使用 Python （Pyxel）制作一个经典的 Lode Runner 游戏

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由于像素风游戏的机制非常简单（如：最多只能显示 16 种颜色、播放 4 种声音等），现在你也可以轻松地享受这种游戏的制作过程。

说明

• 可在 Windows、Mac、Linux 和 Web 上运行
• 可以使用 python 进行编程
• 16 色调色板
• 3 个 256x256 的图像库
• 8 个 256x256 的瓦片地图
• 4 个音轨，每个各可含有 64 个音符
• 可任意组合 8 个音乐
• 支持键盘、鼠标及游戏手柄输入
• 图像和音频编辑器

调色板

如何安装

Windows

在安装Python3（3.7 或更高版本）之后，执行以下命令：

pip install -U pyxel

Mac

在安装Python3（3.7 或更高版本）之后，执行以下命令：

pip3 install -U pyxel

Linux

安装 SDL2（Ubuntu 下包名为：libsdl2-dev），Python3（3.7 或更高版本），以及python3-pip这三个包之后，执行以下命令：

sudo pip3 install -U pyxel

Web

使用 Pyxel Web Launcher 或 HTML 的自定义元素，你可以在 Web 浏览器中运行 Pyxel，而无需任何安装工作。

尝试 Pyxel 例程

以 Python 包版本为例，安装 Pyxel 后，用以下命令将 Pyxe 例程复制到当前文件夹：

pyxel copy_examples

例程包含：

• 01_hello_pyxel.py - 最简单的应用
• 02_jump_game.py - 用 Pyxel 制作的跳跃游戏
• 03_draw_api.py - 绘画 API 的使用示例
• 04_sound_api.py - 声音 API 的使用示例
• 05_color_palette.py - 调色板列表
• 06_click_game.py - 鼠标点击游戏
• 07_snake.py - 带 BGM 的贪吃蛇游戏
• 08_triangle_api.py - 三角形绘画 API 的使用示例
• 09_shooter.py - 屏幕过渡射击游戏
• 10_platformer.py - 屏幕横向滑动的游戏示例
• 11_offscreen.py - 用图像类进行屏外渲染
• 12_perlin_noise.py - 佩林噪音动画
• 30SecondsOfDaylight.pyxapp - 第 1 届 Pyxel Jam 比赛获胜者是 Adam
• megaball.pyxapp - 商场球类物理游戏

运行例程，可以使用以下命令：

cd pyxel_examples
pyxel run 01_hello_pyxel.py
pyxel play 30SecondsOfDaylight.pyxapp

使用教程

创建 Pyxel 应用

在 python 文件中导入 Pyxel 包后，首先使用init函数指定窗口大小，然后使用run函数启动 Pyxel 应用。

import pyxel

pyxel.init(160, 120)

def update():
    if pyxel.btnp(pyxel.KEY_Q):
        pyxel.quit()

def draw():
    pyxel.cls(0)
    pyxel.rect(10, 10, 20, 20, 11)

pyxel.run(update, draw)

run函数的两个参数update函数和draw函数分别用来在需要时更新帧和绘制画面。

实际应用中，建议将 pyxel 代码封装成如下类：

import pyxel

class App:
    def __init__(self):
        pyxel.init(160, 120)
        self.x = 0
        pyxel.run(self.update, self.draw)

    def update(self):
        self.x = (self.x + 1) % pyxel.width

    def draw(self):
        pyxel.cls(0)
        pyxel.rect(self.x, 0, 8, 8, 9)

App()

运行 Pyxel 应用

创建的 Python 脚本可以使用以下命令执行：

pyxel run PYTHON_SCRIPT_FILE

对于 python 包版本，可以像普通 Python 脚本一样执行：

cd pyxel_examples
python3 PYTHON_SCRIPT_FILE

（在 Windows 中，使用python命令来替代python3）

快捷键

以下快捷键可以在 Pyxel 运行时使用：

• Esc
  
  退出应用
• Alt(Option)+1
  
  截屏并保存在桌面
• Alt(Option)+2
  
  重置屏幕录制的开始时间
• Alt(Option)+3
  
  保存屏幕录制动图到桌面（最多 10 秒）
• Alt(Option)+0
  
  切换性能监控（fps，更新时间，画面绘制时间）
• Alt(Option)+Enter
  
  切换全屏

如何创建源文件

在 Pyxel 应用中使用的图像和音效，可以使用 Pyxel 编辑器进行制作。

Pyxel 编辑器使用以下命令启动：

pyxel edit [PYXEL_RESOURCE_FILE]

