Python ·

基于Pygame开发贪吃蛇和俄罗斯方块(二)

Pygame 实现贪吃蛇

一、实验介绍

1.1 实验内容

本节实验将通过Pygame来实现贪吃蛇,实验中将讲解贪吃蛇游戏的基本原理,以及实现贪吃蛇所需要的相关方法。最终效果图如下:

snake2

1.2 实验知识点

  • 实现贪吃蛇

1.3 实验环境

  • Python 2.7.6
  • Xfce终端

1.4 适合人群

本课程难度为一般,属于初级级别课程,适合具有Python基础的用户,熟悉Python基础知识加深巩固。

1.5 代码获取

本节实验所用到的代码和相关资源文件可以通过下面命令下载到实验楼环境中,作为参照对比进行学习。

$ wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/940/snake.zip

解压缩至/home/shiyanlou/snake

$ unzip snake.zip

二、开发准备

本次课程主要利用Pygame模块来进行开发,首先我们需要打开Xfce终端,并使用pip命令来安装Pygame

$ sudo pip install pygame

安装完成之后进入Python的交互界面,输入以下命令查看是否成功安装。

import pygame

若无异常,则说明安装成功。

三、实验步骤

3.1 主要思路

我们的贪吃蛇游戏将主要包括三个核心模块,分别是游戏开始模块游戏运行模块游戏结束模块。这三个模块是这样配合工作的:先是显示游戏开始模块,然后一个循环一直在游戏运行模块和显示游戏结束模块之间运行。

游戏主要思路

  1. 绘制一个640*480的窗口
  2. 定义小方格的大小(必须要能被640和480整除)
  3. 绘制游戏开始的画面,等待按键事件输入
  4. 程序主循环里面包含两个模块,一个是游戏运行模块,另一个是显示游戏结束画面的模块
  5. 游戏运行模块:
    • 随机初始化设置一个点作为贪吃蛇的起点
    • 以这个点为起点,建立一个长度为3格的贪吃蛇(列表)
    • 初始化一个运动的方向
    • 随机一个苹果的位置
    • 在游戏循环里处理事件
    • 根据按键改变蛇的运动方向
    • 检查游戏是否结束(撞到边界或者撞到自己)
    • 检查贪吃蛇是否吃到苹果
    • 绘制背景,方格,贪吃蛇,苹果,分数等游戏的元素
  6. 显示游戏结束画面的模块
    • 绘制Game Over
    • 等待用户按键重新开始游戏

3.2 核心框架

在编写核心模块之前,我们先将这个程序的核心框架和一些必要的方法实现出来,之后再去逐步完善。

我们把蛇身看成是一个个小方格组成的,用常量CELLSIZE表示方格的大小,我们把游戏屏幕也看成是由同样的小方格组成的,我们可以通过方格来与屏幕具体像素联系起来,简化编程,所以有了CELLWIDTH和CELLHEIGHT两个变量。

在main()方法中,我们初始化pygame,并进行一些基本设置,然后显示游戏开始画面,之后进入游戏主循环。

我们定义drawGrid()方法用于绘制所有方格,getRandomLocation()方法用于随机生成苹果的位置,生成的坐标用字典保存,drawApple(coord)方法用于根据生成的坐标字典绘制苹果,同样,drawWorm(wormCoords)方法用于根据贪吃蛇的坐标字典列表绘制贪吃蛇,drawScore(score)方法用于显示分数,terminate()方法用于退出游戏,在我们的游戏开始画面和游戏结束画面中,使用drawPressKeyMsg()方法用于提示按键消息,checkForKeyPress()方法用于检测按键事件以决定是否退出循环进入游戏运行画面。

# -*- coding: UTF-8 -*-
# snake.py

import random, sys, time, pygame
from pygame.locals import *

# 屏幕刷新率(在这里相当于贪吃蛇的速度)
FPS = 5
# 屏幕宽度
WINDOWWIDTH = 640
# 屏幕高度
WINDOWHEIGHT = 480
# 小方格的大小
CELLSIZE = 20

# 断言,屏幕的宽和高必须能被方块大小整除
assert WINDOWWIDTH % CELLSIZE == 0, "Window width must be a multiple of cell size."
assert WINDOWHEIGHT % CELLSIZE == 0, "Window height must be a multiple of cell size."

