使用pygame实现一个简单的五子棋游戏

前言

写程序已经丢掉很长一段时间了，最近觉得完全把技术丢掉可能是个死路，还是应该捡起来，所以打算借CSDN来记录学习过程， 由于以前没事的时候断断续续学习过python和用flask框架写过点web，所以第一步想捡起python，但是，单纯学习python有点枯燥，正好看到pygame，感觉还挺简单，所以想先写个小游戏练练手。

准备

python基础相关准备：

1. python基础知识准备，廖雪峰的python基础知识简单好学，熟悉python基本的语法， 链接地址
2. pygame的基础知识，参考目光博客的“用Python和Pygame写游戏-从入门到精通”， 链接地址
3. 安装python 3.8.0 在python官网下载，不多说。
4. 安装pygame，命令：pip install pygame
5. 如安装较慢，可以参考如下命令，更改pip源为国内镜像站点：
   pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

计划

准备完成五子棋单机人机游戏，目前已完成界面以及判定输赢等功能，还未加入电脑AI，以后有时间再加（不知是否会坑），目前实现主要功能如下：

1. 五子棋界面的绘制，鼠标左键点击落子（黑子先下，黑白子交替顺序）。
2. 判定黑子或白子五子连珠。
3. 一方胜利后弹出提示，结束游戏。
   游戏界面是下面这个样子：
   

开始

设计思路

整个游戏的核心是将棋盘分成两个层面，第一个层面是物理层面上的，代表在物理像素的位置，主要用于绘图等操作，另外一个层面是将棋盘抽象成15*15的一个矩阵，黑子和白子是落在这个矩阵上的某个位置，具体位置用坐标(i,j)(0<=i,j<15)来表示,主要用于判断输赢和落子等。

1. 棋盘的绘制，网上有棋盘和黑白子的图片资源可以下载使用，我下载后由于棋盘图片格子线像素位置不太精确，所以自己用ps做了一张544544的木质背景图，然后用程序来绘制棋盘线（如果PS更熟悉点的话，建议棋盘格线之类就画在棋盘背景图上），棋盘格线上下左右空20像素，棋盘格子大小36像素，网上下载的棋子大小是3232像素的。
2. 输赢的判断，由于未出输赢的时候肯定没有五子连成线的，所以只需要判断最后落子位置的横、竖、斜、反斜四个方向上有没有五子连成线即可。

主要代码

1. main函数，pygame的主要控制流程，缩写代码如下：

def main():
	pygame.init()   #pygame初始化
	size = width,height = 544,544
	screen = pygame.display.set_mode(size, 0, 32)
	pygame.display.set_caption('五子棋')
	font = pygame.font.Font('simhei.ttf', 48)
	clock = pygame.time.Clock()	#设置时钟
	game_over = False
	renju = Renju()	# Renju是核心类，实现落子及输赢判断等
	renju.init()   # 初始化

	while True:
		clock.tick(20)	# 设置帧率
		for event in pygame.event.get():
			if event.type == pygame.QUIT:
				sys.exit()
			if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and (not game_over):
				if event.button == 1:	# 按下的是鼠标左键
					i,j = renju.get_coord(event.pos)	# 将物理坐标转换成矩阵的逻辑坐标
					if renju.check_at(i, j):	# 检查(i,j)位置能否被占用，如未被占用返回True
						renju.drop_at(i, j)		# 在(i,j)位置落子，该函数将黑子或者白子画在棋盘上
						if renju.check_over():	# 检查是否存在五子连线，如存在则返回True
							text = ''
							if renju.black_turn:	#check_at会切换落子的顺序，所以轮到黑方落子，意味着最后落子方是白方，所以白方顺利
								text = '白方获胜，游戏结束！'
							else:
								text = '黑方获胜，游戏结束！'
							gameover_text = font.render(text, True, (255,0,0))
							renju.chessboard().blit(gameover_text, (round(width/2-gameover_text.get_width()/2), round(height/2-gameover_text.get_height()/2)))
							game_over = True
					else:
						print('此位置已占用，不能在此落子')
		
		screen.blit(renju.chessboard(),(0,0))
		pygame.display.update()
	pygame.quit()

2. renju类，核心类，落子及判断输赢等操作，代码如下:

Position = namedtuple('Position', ['x', 'y'])

class Renju(object):
	
	background_filename = 'chessboard.png'
	white_chessball_filename = 'white_chessball.png'
	black_chessball_filename = 'black_chessball.png'
	top, left, space, lines = (20, 20, 36, 15)	# 棋盘格子位置相关???
	color  = (0, 0, 0)	# 棋盘格子线颜色
	
	black_turn = True	# 黑子先手
	ball_coord  = []	# 记录黑子和白子逻辑位置
	
	def init(self):
		try:
			self._chessboard = pygame.image.load(self.background_filename)
			self._white_chessball = pygame.image.load(self.white_chessball_filename).convert_alpha()
			self._black_chessball = pygame.image.load(self.black_chessball_filename).convert_alpha()
			self.font = pygame.font.SysFont('arial', 16)
			self.ball_rect = self._white_chessball.get_rect()
			self.points = [[] for i in range(self.lines)]
			for i in range(self.lines):
				for j in range(self.lines):
					self.points[i].append(Position(self.left + i*self.space, self.top + j*self.space))
			self._draw_board()
		except pygame.error as e:
			print(e)
			sys.exit()
	
