)格子,或者吃了特殊道具 x, y 方向上走的距離不一樣等等)直接修改這樣的代碼會讓人很痛苦。
所以在這里更好的解決辦法是使用一個(gè) dis_increment_factor
存儲蛇再 x 和 y 上各移動多少,并且新建一個(gè)函數(shù)get_dis_inc_factor
進(jìn)行判斷:
def get_dis_inc_factor(self) -> Position:
# 初始化
dis_increment_factor = Position(0, 0)
# 修改每個(gè)方向上的速度
if self.direction == game_config.D_Up:
dis_increment_factor.y = -1
elif self.direction == game_config.D_Down:
dis_increment_factor.y = 1
elif self.direction == game_config.D_Left:
dis_increment_factor.x = -1
elif self.direction == game_config.D_Right:
dis_increment_factor.x = 1
return dis_increment_factor
當(dāng)然了,這么做或許有點(diǎn)多余,但是努力做到一個(gè)函數(shù)只做一件事情能幫助化簡我們的代碼,降低寫出又臭又長還難調(diào)試代碼的可能性。
解決了移動問題,下一步就是考慮貪吃蛇如何吃到食物了,在這里我們用 和 eat_food
兩個(gè)check_eat_food
函數(shù)完成:
def eat_food(self, food) -> None:
self.body.append(self.last_body[-1]) # 長大一個(gè)元素
def check_eat_food(self, foods: list) -> int: # 返回吃到了哪個(gè)食物
# 遍歷食物,看看當(dāng)前食物和蛇頭是不是重合,重合就是吃到
for index, food in enumerate(foods):
if food == self.body[0]:
# 吃到食物則調(diào)用 eat_food 函數(shù),處理蛇身長大等操作
self.eat_food(food)
# 彈出吃掉的食物
foods.pop(index)
# 返回吃掉食物的序號,沒吃則返回 -1
return index
return -1
在這里,foods
是一個(gè)存儲著所有食物位置信息的列表,每次蛇體移動后都會調(diào)用 check_eat_food
函數(shù)檢查是不是吃到了某一個(gè)食物。
可以發(fā)現(xiàn),檢查是不是「吃到」和「吃下去」這兩個(gè)動作我分為了兩個(gè)函數(shù),以做到每個(gè)函數(shù)「一心一意」方便后期修改。
現(xiàn)在,我們的蛇已經(jīng)能跑能吃了。但是作為一只能照顧自己的貪吃蛇,我們還需要能夠判斷當(dāng)前自身狀態(tài),比如最基本的我需要知道我剛剛是不是咬到自己了,只需要看看蛇頭是不是移動到了身體里面:
ef check_eat_self(self) -> bool:
return self.body[0] in self.body[1:] # 判斷蛇頭是不是和身體重合
或者我想知道是不是跑得太快而撞了墻
3.3 命令行?畫板!