若指定 Pyxel 源文件（.pyxres）存在，则加载文件，若不存在，则以指定文件名新建文件。

若未指定源文件，则命名为my_resource.pyxres。

Pyxel 编辑器启动后，可以拖放其他源文件进行切换。如果源文件被拖拽并在按下Ctrl(Cmd)键时释放，则只有当前正在编译的类型（图像、瓦片地图、音效、音乐）会被加载。这个操作允许将多种类型的源文件合并入一个源文件中。

创建的源文件可以使用load函数加载。

Pyxel 编辑器有以下编辑模式。

图像编辑器：

此模式用来编辑图像库。

通过将图像文件拖放进图像编辑器，图像可以加载进当前的图像库中。

瓦片地图(Tilemap)编辑器：

此模式用来编辑瓦片地图，其中图像库的图像以瓦片的样式排列。

音频编辑器：

此模式用来编辑音频。

音乐编辑器：

此模式用来编辑将录音有序编排形成的音乐。

其他创建源文件的方法

Pyxel 图像和瓦片地图也可以通过以下方法创建：

• 使用Image.set或Tilemap.set函数，从字符串列表创建图片
• 使用Image.load函数从加载图像文件至 pyxel 调色板中

Pyxel 声音也可以通过以下方法创建：

• 使用Sound.set或Music.set函数，从字符串列表中创建声音

这些函数的具体用法请查阅 API 参考手册。

如何发布应用

Pyxel 支持跨平台的应用文件格式（Pyxel 应用文件）。

使用以下命令创建 Pyxel 应用文件（.pyxapp）：

pyxel package APP_ROOT_DIR STARTUP_SCRIPT_FILE

如果应用需要包含源文件或扩展模块，将他们放在应用文件夹。

创建好的应用文件使用以下命令执行：

pyxel play PYXEL_APP_FILE

API 参考手册

系统

• width, height
  
  画面的宽和高

• frame_count
  
  目前为止，经过的总帧数

• init(width, height, [title], [fps], [quit_key], [display_scale], [capture_scale], [capture_sec])
  
  使用屏幕尺寸（width，height）初始化 Pyxel 应用。以下属性为可选配置项：窗口标题title，帧率fps，应用退出按键quit_key, 用 "display_scale "来决定显示的比例, 用 "capture_scale "来决定屏幕捕捉的比例，以及屏幕捕获的最长记录时间capture_sec。
  
  示例：pyxel.init(160, 120, title="My Pyxel App", fps=60, quit_key=pyxel.KEY_NONE, capture_scale=3, capture_sec=0)

• run(update, draw)
  
  启动 Pyxel 应用，并调用update函数刷新画面帧，并使用draw函数渲染画面。

• show()
  
  显示屏幕直到Esc键被按下。

• quit()
  
  退出 Pyxel 应用。

源文件

• load(filename, [image], [tilemap], [sound], [music])
  
  加载源文件(.pyxres)。如果某文件类型(image/tilemap/sound/music)被指定为False，则源文件中对应类型不会加载。

输入

• mouse_x, mouse_y
  
  当前鼠标指针的位置。

• mouse_wheel
  
  当前鼠标滚轮的值。

• btn(key)
  
  如果key被按下则返回True，否则返回False(按键定义列表)。

• btnp(key, [hold], [repeat])
  
  如果key被按下则返回True。若设置了hold和repeat参数，则当key被按下持续hold帧时，在repeat帧间隙返回True。

• btnr(key)
  
  如果key被松开，则在此帧返回True，否则返回False。

• mouse(visible)
  
