Day10 - 图形用户界面和游戏开发

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日期：2021年1月27日

今天是学习Python的第十天，开始学习制作图形界面以及开始学习一些常见的库，没有练习题，自己尝试分析完案例后重写一遍。

学习用的教材是GitHub上骆昊编写的《Python - 100天从新手到大师》

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一、基于tkinter模块的GUI

GUI是图形用户界面的缩写，Python默认的GUI开发模块是tkinter（Python3以前的版本中为Tkinter）。

使用tkinter开发GUI应用的步骤：

1. 导入tkinter模块中需要的东西。
2. 创建一个顶层窗口对象并用它来承载整个GUI应用。
3. 在顶层窗口对象上添加GUI组件。
4. 通过代码将这些GUI组件的功能组织起来。
5. 进入主时间循环（main loop）。

简易GUI应用案例

Tk为控件的摆放提供了三种布局管理器，通过布局管理器可以对控件进行定位，这三种布局管理器分别是：Placer（开发者提供控件的大小和摆放位置）、Packer（自动将控件填充到合适的位置）和Grid（基于网格坐标来摆放控件）

import tkinter
import tkinter.messagebox


def main():
    flag = True

    # 修改标签上的文字
    def change_label_text():
        nonlocal flag # 声明外部嵌套函数内的变量
        flag = not flag
        # 颜色，消息
        color, msg = ('red', 'Hello, world!')\
            if flag else ('blue', 'Goodbye, world!')
        label.config(text=msg, fg=color)

    # 确认退出
    def confirm_to_quit():
        if tkinter.messagebox.askokcancel('温馨提示', '确定要退出吗?'): # 标题，消息
            top.quit()

    # 创建顶层窗口
    top = tkinter.Tk()
    # 设置窗口大小
    top.geometry('240x160')
    # 设置窗口标题
    top.title('小游戏')
    # 创建标签对象并添加到顶层窗口
    label = tkinter.Label(top, text='Hello, world!', font='Arial -32', fg='red') # 窗口，文本，字体，颜色
    label.pack(expand=1) # 居中
    # 创建一个装按钮的容器
    panel = tkinter.Frame(top)
    # 创建按钮对象 指定添加到哪个容器中 通过command参数绑定事件回调函数
    button1 = tkinter.Button(panel, text='修改', command=change_label_text) # 容器，标题，操作
    button1.pack(side='left') # 放置位置
    button2 = tkinter.Button(panel, text='退出', command=confirm_to_quit)
    button2.pack(side='right')
    panel.pack(side='bottom') # 容器位置
    # 开启主事件循环
    tkinter.mainloop()


if __name__ == '__main__':
    main()

Tk并不是最新和最好的选择，也没有功能特别强大的GUI控件，开发GUI应用并不是Python最擅长的，如果需要，可以选用wxPython、PyQt或PyGTK。

二、使用Pygame进行游戏开发

Pygame是一个开源模块,专用于多媒体应用开发。

《大球吃小球》案例：

from enum import Enum, unique
from math import sqrt
from random import randint
import pygame


@unique
class Color(Enum):
    """颜色"""

    RED = (255, 0, 0)
    GREEN = (0, 255, 0)
    BLUE = (0, 0, 255)
    BLACK = (0, 0, 0)
    WHITE = (255, 255, 255)
    GRAY = (242, 242, 242)

    @staticmethod
    def random_color():
        """获得随机颜色"""
        r = randint(0, 255)
        g = randint(0, 255)
        b = randint(0, 255)
        return (r, g, b)


class Ball(object):
    """球"""

    def __init__(self, x, y, radius, sx, sy, color=Color.RED):
        """初始化方法"""
        self.x = x
        self.y = y
        self.radius = radius
        self.sx = sx
        self.sy = sy
        self.color = color
        self.alive = True
    
    def side_rectify(self):
        """校正小球位置"""
        if self.x<self.radius:
            self.x=self.radius
        if self.x>800-self.radius:
            self.x=800-self.radius
        if self.y<self.radius:
            self.y=self.radius
        if self.y>600-self.radius:
            self.y=600-self.radius
        if self.radius>=300:
            self.y=300
        if self.radius>=400:
            self.x=400

    def move(self, screen):
        """移动"""
        self.x += self.sx
        self.y += self.sy
        self.side_rectify()
        if self.x - self.radius <= 0 or \
                self.x + self.radius >= screen.get_width():
            self.sx = -self.sx
        if self.y - self.radius <= 0 or \
                self.y + self.radius >= screen.get_height():
            self.sy = -self.sy

    def eat(self, other):
        """吃其他球"""
        if self.alive and other.alive and self != other:
            dx, dy = self.x - other.x, self.y - other.y
            distance = sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
            if distance < self.radius + other.radius \
                    and self.radius > other.radius:
                other.alive = False
                self.radius = self.radius + int(other.radius * 0.146)

    def draw(self, screen):
        """在窗口上绘制球"""
        pygame.draw.circle(screen, self.color,
                           (self.x, self.y), self.radius, 0)

def main():
    # 定义用来装所有球的容器
    balls = []
    # 初始化导入的pygame中的模块
    pygame.init()
    # 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
    screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
    # 设置当前窗口的标题
    pygame.display.set_caption('大球吃小球')
    running = True
    # 开启一个事件循环处理发生的事件
    while running:
        # 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                running = False
            # 处理鼠标事件的代码
            if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
                # 获得点击鼠标的位置
                x, y = event.pos
                radius = randint(10, 100)
                sx, sy = randint(-10, 10), randint(-10, 10)
                color = Color.random_color()
                # 在点击鼠标的位置创建一个球(大小、速度和颜色随机)
                ball = Ball(x, y, radius, sx, sy, color)
                # 将球添加到列表容器中
                balls.append(ball)
        screen.fill((255, 255, 255))
        # 取出容器中的球 如果没被吃掉就绘制 被吃掉了就移除
        for ball in balls:
            if ball.alive:
                ball.draw(screen)
            else:
                balls.remove(ball)
        pygame.display.flip()
        # 每隔50毫秒就改变球的位置再刷新窗口
        pygame.time.delay(50)
        for ball in balls:
            ball.move(screen)
            # 检查球有没有吃到其他的球
            for other in balls:
                ball.eat(other)


if __name__ == '__main__':
    main()

在原来的基础上加了一个位置校正的函数，避免在边界生成球后，球卡住出不来的BUG。