學生學python程式設計---實作貪吃蛇小遊戲+源碼
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- 前言
- 主要設計
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- 1、蛇的表示
- 2、蛇怎麼移動？
- 3、玩家控制小蛇移動功能的實作
- 4、如何判定遊戲結束？
- 應用知識點
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- 1、python知識點
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- 1.1 清單
- append()在清單未尾增加一個元素
- del 删除最後一個元素
- 在指定位置增加元素用insert()
- 1.2 time 時間子產品
- 1.3 random子產品
- 2、pygamezero知識點
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- 2.1 遊戲角色Acto
- 2.2 輸出中文字型
- 2.3鍵盤控制
- 功能截圖
- 代碼實作
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- 1、蛇的表示
- 2、蛇的前進移動
- 3、控制移動方向
- 4、遊戲失敗
- 5、食物的随機出現
- 6、遊戲得分
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- 總結
- 源碼擷取
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前言
這幾年人工智能技術大發展，Python是以幾乎成了第一位的語言。實際上，多年來，它不僅在軟體工程師中得到廣泛使用，也是各行業通用的專家語言，就是說，不管孩子以後做什麼，都可能用得着。準備針對我自己上國小的孩子，每周抽出些時間，通過學習他們感興趣的小遊戲，逐漸把python知識點帶進遊戲的制作過程中，用到哪些知識簡單的解紹一下哪些，以學，以用為主。
本次我們将編寫一個貪吃蛇的遊戲。通過鍵盤上、下、左、右控制小蛇上、下、左、右移動，吃到食物後長度加1；蛇頭碰到自身或視窗邊緣，遊戲失敗。我們首先構造小蛇，實作小蛇向4個方向移動；然後實作遊戲失敗的判斷、吃食物增加長度、得分功能；每段遊戲，增加一個功能，另存一下，容易讓孩子了解學習，同時也可以讓其在每個階段增加他想增加的功能，一舉多得。最後學習函數的定義與使用，并通過進行時間控制變更遊戲難度。
主要設計
1、蛇的表示
遊戲開發本身就會用到很多面向對象的概念，而蛇的身體又是一個天然的“連結清單”結構，太适合用來練習資料結構了。
蛇怎麼表示？我們可以将整個遊戲區域劃分成一個個的小格子，由一組連在一起的小格子組成“蛇”，蛇頭用個蛇頭（圓帶兩個眼睛）表示，蛇身用個圓表示。我們可以用坐标來表示每一個小方格，X 軸和 Y 軸的範圍都是可以設定好的。用一個清單來存放“蛇身”的坐标，那麼一條“蛇”就出來了。
2、蛇怎麼移動？
第一反應就是像蚯蚓蠕動一樣，每一個小方塊向前移動一格，但這樣實作起來很麻煩。想象一下我們玩過的貪吃蛇，每次“蛇”的移動感覺上是整體往前移動了一格，排除掉腦子中“蛇”的“動作”，細想移動前和移動後“蛇”的位置變化，其實除了頭尾，其他部分根本就沒有變。那就簡單了，将下一格的坐标添加到清單開頭，并移除清單的最後一個元素，就相當于蛇向前移動了一格。（由于蛇頭與蛇身是不同的圖檔，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、玩家控制小蛇移動功能的實作
玩家控制小蛇移動功能的實作
玩家控制小蛇移動，在update()函數中實作使用者按上、下、左、右方向鍵，設定direction變量取不同的值，即可實作玩家鍵盤控制小蛇向4個方向移動。即通過一個公共變量direction來實作，當鍵盤按不同的上下左右鍵時修改公共變量direction就達到了玩家控制小蛇方向的問題。
4、如何判定遊戲結束？
“蛇”移動超出了遊戲區的範圍或者碰到了自己就算輸了，軸坐标的範圍是事先定好的，超出範圍很容易判斷。那麼如何判斷碰到自己呢？
如果腦子裡想的是“蛇”動的畫面，那真的比較難了，但是放到代碼中，我們的“蛇”是一個清單，那麼隻要判斷下一格的坐标是否已經包含在“蛇”的清單中豈不就可以了？
理清了這些問題，我們就可以開始編碼了。
應用知識點
1、python知識點
1.1 清單
遊戲開發本身就會用到很多面向對象的概念，而蛇的身體又是一個天然的“連結清單”結構，太适合用來練習資料結構了。
清單，資料類型list，list是python内置的一種進階資料類型。list是一種有序的集合，基于連結清單實作 在python中應用很廣泛，可以随時添加和删除其中的元素。在此遊戲中用于表是蛇身，由蛇頭，蛇身組成，吃個食物，蛇身增加一段，即應用清單添加一個蛇身圖檔。蛇身的移動，用到了清單的添加與删除功能。len()可以獲得清單長度。用索引來通路list中每一個位置的元素，記得索引是從0開始的，也可以用負數，表示從-1表示清單最後一個。
append()在清單未尾增加一個元素
如：Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入清單中
del 删除最後一個元素
del Snake[len(Snake)-1] # 删除舊蛇尾
也可用 del Snake[-1]
在指定位置增加元素用insert()
如：Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇頭加到清單的最前面
1.2 time 時間子產品
屬于Python的時間子產品。基本上，這會增加執行延遲，并且隻會暫停目前線程，而不會暫停整個程式。
Python的time子產品中提供了Python time.sleep()函數。在使用此Python函數之前，您需要使用以下指令導入此子產品：import time
導入此子產品後，即可使用time.sleep()函數。文法如下：
句法：睡眠(秒)，如您所見，它需要一個參數，即秒。在執行過程中，這基本上會引起這麼多秒的延遲，此遊戲中應用到sleep(0.2),讓遊戲更新時暫緩0.2秒，通過此參數可以調試蛇的移動速度。
1.3 random子產品
random() 方法傳回随機生成的一個實數，它在[0,1)範圍内
import random
random.random()
#randint函數，傳回指定範圍的一個随機整數，包含上下限
random.randint(0,99)#傳回0~99之間的整數
2、pygamezero知識點
