python游戏开发库pygame。pygame实现贪吃蛇

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分类: Python

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[TOC]

### pygame介绍

Pygame 是一个专门用来开发游戏的 Python 模块，主要为开发、设计 2D 电子游戏而生，它是一个免费、开源的第三方软件包，支持多种操作系统，具有良好的跨平台性（比如 Windows、Linux、Mac 等）。Pygame 是 Pete Shinners 在 SDL（Simple DirectMedia Layer，一套开源的跨平台多媒体开发库）基础上开发而来，其目的是取代 PySDL。

tn2> 截止到 2020 年 10 月 28 日，Pygame 已经诞生 20 周年。

SDL 是一套开放源代码的跨平台多媒体开发库，使用 C语言编写，它提供了多种控制图像、声音、输入/输出的函数，Pygame 可以看做是对 SDL 的封装，在 SDL 库基础上提供了各种 Python 的 API接口。目前 SDL 主要用于多媒体领域，比如开发游戏、模拟器、媒体播放器等。

通过 Pygame 我们能够创建各种各样的游戏和多媒体程序，但相比于开发大型 3D 游戏来说，它更擅长与开发 2D 游戏，比如扫雷、纸牌游戏、贪吃蛇、超级马里奥、飞机大战等，如果是 3D 游戏，可以选择一些功能更为全面的 Python 游戏开发库，比如 Panda3D（迪士尼开发的3D游戏引擎），PyOgre（Ogre 3D渲染引擎）等。

Python 作为一门解释型语言并不适合开发大型的 3D 游戏，但 Python 通过对其他语言的接口封装，使自身具备了开发大型 3D 游戏的能力，例如 Panda3D 的底层是用 C++ 语言编写的。一些较为知名的 3D 游戏，比如魔兽世界、文明帝国4、战地风云2，这些游戏都是使用 Python 语言开发的，而国内较为知名的“阴阳师”手游，也是由 Python 语言开发而成。

Pygame 官方网站（https://www.pygame.org/tags/all）提供许多丰富的游戏案例，它们全部使用 Pygame 开发

### pygame安装
```
pip install pygame
```
安装完成后使用命令查看版本
```
python -m pygame --version
```
或者，输入：python -m pygame.examples.aliens，若能弹出游戏页面，则安装成功

python的常用对象
```
pygame.display       显示
pygame.time	      时间
pygame.event    	 事件
pygame.draw          绘制
```

## pygame实现贪吃蛇

### 一：能打开游戏窗体，点击x退出
```
## 引入所需要的模块
import sys
import pygame

## 使用pygame之前必须初始化
pygame.init()

## 定义一个宽高
width = 800
height = 600

size = (width,height)

# 设置主屏窗口大小
screen = pygame.display.set_mode(size)

# 设置窗口的标题，即游戏名称
pygame.display.set_caption('hello world')

# 固定代码段，实现点击"X"号退出界面的功能，几乎所有的pygame都会使用该段代码
while True:
    # 循环获取事件，监听事件状态
    for event in pygame.event.get():
        # 判断用户是否点了"X"关闭按钮,并执行if代码段
        if event.type == pygame.QUIT:
            #卸载所有模块
            pygame.quit()
            #终止程序，确保退出程序
            sys.exit()
    pygame.display.flip() #更新屏幕内容
```

默认就是一个黑色的窗体：

![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/15747ad0f014427b9f691ffc9bd4a719.png)

### 二：可以设置一下帧率，降低一下循环刷新的频率
不设置的话它是没有间隔的一直刷新
```
## 获取pygame的Clock对象
clock = pygame.time.Clock()
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    pygame.display.flip()
    ## 设置一下帧率
    clock.tick(60)
```

### 三：绘制背景，让窗体变成白色背景

tn2>绘制背景，让窗体变成白色背景。其实就是画一个矩形覆盖整个窗体即可。其实就一句话

pygame.draw.rect(screen,(255,255,255),(0,0,width,height))
- 参数1：需要绘制到的窗体对象
- 参数2：绘制的颜色
- 参数3：矩形的坐标，左上坐标-长-宽

**主要代码如下：**
```
# 设置主屏窗口大小
screen = pygame.display.set_mode(size)

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()

    ## 绘制背景，让窗体变成白色背景。其实就是画一个矩形覆盖整个窗体即可
    pygame.draw.rect(screen,(255,255,255),(0,0,width,height))
    
    pygame.display.flip()
    clock.tick(60)
```