# 横向和纵向的方格数
CELLWIDTH = int(WINDOWWIDTH / CELLSIZE)
CELLHEIGHT = int(WINDOWHEIGHT / CELLSIZE)

# 定义常用颜色
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = ( 0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = ( 0, 255, 0)
DARKGREEN = ( 0, 155, 0)
DARKGRAY = ( 40, 40, 40)
BGCOLOR = BLACK

# 定义贪吃蛇的动作
UP = 'up'
DOWN = 'down'
LEFT = 'left'
RIGHT = 'right'

# 贪吃蛇的头(后面会经常用到)
HEAD = 0

def main():

    # 定义全局变量
    global FPSCLOCK, DISPLAYSURF, BASICFONT

    # 初始化pygame
    pygame.init()
    # 获得pygame时钟
    FPSCLOCK = pygame.time.Clock()
    # 设置屏幕宽高
    DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((WINDOWWIDTH, WINDOWHEIGHT))
    # 设置基本字体
    BASICFONT = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 18)
    # 设置窗口的标题
    pygame.display.set_caption('Snake')

    # 显示游戏开始画面
    showStartScreen()

    while True: 

        # 这里一直循环于游戏运行时和显示游戏结束画面之间,运行游戏里有一个循环,显示游戏结束画面也有一个循环,两个循环都有相应的return,这样就可以达到切换这两个模块的效果

        # 运行游戏
        runGame()

        # 显示游戏结束画面
        showGameOverScreen()

# 绘制所有的方格 
def drawGrid():
    for x in range(0, WINDOWWIDTH, CELLSIZE):
        # 绘制垂直线
        pygame.draw.line(DISPLAYSURF, DARKGRAY, (x, 0), (x, WINDOWHEIGHT))
    for y in range(0, WINDOWHEIGHT, CELLSIZE):
        # 绘制水平线
        pygame.draw.line(DISPLAYSURF, DARKGRAY, (0, y), (WINDOWWIDTH, y))

# 随机生成一个苹果的坐标位置    
def getRandomLocation():
    return {'x': random.randint(0, CELLWIDTH - 1), 'y': random.randint(0, CELLHEIGHT - 1)}

# 根据coord绘制苹果
def drawApple(coord):
    x = coord['x'] * CELLSIZE
    y = coord['y'] * CELLSIZE
    appleRect = pygame.Rect(x, y, CELLSIZE, CELLSIZE)
    pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, RED, appleRect)

# 根据wormCoords列表绘制贪吃蛇
def drawWorm(wormCoords):
    for coord in wormCoords:
        x = coord['x'] * CELLSIZE
        y = coord['y'] * CELLSIZE
        wormSegmentRect = pygame.Rect(x, y, CELLSIZE, CELLSIZE)
        pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, DARKGREEN, wormSegmentRect)
        wormInnerSegmentRect = pygame.Rect(x + 4, y + 4, CELLSIZE - 8, CELLSIZE - 8)
        pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, GREEN, wormInnerSegmentRect)

# 显示分数        
def drawScore(score):
    scoreSurf = BASICFONT.render('Score: %s' % (score), True, WHITE)
    scoreRect = scoreSurf.get_rect()
    scoreRect.topleft = (WINDOWWIDTH - 120, 10)
    DISPLAYSURF.blit(scoreSurf, scoreRect)

# 退出游戏
def terminate():
    pygame.quit()
    sys.exit()

# 提示按键消息        
def drawPressKeyMsg():
    pressKeySurf = BASICFONT.render('Press a key to play.', True, DARKGRAY)
    pressKeyRect = pressKeySurf.get_rect()
    pressKeyRect.topleft = (WINDOWWIDTH - 200, WINDOWHEIGHT - 30)
    DISPLAYSURF.blit(pressKeySurf, pressKeyRect)

# 检测按键事件
def checkForKeyPress():
    if len(pygame.event.get(QUIT)) > 0:
        terminate()

    keyUpEvents = pygame.event.get(KEYUP)
    if len(keyUpEvents) == 0:
        return None
    if keyUpEvents[0].key == K_ESCAPE:
        terminate()
    return keyUpEvents[0].key

# 显示游戏开始画面
def showStartScreen():
    pass

# 游戏运行时
def runGame():
    pass

# 显示游戏结束画面
def showGameOverScreen():
    pass

if __name__ == '__main__':  
    main()

3.3 游戏开始模块

游戏开始画面主要显示游戏名称和提示按键信息,同时调用检测按键事件以确定是否有按键事件产生,若有,则退出开始画面,进入游戏运行画面,或是直接退出游戏。

showStartScreen()的具体实现如下:

# 显示游戏开始画面
def showStartScreen():

    DISPLAYSURF.fill(BGCOLOR)
    titleFont = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 100)
    titleSurf = titleFont.render('Snake!', True, GREEN)
    titleRect = titleSurf.get_rect()
    titleRect.center = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2)
    DISPLAYSURF.blit(titleSurf, titleRect)

    drawPressKeyMsg()

    pygame.display.update()

    while True:
        if checkForKeyPress():
            pygame.event.get()
            return

3.4 游戏运行模块

为了防止蛇身一出来就离墙太近,导致游戏失败,所以我们的蛇身会离墙有一段距离。产生的随机数范围为(5,CELLWIDTH-6)。我们用字典这种数据结构将坐标存放起来,用列表把这些字典元素包容在一起。wormCoords为蛇身的坐标表示,则wormCoords[0]为蛇头的表示,也就是wormCoords[HEAD]。蛇身的移动实际上就是不断删除尾端,添加头端的过程。

runGame()的具体实现如下:

# 游戏运行画面
def runGame():
    # 随机初始化设置一个点作为贪吃蛇的起点
    startx = random.randint(5, CELLWIDTH - 6)
    starty = random.randint(5, CELLHEIGHT - 6)

    # 以这个点为起点,建立一个长度为3格的贪吃蛇(列表)
    wormCoords = [{'x': startx, 'y': starty},
                  {'x': startx - 1, 'y': starty},
                  {'x': startx - 2, 'y': starty}]

    direction = RIGHT # 初始化一个运动的方向

    # 随机一个苹果的位置
    apple = getRandomLocation()

    # 游戏主循环
    while True:
        # 事件处理
        for event in pygame.event.get():
            # 退出事件
            if event.type == QUIT:
                terminate()
            # 按键事件
            elif event.type == KEYDOWN:
                #如果按下的是左键或a键,且当前的方向不是向右,就改变方向,以此类推
                if (event.key == K_LEFT or event.key == K_a) and direction != RIGHT:
                    direction = LEFT
                elif (event.key == K_RIGHT or event.key == K_d) and direction != LEFT:
                    direction = RIGHT
                elif (event.key == K_UP or event.key == K_w) and direction != DOWN:
                    direction = UP
                elif (event.key == K_DOWN or event.key == K_s) and direction != UP:
                    direction = DOWN
                elif event.key == K_ESCAPE:
                    terminate()

        # 检查贪吃蛇是否撞到撞到边界,即检查蛇头的坐标
        if wormCoords[HEAD]['x'] == -1 or wormCoords[HEAD]['x'] == CELLWIDTH or wormCoords[HEAD]['y'] == -1 or wormCoords[HEAD]['y'] == CELLHEIGHT:
            # game over
            return

        # 检查贪吃蛇是否撞到自己,即检查蛇头的坐标是否等于蛇身的坐标
        for wormBody in wormCoords[1:]:
            if wormBody['x'] == wormCoords[HEAD]['x'] and wormBody['y'] == wormCoords[HEAD]['y']:
                # game over
                return

        # 检查贪吃蛇是否吃到苹果,若没吃到,则删除尾端,蛇身前进一格
        if wormCoords[HEAD]['x'] == apple['x'] and wormCoords[HEAD]['y'] == apple['y']:
            # 不移除蛇的最后一个尾巴格
            # 重新随机生成一个苹果
            apple = getRandomLocation()
        else:
            # 移除蛇的最后一个尾巴格
            del wormCoords[-1]

        # 根据方向,添加一个新的蛇头,以这种方式来移动贪吃蛇
        if direction == UP:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'], 'y': wormCoords[HEAD]['y'] - 1}
        elif direction == DOWN:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'], 'y': wormCoords[HEAD]['y'] + 1}
        elif direction == LEFT:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'] - 1, 'y': wormCoords[HEAD]['y']}
        elif direction == RIGHT:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'] + 1, 'y': wormCoords[HEAD]['y']}

        # 插入新的蛇头在数组的最前面
        wormCoords.insert(0, newHead)

        # 绘制背景
        DISPLAYSURF.fill(BGCOLOR)

        # 绘制所有的方格
        drawGrid()

        # 绘制贪吃蛇
        drawWorm(wormCoords)

        # 绘制苹果
        drawApple(apple)

        # 绘制分数(分数为贪吃蛇列表当前的长度-3)
        drawScore(len(wormCoords) - 3)

        # 更新屏幕
        pygame.display.update()

        # 设置帧率
        FPSCLOCK.tick(FPS)

3.5 游戏结束模块

游戏结束画面与游戏开始画面类似,showGameOverScreen()的具体实现如下:

# 显示游戏结束画面
def showGameOverScreen():
    gameOverFont = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 50)
    gameSurf = gameOverFont.render('Game', True, WHITE)
    overSurf = gameOverFont.render('Over', True, WHITE)
    gameRect = gameSurf.get_rect()
    overRect = overSurf.get_rect()
    gameRect.midtop = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2-gameRect.height-10)
    overRect.midtop = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2)

    DISPLAYSURF.blit(gameSurf, gameRect)
    DISPLAYSURF.blit(overSurf, overRect)
    drawPressKeyMsg()
    pygame.display.update()
    pygame.time.wait(500)
    checkForKeyPress()

    while True:
        if checkForKeyPress():
            pygame.event.get()
            return

3.6 尝试运行代码

if __name__ == "__main__":
    main()

执行 python snake.py

四、实验总结

本节课程实现了经典的贪吃蛇游戏,通过本节课程的学习,你应当掌握实现贪吃蛇游戏的基本原理以及Pygame的深入应用,同时,你也可以使用食物图片和贪吃蛇图片修改代码以使游戏更加美观,最后,你应当使用其他编程语言实现贪吃蛇游戏,来加深对原理的理解。下面的实验楼课程是一个不错的选择。

五、参考链接

终端贪吃蛇

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