	def chessboard(self):
		return self._chessboard
	
	# 在(i,j)位置落子	
	def drop_at(self, i, j):
		pos_x = self.points[i][j].x - int(self.ball_rect.width/2)
		pos_y = self.points[i][j].y - int(self.ball_rect.height/2)

		ball_pos = {'type':0 if self.black_turn else 1, 'coord':Position(i,j)}
		if self.black_turn:	# 轮到黑子下
			self._chessboard.blit(self._black_chessball, (pos_x, pos_y))
		else:
			self._chessboard.blit(self._white_chessball, (pos_x, pos_y))	
			
		self.ball_coord.append(ball_pos)	# 记录已落子信息
		self.black_turn = not self.black_turn	# 切换黑白子顺序
	
	# 画棋盘上的格子线，如果棋盘背景图做的足够精确，可省略此步骤
	def _draw_board(self):	
		# 画坐标数字
		for i in range(1, self.lines):
			coord_text = self.font.render(str(i), True, self.color)
			self._chessboard.blit(coord_text, (self.points[i][0].x-round(coord_text.get_width()/2), self.points[i][0].y-coord_text.get_height()))
			self._chessboard.blit(coord_text, (self.points[0][i].x-coord_text.get_width(), self.points[0][i].y-round(coord_text.get_height()/2)))
			
		for x in range(self.lines):
			# 画横线
			pygame.draw.line(self._chessboard, self.color, self.points[0][x], self.points[self.lines-1][x])
			# 画竖线
			pygame.draw.line(self._chessboard, self.color, self.points[x][0], self.points[x][self.lines-1])
	
	# 判断是否已产生胜方
	def check_over(self):
		if len(self.ball_coord)>8:	# 只有黑白子已下4枚以上才判断
			direct = [(1,0),(0,1),(1,1),(1,-1)]	#横、竖、斜、反斜 四个方向检查
			for d in direct:
				if self._check_direct(d):
					return True
		return False
	
	# 判断最后一个棋子某个方向是否连成5子，direct:(1,0),(0,1),(1,1),(1,-1)
	def _check_direct(self, direct):
		dt_x, dt_y = direct	
		last = self.ball_coord[-1]
		line_ball = []	# 存放在一条线上的棋子
		for ball in self.ball_coord:
			if ball['type'] == last['type']:
				x = ball['coord'].x - last['coord'].x 
				y = ball['coord'].y - last['coord'].y
				if dt_x == 0:
					if x == 0:
						line_ball.append(ball['coord'])
						continue
				if dt_y == 0:
					if y == 0:
						line_ball.append(ball['coord'])
						continue
				if x*dt_y == y*dt_x:
					line_ball.append(ball['coord'])

		if len(line_ball) >= 5:	# 只有5子及以上才继续判断
			sorted_line = sorted(line_ball)
			for i,item in enumerate(sorted_line): 
				index = i+4
				if index < len(sorted_line):
					if dt_x == 0:
						y1 = item.y
						y2 = sorted_line[index].y
						if abs(y1-y2) == 4:	# 此点和第5个点比较y值，如相差为4则连成5子
							return True
					else:
						x1 = item.x
						x2 = sorted_line[index].x
						if abs(x1-x2) == 4: # 此点和第5个点比较x值，如相差为4则连成5子
							return True
				else:
					break
		return False
		
	# 检查(i,j)位置是否已占用	
	def check_at(self, i, j):
		for item in self.ball_coord:
			if (i,j) == item['coord']:
				return False
		return True
	
	# 通过物理坐标获取逻辑坐标		
	def get_coord(self, pos):
		x, y = pos
		i, j = (0, 0)
		oppo_x = x - self.left
		if oppo_x > 0:
			i = round(oppo_x / self.space)	# 四舍五入取整
		oppo_y = y - self.top
		if oppo_y > 0:
			j = round(oppo_y / self.space)
		return (i, j)

Renju类有几个函数说明：

1. init()方法主要做了几件事：
   1. 载入资源，建立了_chessboard这个棋盘的surface对象
   2. 计算棋盘所有落子点的物理坐标，并存放如points属性中，points是个二维数组，这样points[i][j]就可以表示逻辑位置(i,j)所对应的物理坐标了。
   3. 调用_draw_board()方法，在_chessboard上画格线及标注等。
2. drop_at(i,j)方法，在逻辑位置(i,j)落子，至于是落白子和黑子通过Renju类的控制开关black_turn来决定。画图，并将已落子信息存入ball_coord列表中。
3. check_at(i,j)方法，通过遍历ball_coord列表来查看(i,j)位置是否能落子。
4. check_over()方法判断是否存在五子连线的情况，主要通过调用_check_direct方法分别判断四个方向上的情况。
5. _check_direct(direct)方法是判断五子连线的主要逻辑，通过判断最后一颗落子的某个方向落子实现。

结束

主要功能大概是这些，源码及程序中用到的图片等可以在我的资源中下载，或者github下载， 下载地址