### 四：绘制格子，也就是绘制蛇身，食物等

tn2>贪吃蛇的地图很简单，我们可以看成一个一个的格子,比如蛇身是一个一个的格子，食物也是一个一个的格子，障碍物也可以是一个一个的格子。格子的多少也就是地图可以操控空间有多少。

绘制一个任意大小的格子,其实也是使用draw.rect方法比如绘制一个正方形格子
```
## 绘制一个起始坐标点为0，0，宽度为50的正方形
pygame.draw.rect(screen,(226, 163, 29),(0,0,50,50))
```
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/1fd315ad2b9a41b1869485ae89c76ae8.png)
如果想要长一点，修改一下长宽即可，如下
```
## 绘制一个起始坐标点为0，0，宽度为130,高度为30的矩形
pygame.draw.rect(screen,(226, 163, 29),(0,0,130,30))
```
颜色选取的话，可以参考这个网站
https://htmlcolorcodes.com/zh/yanse-xuanze-qi/

#### 上面我们是直接写死位置以及写死高宽的，实际情况下，这些都应该动态计算得来。我们先动态的画出来定义任意位置的格子

比如我定义地图的宽度是600*400,最开始也是定义了的
```
## 定义地图的宽度是600*400
width = 600
height = 400
```
我们定义地图的行列数是10*15,注意为了保证我们我们每个格子是一个正方形，我们行列数要按照同一个比例来。当然如果你的游戏格子不是正方形可以不管这个。
```
## 定义地图的行列数是10*15
row = 10
col = 15
```
比如我们蛇头的位置是在5行7列，或者修改成其他任意合理的参数，怎么根据这些变量画出来蛇头的位置呢
```
## 定义蛇头的位置
snake_head_row = 5
snake_head_col = 7
```
其实很简单，首先蛇头所在格子的宽高，就是等于每个格子的宽度，我们先计算出来
```
## 格子的高度 = 地图的高度/行数
boxheight =  height/row
## 格子的宽度 = 地图的高度/列数 
boxwidth =   width/col
```
然后宽高有了，就是起始的位置坐标了，也很简单。左边的距离就是列等于列宽*所在列，距离上边的位置=行高*所在行。然后画出来即可
```
## 格子的高度 = 地图的高度/行数
boxheight =  height/row
## 格子的宽度 = 地图的高度/列数 
boxwidth =   width/col

## 定义蛇头的位置
snake_head_row = 5
snake_head_col = 7

## 距离左边的位置=列宽*所在列
snake_head_left = snake_head_col*boxwidth
## 距离上边的位置=行高*所在行
snake_head_top = snake_head_row * boxheight

## 根据定义的行列位置画出来格子所在的位置
pygame.draw.rect(screen,(226, 163, 29),(snake_head_left,snake_head_top,boxwidth,boxheight))
```
蛇头位置定义在第5行，第7列的效果如下：

![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/ffc7162bf60c48518a5737e6300a9ed0.png)

蛇头位置定义在5行，0列的位置如下：

![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/28cc29080bdb4868a2d366666fe5b4b0.png)

完全没有问题，现在我们就可以动态的根据行列来了。

#### 封装一个类表示格子的位置
上面格子的位置，也就是所在的行列，很多元素都需要使用到它，为了重复使用，也为了方便管理，最好封装一下，比如封装成一个类，更方便操作一点。很简单的一个类，就一个行列属性，然后一个初始方法用于赋值。
```
## 定义一个类表示格式的位置
class Point:
    row = 0
    col = 0
    def __init__(self,row,col) :
        self.row = row
        self.col = col
```
然后蛇头的位置我们就可以这样定义，比如定义一个大概中间的位置
```
## 定义蛇头的坐标位置
head = Point(int(row/2),int(col/2))
```
计算位置的时候，就可以使用对象的方式
```
## 距离左边的位置=列宽*所在列
snake_head_left = head.col*boxwidth
## 距离上边的位置=行高*所在行
snake_head_top = head.row * boxheight

## 根据定义的行列位置画出来格子所在的位置
pygame.draw.rect(screen,(226, 163, 29),(snake_head_left,snake_head_top,boxwidth,boxheight))
```

