Python实例:小游戏20148
本节教程通过 2048 的小游戏快速、完整地呈现了使用 Python 语言编程的过程,将之前介绍的内容有机地结合在了一起 。2048是一款流行于手机、平板等终端设备上的益智小游戏,最早于 2014 年 3 月发行,主界面如图 1 所示。
图 1:2048 小游戏的主界面
其游戏规则是:每次可以选择上下左右其中一个方向去滑动,每滑动一次,所有的数字方块都会往滑动的方向靠拢,系统也会在空白的地方随机出现一个数字方块,相同数字的方块在靠拢、相撞时会相加。系统给予的数字方块不是 2 就是 4,玩家要想办法在这小小的 16 格范围中凑出“2048”这个数字方块。
网友总结的游戏技巧有:
图 2:2048 小游戏的主要流程
根据流程图,可以将整个游戏程序大致分为三个部分:
其中第三部分可以继续细分为以下三个部分:
为了游戏界面效果美观,这里使用了 pygame 库。安装 pygame 库的命令如下:
安装过程如图 3 所示。
图 3:pygame 库安装过程
下面我们继续关注 2048 小游戏。首先来看程序初始化,这里主要完成以下工作:导入所需模块,初始化棋盘和窗口界面,初始化各种组件和变量。根据游戏规则,棋盘大小为 4×4 共 16 格的正方形棋盘,简便起见我们使用二维列表存储每个格子里的数字。
定义棋盘并初始化每个格子存储的数字的语句如下:
以下语句用于初始化窗口的相关属性:
绘制棋盘格子主要由 Box 类和 draw_box( ) 函数完成:
接下来需要初始化棋盘上开局的数字,来看 set_random_number( ) 函数:
以下代码将绘制游戏窗口其余的界面内容:
判断用户操作并处理是通过无限循环完成的,代码如下:
为了实现游戏效果,还有几个关键函数需要定义:一是对棋盘上的数字求和,用于当用户按下上下左右操作键后合并棋盘上的数字,代码如下:
二是用户按下上下左右控制键后对应的操作,需要注意的是,我们定义存放棋盘上数字的列表是行式二维列表,故处理左右键相对容易,只需对左右相邻的数字判断是否应该合并即可,而处理上下键时则需要按照对应的列找到目标数字,再判断是否应该合并。代码如下:
三是判断游戏是否结束的函数 is_over( )。按照游戏规则,当棋盘上仍然存在空格,或是同一行/列存在相邻且相同的数字时,游戏方可继续进行,否则游戏结束,该函数可做如下定义:
至此,小游戏 2048 的主要内容和关键代码介绍完毕。
图 1:2048 小游戏的主界面
其游戏规则是:每次可以选择上下左右其中一个方向去滑动,每滑动一次,所有的数字方块都会往滑动的方向靠拢,系统也会在空白的地方随机出现一个数字方块,相同数字的方块在靠拢、相撞时会相加。系统给予的数字方块不是 2 就是 4,玩家要想办法在这小小的 16 格范围中凑出“2048”这个数字方块。
网友总结的游戏技巧有:
- 最大数尽可能放在角落;
- 数字按顺序紧邻排列;
- 首先满足最大数和次大数在的那一列/行是满的;
- 时刻注意活动较大数(32以上)旁边要有相近的数;
- 以大数所在的一行为主要移动方向;
- 不要急于“清理桌面”;
- 根据游戏规则,可以整理出游戏的流程,如图 2 所示。
图 2:2048 小游戏的主要流程
根据流程图,可以将整个游戏程序大致分为三个部分:
- 程序初始化;
- 判断用户输入;
- 进入游戏主循环。
其中第三部分可以继续细分为以下三个部分:
- 等待操作;
- 判断操作并处理;
- 重新开始或退出。
为了游戏界面效果美观,这里使用了 pygame 库。安装 pygame 库的命令如下:
pip install pygame
安装过程如图 3 所示。
图 3:pygame 库安装过程
下面我们继续关注 2048 小游戏。首先来看程序初始化,这里主要完成以下工作:导入所需模块,初始化棋盘和窗口界面,初始化各种组件和变量。根据游戏规则,棋盘大小为 4×4 共 16 格的正方形棋盘,简便起见我们使用二维列表存储每个格子里的数字。
定义棋盘并初始化每个格子存储的数字的语句如下:
board = [[0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0]]
以下语句用于初始化窗口的相关属性:
#每个格子的边长,单位:像素(下同) box_size = 50 #格子之间的间距 box_gap = 5 #中心棋盘区域上边缘离窗口顶部的距离 top_of_window = 100 #中心棋盘区域下边缘离窗口底部的距离 bottom_of_window = 30 #中心棋盘区域左边缘离窗口左边的距离 left_of_window = 2 0 #窗口宽度 window_width = box_size * 4 + box_gap * 5 + left_of_window * 2 #窗口高度 window_height = top_of_window + box_gap * 5 + box_size * 4 + left_of_window + bottom_of_window #初始化窗口 window = pygame.display.set_mode((window_width, window_height), 0, 32) #窗口标题 pygame.display.set_caption("2048") #得分 score = 0 #使用 pygame 内置颜色值定义一些颜色常量 OLDLACE = pygame.color.THECOLORS["oldlacen"] IVORY = pygame.color.THECOLORS["ivory3"] BLACK = pygame.color.THECOLORS["black"] RED = pygame.color.THECOLORS["red"] RED2 = pygame.color.THECOLORS["red2"] DARKGOLD = pygame.color.THECOLORS["darkgoldenrodl"] GOLD = pygame.color.THECOLORS["gold"] GRAY = pygame.color.THECOLORS["gray41"] CHOCOLATE = pygame.color.THECOLORS["chocolate"] CHOCOLATE1 = pygame.color.THECOLORS["chocolate1"] CORAL = pygame.color.THECOLORS["coral"] CORAL2 = pygame.color.THECOLORS["coral2"] ORANGED = pygame.color.THECOLORS["orangered"] ORANGED2 = pygame.color.THECOLORS["orangered2"] DARKORANGE = pygame.color.THECOLORS["darkorange"] DARKORANGE2 = pygame.color.THECOLORS["darkorange2"] FORESTGREEN = pygame.color.THECOLORS["forestgreen"] #界面字体 FONTNAME = "SimHei"
绘制棋盘格子主要由 Box 类和 draw_box( ) 函数完成:
class Box: def __init__(self, topleft, text, color): self.topleft = topleft self.text = text self.color = color def render(self, surface): x, y = self.topleft #绘制棋盘格 pygame.draw.rect(surface, self.color, (xz y, box_size, box_ size)) #定义棋盘格中数字的高度 text_height = int(box_size * 0.35) #设置棋盘格中数字使用的字体 font_obj = pygame.font.SysFont(FONTNAME, text_height) text_surface = font_obj.render(self.text, True, BLACK) text_rect = text_surface.get_rect() text_rect.center = (x + box_size / 2, y + box_size / 2) surface.blit(text_surface, text_rect) def draw_box(): giobal board #定义棋盘上每个格子中不同数字的颜色 colors = {0 : (192, 192, 192) , 2 : (176, 224, 230) , 4 : (127, 255, 212), 8 : (135, 206, 235) , 16 : (64, 224, 208), 32 : (0, 255, 255), 64 : (0, 201, 87), 128: (50, 205, 50), 256 : (34, 139, 34), 512 : (0, 255, 127) , 1024 : (61, 145, 64), 2048 : (48, 128, 20), 4096 : (65, 105, 255), 8192 : (8, 46, 84) , 16384 : (11, 23, 70), 32 768: (25, 25, 112), 65536 : (0, 0, 255) } x, y = left_of_window, top_of_window size = box_size * 4 + box gap * 5 pygame.draw.rect(window, BLACK, (x, y, size, size)) x, y = x + box_gap, y + box_gap #使用嵌套循环绘制棋盘上所有格子 for i in range(4): for j in range(4): idx = board. [ i ] [ j ] if idx == 0: text ="" else : text = str(idx) if idx > 65536: idx = 65536 color = colors[idx] box = Box((x, y), text, color) box.render(window) x += box_size + box_gap x = left_of_window + box_gap y += box_size + box_gap
接下来需要初始化棋盘上开局的数字,来看 set_random_number( ) 函数:
def set_random_number(): pool =[] for i in range(4): for j in range (4): if board[i][j] == 0: pool. append. ( (if j )) m = random.choice(pool) pool.remove(m) value = random.uniform(0, 1) if value < 0.1: value = 4 else : value = 2 board[m[0]][m[1]] = value其作用是在棋盘上随机选取两个格子,将其值设置为 2 或 4。
以下代码将绘制游戏窗口其余的界面内容:
#显示游戏名称 window.blit(write ("2048", height = 45, color = GOLD), (left_of_ window, left_of_window // 2)) #显示当前得分 window.blit(write("得分", height=14, color=FORESTGREEN), (left_of_window+105, left_of_window//2 + 5)) rect1 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+100, left_of_window//2 + 30, 60, 20)) text1 = write(str(score), height=14, color=GOLD) text1_rect = text1.get_rect() text1_rect.center = (left_of_window+100+30, left_of_window//2 + 40) window.blit(textlf textl_rect) #显示历史最高分 window.blit(write("最高", height=14, color=FORESTGREEN), (left_of_window+175, left_of_window//2 + 5)) rect2 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+165, left_of_window//2 + 30, 60, 20)) #读取历史最高分 best = read_best() if best < score: best = score text2 = write(str(best), height=14, color=GOLD) text2_rect = text2.get_rect() text2_rect.center = (left_of_window+165+30, left_of_window//2 + 40) window.blit(text2, text2_rect) #显示游戏操作提示 window.blit(write("使用上下左右方向键控制", height=16, color=GRAY), (left_of_window, window_height - bottom_of_Window))
判断用户操作并处理是通过无限循环完成的,代码如下:
while True: #通过事件机制获取当前用户操作 for event in pygame.event.get(): #用户操作为退出窗口或按下ESC键时写入最高分,并退出游戏窗口 if event.type == QUIT or (event.type == KEYUP and event.key == K_ESCAPE): write_best(best) pygame.quit () exit () #游戏没有正常结束时监听用户的操作 elif not gameover: #用户按下键盘上的向上方向键 if event.type == KEYUP and event.key == K_UP: up() #用户按下键盘上的向下方向键 elif event.type ==KEYUP and event.key == K DOWN: down() #用户按下键盘上的向左方向键 elif event.type ==KEYUP and event.key == K_LEFT: left () # 用户按下键盘上的向右方向键 elif event.type ==KEYUP and event.key == K_ RHGHT: right () #开始新游戏 if newboard != board: set_random_number() newboard = deepcopy(board) draw_box() gameover = is_over() rect1 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN,(left_ of_window+100, left_of_window//2 + 30, 60, 20)) text1 = write(str(score), height=14, color=GOLD) text_rect = text1.get_rect() text_rect.center = (left_of_window+100+30Aleft_of_window//2 + 4 0) window.blit(text1, text_rect) rect2 = pygame.draw.rect(window, FORESTGREEN, (left_of_window+165, left_of_window//2 + 30, 60, 20)) if best < score: best = score text2 = write(str(best), height=14, color=GOLD) text2_rect = text2.get_rect() text2_rect.center = (left_of_window+l65+30, left_of_window//2 + 4 0) window.blit(text2, text2_rect) #游戏正常结束(即用户合成了 2048或未合成2048但棋盘上已经无法继续下一步操作) else : write_best(best) window.blit(write("游戏结束! ", height = 40, color = FORESTGREEN), (left_of_windowz window_height // 2))
为了实现游戏效果,还有几个关键函数需要定义:一是对棋盘上的数字求和,用于当用户按下上下左右操作键后合并棋盘上的数字,代码如下:
def combinate(L): glbal score ans = [0, 0, 0 , 0] num =[] for i in L: if i != 0: num. append. (i) length = len(num) #当不为0的数字有4个时 if length == 4: if num[0] == num[1]: ans[0] = num[0] + num[1] score += ans[0] if num[2] == num[3]: ans[1] = num[2] + num [3] score += ans[1] else : ans[1]=num[2] ans [2]=num[3] elif num[1] ==num[2] ans [0]= num[0] ans[1]= num[1] + num[2] ans [2]= num[3] score += ans[1] elif num[2] ==num[3] ans [ 0]= num[0] ans[1]= num[1] ans [2]= num[2] + num[3] score += ans[2] else : for i in range(length): ans[i] = num[i] #当不为0的数字有3个时 elif length == 3: if num[0] == num[1]: ans[0] = num[0] + num[1] ans[1] = num[2] score += ans[0] elif num[1] == num[2]: ans [0] = num[0] ans[1]=num[1] + num[2] score += ans[1] else : for i in range(length): ans[i] = num[i] #当不为0的数字有2个时 elif length == 2: if num[0] == num[1]: ans[0] = num[0] + num[1] score += ans[0] else : for i in range(length): ans[i] = num[i] #当不为0的数字只有1个时 elif length == 1: ans[0] = num[0] else : pass return ans
二是用户按下上下左右控制键后对应的操作,需要注意的是,我们定义存放棋盘上数字的列表是行式二维列表,故处理左右键相对容易,只需对左右相邻的数字判断是否应该合并即可,而处理上下键时则需要按照对应的列找到目标数字,再判断是否应该合并。代码如下:
def left(): for i in range(4): temp = combinate (boa:rd [ i ]) for j in range (4): board[i][j] = temp[j] def right(): for i in range(4): temp = combinate (boaird[i][::-1] for j in range (4): board[i][3-j] = temp[j] def up(): for i in range(4): to_comb =[] for j in range (4): to_comb.append(board[j][i]) temp = combinate(to_comb) for k in range(4): board[k][i] = temp[k] def down(): for i in range(4): to_comb =[] for j in range (4): to_comb.append(board[3-j][i]) temp = combina.te(to_comb) for k in range (4): board[3-k][i] = temp[k]
三是判断游戏是否结束的函数 is_over( )。按照游戏规则,当棋盘上仍然存在空格,或是同一行/列存在相邻且相同的数字时,游戏方可继续进行,否则游戏结束,该函数可做如下定义:
def is_over(): #棋盘上仍然存在空格 for i in range(4): for j in range(4): if board[i][j]==0: return False #同一行中存在相邻且相同的数字 for i in range(4): for j in range(3): if board[i][j] == board[i][j+1]: return False #同一列中存在相邻且相同的数字 for i in range(3): for j in range(4): if board[i][j] == board[i+1][j]: return False return True
至此,小游戏 2048 的主要内容和关键代码介绍完毕。
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