上一節(jié)中我們實(shí)現(xiàn)了游戲里的第一位角色:蛇。為了將它顯示出來我們現(xiàn)在需要將我們的命令行改造成一塊「畫板」。
在動手之前我們同樣思考:我們需要畫哪些東西在我們的命令行上?直接上類圖:
是不是覺得有些眼花繚亂以至于感覺無從下手?其實(shí)Graphic
類方法雖多但是大多數(shù)方法只是執(zhí)行一個(gè)特定的功能而已,而且每次更新游戲只需要調(diào)用 draw_game
方法即可:
def draw_game(self, snake: Snake, foods, lives, scores, highest_score) -> None:
# 清理窗口字符
self.window.erase()
# 繪制幫助信息
self.draw_help()
# 更新當(dāng)前幀率
self.update_fps()
# 繪制幀率信息
self.draw_fps()
# 繪制生命、得分信息
self.draw_lives_and_scores(lives, scores, highest_score)
# 繪制邊框
self.draw_border()
# 繪制食物
self.draw_foods(foods)
# 繪制蛇身體
self.draw_snake_body(snake)
# 更新界面
self.window.refresh()
# 更新界面
self.game_area.refresh()
# 延遲一段時(shí)間,以控制幀率
time.sleep(self.delay_time)
遵循從上到下設(shè)計(jì),從下到上實(shí)現(xiàn)的原則
可以看出draw_game
實(shí)際上已經(jīng)完成了 Graphic
的所有功能。
再往下深入,我們可以發(fā)現(xiàn)類似draw_foods、draw_snake_body
實(shí)現(xiàn)基本一樣,都是遍歷坐標(biāo)列表然后直接在相應(yīng)位置上添加字符即可:
def draw_snake_body(self, snake: Snake) -> None:
for item in snake.body:
self.game_area.addch(item.y, item.x,
game_config.game_themes["tiles"]["snake_body"],
self.C_snake)
def draw_foods(self, foods) -> None:
for item in foods:
self.game_area.addch(item.y, item.x,
game_config.game_themes["tiles"]["food"],
self.C_food)
將其分開實(shí)現(xiàn)也是為了保持代碼干凈易懂以及方便后期修改。draw_help、draw_fps
、draw_lives_and_scores
也是分別打印了不同文字信息,沒有任何新的花樣。
update_fps
實(shí)現(xiàn)了幀率的估算以及調(diào)節(jié)等待時(shí)間穩(wěn)定幀率:
def esp_fps(self) -> bool: # 返回是否更新了fps
# 每 fps_update_interval 幀計(jì)算一次
if self.frame_count self.fps_update_interval:
self.frame_count += 1
return False
# 計(jì)算時(shí)間花費(fèi)
time_span = time.time() - self.last_time
# 重置開始時(shí)間
self.last_time = time.time()
# 估算幀率
self.true_fps = 1.0 / (time_span / self.frame_count)
# 重置計(jì)數(shù)
self.frame_count = 0
return True
def update_fps(self) -> None:
# 如果重新估計(jì)了幀率
if self.esp_fps():
# 計(jì)算誤差
err = self.true_fps - self.target_fps
# 調(diào)節(jié)等待時(shí)間,穩(wěn)定fps
self.delay_time += 0.00001 * err
draw_message_window
則實(shí)現(xiàn)了繪制勝利、失敗的畫面:
def draw_message_window(self, texts: list) -> None: # 接收一個(gè) str 列表
text1 = "Press any key to continue."
nrows = 6 + len(texts) # 留出行與行之間的空隙
ncols = max(*[len(len_tex) for len_tex in texts], len(text1)) + 20
# 居中顯示窗口
x = (self.window.getmaxyx()[1] - ncols) / 2
y = (self.window.getmaxyx()[0] - nrows) / 2
pos = Position(int(x), int(y))
# 新建獨(dú)立窗口
message_win = curses.newwin(nrows, ncols, pos.y, pos.x)
# 阻塞等待,實(shí)現(xiàn)任意鍵繼續(xù)效果
message_win.nodelay(False)
# 繪制文字提示
# 底部文字居中
pos.y = nrows - 2
pos.x = self.get_middle(ncols, len(text1))
message_win.addstr(pos.y, pos.x, text1, self.C_default)
# 繪制其他信息
pos.y = 2
for text in texts:
pos.x = self.get_middle(ncols, len(text))
message_win.addstr(pos.y, pos.x, text, self.C_default)
pos.y += 1
# 繪制邊框
message_win.border()
# 刷新內(nèi)容
message_win.refresh()
# 等待任意按鍵
message_win.getch()
# 恢復(fù)非阻塞模式
message_win.nodelay(True)
# 清空窗口
message_win.clear()
# 刪除窗口
del message_win
這樣,我們就實(shí)現(xiàn)了游戲動畫的顯示!
3.4 控制!