#### 封装一个画格子的方法
因为画格子也是一个需要重复使用的方法，所以我们需要封装一下。方法也很简单就是把前面写的计算格子宽高，根据格子行列计算距离左边与上边的距离等提到一个方法中。其实计算格子宽高的可以单独提出来写，我们暂时把这个放到这里吧。

tn2>方法有两个参数一个是坐标也就是格子所在的行列，还有一个是颜色

```
def drawRect(point,color):
    ## 格子的高度 = 地图的高度/行数
    boxheight =  height/row
    ## 格子的宽度 = 地图的高度/列数 
    boxwidth =   width/col
    
    ## 距离左边的位置=列宽*所在列
    box_head_left = point.col*boxwidth
    ## 距离上边的位置=行高*所在行
    box_head_top = point.row * boxheight

    ## 根据定义的行列位置画出来格子所在的位置
    pygame.draw.rect(screen,color,(box_head_left,box_head_top,boxwidth,boxheight))
```
现在我们要画格子就可以直接调用方法了。(蛇的颜色最好单独定义一个变量，后面要换成的时候随时可以换,这里为了演示没有使用变量)
```
## 调用封装方法绘制蛇身
drawRect(headPoint,(226, 163, 29))
```
现在如果我们要在画一个其他元素，比如食物，就非常简单了，定义一下食物出现的位置和颜色，在调用一次方法就行。核心代码如下：
```
## 定义食物格子的位置
foodPoint = Point(3,3)
## 定义一个食物格子的颜色
foodColor = (226, 64, 29)

## 调用封装方法绘制食物
drawRect(foodPoint,foodColor)
```
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/05f753c42c4e4682996848862635aa92.png)


### 五：控制蛇的移动


#### 让蛇可以自己移动

要让蛇移动非常简单，比如要让蛇左边这一步其实就是移动一格，就是让蛇头的位置让左边移动一格，也就是让蛇头的对象的列让左边-1就行了。向右移动就是让列+1，同理上下移动就是对行的加减。

先定义一个默认移动的方向，比如向左边吧。
```
snakeDirect = "left"
```
然后封装一个蛇移动的方法
```
## 封装一个蛇移动的方法
def snakeRun(snakeDirect):
    ## 向左边移动就是让列减去1即可。其他同理
    if snakeDirect == "left":
        headPoint.col -=1
    if snakeDirect == "right":
        headPoint.col +=1
    if snakeDirect == "up":
        headPoint.row -=1
    if snakeDirect == "down":
        headPoint.row +=1  
```
然后在主循环里边调用一下即可
```
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    
    ## 让地图是白色背景
    pygame.draw.rect(screen,(255,255,255),(0,0,width,height))

    ## ----------------调用蛇移动的方法-----------------
    snakeRun(snakeDirect)

    ## 调用封装方法绘制蛇身
    drawRect(headPoint,snakeColor)
    
    ## 调用封装方法绘制食物
    drawRect(foodPoint,foodColor)

    #更新屏幕内容
    pygame.display.flip()

    ## 设置一下帧率
    clock.tick(5)
```
然后我们就可以看到蛇头的移动了。注意帧率哦，上面修改成5做测试了，如果是以前这种的60就会移动得非常快。60对于贪吃蛇这个游戏来吃帧率太高了-。-根本操作不过来。但是帧率的控制如果太低了，看着会很卡

![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/c37fbccd9dff4932b718f08ffeee90c6.gif)

#### 控制蛇的方向

很简单，监听按键事件，然后根据按键改变移动的方向即可。比如wsad对应上下左右
```
for event in pygame.event.get():
    if event.type == pygame.QUIT:
        pygame.quit()
        sys.exit()
    ## 监听按键事件
    if event.type == pygame.KEYDOWN:
        if event.key == 119:
            snakeDirect = "up"
        if event.key == 115:
            snakeDirect = "down"
        if event.key == 97:
            snakeDirect = "left"
        if event.key == 100:
            snakeDirect = "right"
        print(event)
        print(snakeDirect)
```
对应的key可以print输出看就行了
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/7e09c59b61bd4e96bea9a8f2c267af1a.png)

效果如下：
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/5f53fd6f92fe40e5952c68cffce677ee.gif)