Pygame Zero這個神器,它對PyGame做了很多封裝，避免寫很多枯燥的架構代碼，讓初學者可以更專注于遊戲核心邏輯，容易上手。
2.1 遊戲角色Acto
遊戲角色Actor pgzero中所有以圖檔顯示的元素都是Actor類來定義，如snakebody = Actor(‘snake2’) # 導入蛇身方塊圖檔。也可以了解為Actor是用來代表一個你繪制到螢幕的圖形。
通過把字元串 ‘snake2’ 作為參數傳遞給 Actor 類，Pygame Zero自動加載了外星人精靈，并且圖檔具有位置和大小屬性。snake2是指images檔案夾下snake2.png圖檔。也可以apple = Actor(‘apple’,(200,300)) # 設定圖檔apple的位置。連圖檔帶位置一起指定。
一個免費的png圖檔下載下傳網站：https://kenney.nl/assets/page:3?q=2d
2.2 輸出中文字型
顯示中文 準備：在.py同級目錄下建立fonts檔案夾，并放入支援中文的字型檔案simhei.ttf
if isclose: # 顯示遊戲失敗資訊
screen.draw.text(“遊戲失敗！”, (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等進行控制
功能截圖
代碼實作
1、蛇的表示
import pgzrun # 導入遊戲庫
TILE_SIZE = 30 # 小蛇方塊的大小，20×20
WIDTH = 20*TILE_SIZE # 設定視窗的寬度為800
HEIGHT = 20*TILE_SIZE # 設定視窗的高度為600
snkaeHead = Actor('snake1') # 導入蛇頭方塊圖檔
snkaeHead.x = WIDTH/2 # 蛇頭方塊圖檔的x坐标
snkaeHead.y = HEIGHT/2 # 蛇頭方塊圖檔的y坐标
Snake = [] # 存儲蛇的清單
Snake.append(snkaeHead) # 把蛇頭加入清單中
for i in range(4): # 再為蛇添加4段蛇身
print(i)
snakebody = Actor('snake2') # 導入蛇身方塊圖檔
snakebody.x = Snake[i].x - TILE_SIZE # 蛇身方塊圖檔的x坐标
snakebody.y = Snake[i].y # 蛇身方塊圖檔的y坐标
Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入清單中
def draw(): # 繪制子產品，每幀重複執行
screen.clear() # 每幀清除螢幕，便于重新繪制
for snkaebody in Snake: # 繪制蛇
snkaebody.draw()
pgzrun.go() # 開始執行遊戲
2、蛇的前進移動
蛇一直向右移動，直至完全走出螢幕
direction = 'right'
def update(): # 更新子產品，每幀重複操作
newSnakeHead = Actor('snake1') # 建立新蛇頭的圖檔
# 根據direction變量設定新蛇頭的坐标 # 如小蛇向下移動，就在舊蛇頭的下邊
if direction == 'right': # 小蛇向右移動
newSnakeHead.x = Snake[0].x + TILE_SIZE
newSnakeHead.y = Snake[0].y
if direction == 'left': # 小蛇向左移動
newSnakeHead.x = Snake[0].x - TILE_SIZE
newSnakeHead.y = Snake[0].y
if direction == 'up': # 小蛇向上移動
newSnakeHead.x = Snake[0].x
newSnakeHead.y = Snake[0].y - TILE_SIZE
if direction == 'down': # 小蛇向下移動
newSnakeHead.x = Snake[0].x
newSnakeHead.y = Snake[0].y + TILE_SIZE
Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇頭加到清單的最前面
Snake[1].image='snake2'
del Snake[len(Snake)-1] # 删除舊蛇尾
3、控制移動方向
def update(): # 更新子產品，每幀重複操作
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、遊戲失敗
# 當小蛇（新蛇頭）超出邊框時，遊戲失敗
if newSnakeHead.y < 0 or newSnakeHead.y > HEIGHT or newSnakeHead.x < 0 or newSnakeHead.x > WIDTH:
isclose = True
def draw(): # 繪制子產品，每幀重複執行
screen.clear() # 每幀清除螢幕，便于重新繪制
for snkaebody in Snake: # 繪制蛇
snkaebody.draw()
# 顯示中文 準備：在.py同級目錄下建立fonts檔案夾，并放入支援中文的字型檔案simhei.ttf
if isclose: # 顯示遊戲失敗資訊
screen.draw.text("遊戲失敗！", (120, HEIGHT/2-100),
fontsize=100, fontname='simhei', color='yellow')
5、食物的随機出現
當小蛇頭碰到食物時，不處理，也就是長度+1；青蛙重新在随機位置出現；
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、遊戲得分
設定公共變量score,當小蛇吃到食物時，score值加1，更新時螢幕顯示出得分，用如下語句。
screen.draw.text("得分："+str(score), (100, 20), fontsize=50,
fontname='simhei', color='white')
總結
這次我們主要制作了貪吃蛇遊戲，了解了time子產品的sleep函數、clock子產品的schedule等功能，學習了清單的插入函數、break與continue語句、函數的定義與調用等知識點。讀者可以嘗試在本章代碼的基礎上繼續改進：1．實作得分越來越高，遊戲速度越來越快的效果；2．實作蛇頭、蛇身不同顔色的顯示效果；
源碼擷取
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今天是以此模闆持續更新此育兒專欄的第 29 /50個。
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