到目前為止,我們實(shí)現(xiàn)了游戲內(nèi)容繪制以及游戲角色實(shí)現(xiàn),本節(jié)我們來學(xué)習(xí) snake 的最后一個(gè)內(nèi)容:控制。
老規(guī)矩,敲代碼之前我們應(yīng)該先想一想:如果要寫一個(gè) control 類,它應(yīng)該都包含哪些方法呢?
仔細(xì)思考也不難想到:應(yīng)該有一個(gè)循環(huán),只要沒輸或者沒贏就一直進(jìn)行游戲,每輪應(yīng)該更新畫面、蛇移動方向等等。這就是我們的 start:
def start(self) -> None:
# 重置游戲
self.reset()
# 游戲運(yùn)行標(biāo)志
while self.game_flag:
# 繪制游戲
self.graphic.draw_game(self.snake, self.foods, self.lives, self.scores, self.highest_score)
# 讀取按鍵控制
if not self.update_control():
continue
# 控制游戲速度
if time.time() - self.start_time 1/game_config.snake_config["speed"]:
continue
self.start_time = time.time()
# 更新蛇
self.update_snake()
只要我們寫出了 start 對于剩下的結(jié)構(gòu)也就能輕松地實(shí)現(xiàn),比如讀取按鍵控制就是最基本的比較數(shù)字是不是一樣大:
def update_control(self) -> bool:
key = self.graphic.game_area.getch()
# 不允許 180度 轉(zhuǎn)彎
if key == curses.KEY_UP and self.snake.direction != game_config.D_Down:
self.snake.direction = game_config.D_Up
elif key == curses.KEY_DOWN and self.snake.direction != game_config.D_Up:
self.snake.direction = game_config.D_Down
elif key == curses.KEY_LEFT and self.snake.direction != game_config.D_Right:
self.snake.direction = game_config.D_Left
elif key == curses.KEY_RIGHT and self.snake.direction != game_config.D_Left:
self.snake.direction = game_config.D_Right
# 判斷是不是退出
elif key == game_config.keys['Q']:
self.game_flag = False
return False
# 判斷是不是重開
elif key == game_config.keys['R']:
self.reset()
return False
更新蛇的狀態(tài)時(shí)只需要判斷是不是死亡、勝利、吃到東西就可:
def update_snake(self) -> None:
self.snake.update_snake_pos()
index = self.snake.check_eat_food(self.foods)
if index != -1: # 如果吃到食物
# 得分 +1
self.scores += 1
# 如果填滿了游戲區(qū)域就勝利
if len(self.snake.body) >= (self.snake.window_size.x - 2) * (self.snake.window_size.y - 2): # 蛇身已經(jīng)填滿游戲區(qū)域
self.win()
else:
# 再放置一個(gè)食物
self.span_food()
# 如果死了,就看看是不是游戲結(jié)束
if not self.snake.check_alive():
self.game_over()
3.5 直接使用
為了讓這個(gè)包能夠直接使用 python snake
就能直接開始游戲,我們來看一下__main__.py
:
import game
g = game.Game()
g.start()
g.quit()
當(dāng)我們嘗試直接運(yùn)行一個(gè)包時(shí),Python 從 __main__.py
中開始執(zhí)行,對于我們寫好的代碼,只需三行即可開始游戲!
四、結(jié)尾
到這里如何編寫一個(gè)貪吃蛇游戲就結(jié)束啦!實(shí)際上編寫一個(gè)小游戲不難,對于新手來講難點(diǎn)在于如何去組織程序的結(jié)構(gòu)。我所實(shí)現(xiàn)的只是其中的一種方法,每個(gè)人對于游戲結(jié)構(gòu)理解不同所寫出的代碼也會不同。但無論怎樣,我們都應(yīng)該遵循一個(gè)目標(biāo):盡量遵循代碼規(guī)范,養(yǎng)成良好的風(fēng)格。這樣不僅利于別人閱讀你的代碼,也利于自己排查 bug、增加新的功能。
到此這篇關(guān)于用Python簡單實(shí)現(xiàn)個(gè)貪吃蛇小游戲(保姆級教程)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python貪吃蛇小游戲內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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