### 六：绘制蛇身

就是让蛇的格子多一点而已，其实也非常简单，可以用一个对象集合来表示蛇身。
```
## 定义一个蛇身的集合
snakeBody = [
   Point(row=headPoint.row,col=headPoint.col+1),
   Point(row=headPoint.row,col=headPoint.col+2),
   Point(row=headPoint.row,col=headPoint.col+3),
]

## 随便定义一个蛇身的颜色
snakeBodyColor = (200,200,200)
```
然后在主循环里边绘制出来,就是循环调用封装的方法而已。
```
## 蛇身绘制出来
for item in snakeBody:
    drawRect(item,snakeBodyColor)
```
**让蛇身跟着蛇头动。其实也非常简单，蛇身的移动就是两步。**
第1步就是让蛇身向前一步，也就是前面蛇头的位置，代码表示就是向蛇身的集合里边添加一条记录而已
```
## 蛇身添加一条记录，也就是向前走一步，向蛇头位置走一步
snakeBody.insert(0,Point(headPoint.row,headPoint.col))
```
第2步就是把蛇尾最后一格去掉，直接pop方法搞定
```
去掉蛇尾
snakeBody.pop()
```
效果如下：
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/6ac7f1e9e9f64559ad09623ca817a0e8.gif)

当然如果我们不区分蛇头与蛇身可以全部使用一个list表示即可。


### 七：随机产生食物与吃食物

随机产生食物使用一个随机数就行
```
import random
foodPoint = Point(random.randint(1,row-2),random.randint(1,row-2))
```
判断是否吃到了食物，只需要判断蛇头和食物重叠就行，如果重叠了说明吃到了食物。而判断是否重叠只需要判断蛇头的行列是否与食物的行列相同。
```
## 蛇头和食物重叠说明吃到了食物
if headPoint.row == foodPoint.row and headPoint.col == foodPoint.col:
    ## 重新产生食物
    foodPoint = Point(random.randint(0,row-1),random.randint(0,row-1))
else:
    ##没有吃掉食物才去掉蛇尾
    snakeBody.pop()
```
![](https://img.tnblog.net/arcimg/aojiancc2/752a29824b3847cc93fa1c340be33436.gif)


### 八：封装产生食物的方法，防止随机产生的食物与蛇身重叠了

我们产生食物的时候要判断一下，是否和蛇头，蛇身重叠了，如果重叠了要重新产生一次。封装的方式有很多种，下面是我封装的一种。
```
def createFood(_headPoint,_snakeBody):
    while True:
        rfoodPoint = Point(random.randint(1,row-2),random.randint(1,row-2))
        isRepater = False

        ## 判断食物是否与蛇头重叠
        if _headPoint.row == rfoodPoint.row and _headPoint.col == rfoodPoint.col:
           isRepater=True
           continue

        ## 判断食物是否与蛇身重叠
        for item in _snakeBody:
            if item.col == rfoodPoint.col and item.row == rfoodPoint.row:
                isRepater=True
                continue
        
        ## 都没有碰上说明这次产生的食物是正常的可以正常返回
        if isRepater == False:
            return rfoodPoint
```
然后产生食物的地方都可以使用这个方法了,初始化食物的时候
```
foodPoint = createFood(headPoint,snakeBody)
```
吃了食物后的时候：
```
## 蛇头和食物重叠说明吃到了食物
if headPoint.row == foodPoint.row and headPoint.col == foodPoint.col:
    ## 重新产生食物
    foodPoint = createFood(headPoint,snakeBody)
    ##foodPoint = Point(random.randint(1,row-2),random.randint(1,row-2))
else:
    ##没有吃掉食物才去掉蛇尾
    snakeBody.pop()
```

### 九：游戏结束检查,game over

贪吃蛇的游戏结束检查很简单，基本就是两点，一个是撞墙死了，一个是撞自己死了。当然规则自己定嘛，也可以撞自己不用死。判断也是非常简单，如下
```
## 游戏是否结束
isdead = False

## 装边界死了
if headPoint.row<0 or headPoint.row>=row or headPoint.col<0 or headPoint.col>=col:       
    print("装边界死了")
    isdead = True

## 撞自己死了
for body in snakeBody:
    if headPoint.row == body.row and headPoint.col == body.col:
        print("撞自己死了")
        isdead=True

## 最简单的处理，直接退出游戏
if isdead == True:
    break
	
## 蛇身添加一条记录，也就是向前走一步，向蛇头位置走一步
snakeBody.insert(0,Point(headPoint.row,headPoint.col))

## ----------------蛇的移动-----------------
snakeRun(snakeDirect)
```
我们这里处理游戏结束非常简单，直接退出游戏了。应该还是要有点动画效果，至少也有个game over的展示界面撒，还能再次开始什么的。下次再说了。



未完待续....

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