  如果visible为True则显示鼠标指针，为False则不显示。即使鼠标指针不显示，其位置同样会被更新。

显示

• colors
  
  展示调色板可以显示的颜色列表。颜色以 24 位数值格式进行展示。使用colors.from_list和colors.to_list直接指定货检索 Python 列表。
  
  示例：org_colors = pyxel.colors.to_list(); pyxel.colors[15] = 0x112233; pyxel.colors.from_list(org_colors)

• image(img)
  
  直接操作图像库img (0-2)。（参考前文 Image 类）
  
  示例：pyxel.image(0).load(0, 0, "title.png")

• tilemap(tm)
  
  操作瓦片地图tm(0-7)（参考前文 Tilemap 类）

• clip(x, y, w, h)
  
  设置画面绘制区域为从(x, y)开始的宽度w、高度为h的区域。clip()可以将绘制区域重置为全屏。

• camera(x, y)
  
  Change the upper left corner coordinates of the screen to (x, y). Reset the upper left corner coordinates to (0, 0) with camera().

• pal(col1, col2)
  
  绘制时用col1颜色代替col2颜色。pal()可以重置为初始色调。

• cls(col)
  
  用col颜色清空画面。

• pget(x, y)
  
  获取(x, y)处的像素颜色。

• pset(x, y, col)
  
  用col颜色在(x, y)处绘制一个像素点。

• line(x1, y1, x2, y2, col)
  
  用col颜色画一条从(x1, y1)到(x2, y2)的直线。

• rect(x, y, w, h, col)
  
  用col颜色绘制一个从(x, y)开始的宽为w、高为h的矩形。

• rectb(x, y, w, h, col)
  
  用col颜色绘制从(x, y)开始的宽为w、高为h的矩形边框。

• circ(x, y, r, col)
  
  用col颜色绘制圆心为(x, y)，半径为r的圆形。

• circb(x, y, r, col)
  
  用col颜色绘制圆心为(x, y)，半径为r的圆形边框。

• elli(x, y, w, h, col)
  
  从(x, y)画一个宽度w, 高度h, 颜色col的椭圆。

• ellib(x, y, w, h, col)
  
  从(x, y)画出一个宽w, 高h, 颜色col的椭圆轮廓。

• tri(x1, y1, x2, y2, x3, y3, col)
  
  用col颜色绘制顶点分别为(x1, y1)，(x2, y2)，(x3, y3)的三角形。

• trib(x1, y1, x2, y2, x3, y3, col)
  
  用col颜色绘制顶点分别为(x1, y1)，(x2, y2)，(x3, y3)的三角形边框。

• fill(x, y, col)
  
  从(x, y)画一个宽度w, 高度h, 颜色col的椭圆。

• blt(x, y, img, u, v, w, h, [colkey])
  
  将尺寸为(w, h)的区域从图像库的(u, v)复制到(x, y)。若w或h为负值，则在水平或垂直方向上翻转。若指定了colkey的值，则视作透明颜色。

• bltm(x, y, tm, u, v, w, h, [colkey])
  
  从瓦片图tm（0-7）的（u，v）复制大小为（w，h）的区域到（x，y）。如果为w和/或h设置了负值，它将在水平和/或垂直方向上反转。如果指定了 colkey，将被视为透明色。瓦片的大小是 8x8 像素，以(tile_x, tile_y)的元组形式存储在瓦片图中。

• text(x, y, s, col)
  
  用col颜色在(x, y)绘制字符串s。

声音

• sound(snd)
  
  操作音频snd(0-63)。（参考 Sound 类）
  
  示例：pyxel.sound(0).speed = 60

• music(msc)
  
  操作音乐msc(0-7)（参考 Music 类）

• play_pos(ch)
  
  获取通道ch (0-3)中音频重播位置(sound no, note no)。若重播被停止则返回None。

• play(ch, snd, [tick], [loop])
  
  播放通道ch (0-3)中的声音snd (0-63)。如果声音snd是一个列表，则按顺序播放。播放开始位置可以通过 tick (1 tick = 1/120 秒)指定。如果loop被指定为True则循环播放。

• playm(msc, [tick], [loop])
  
  播放音乐msc (0-7)。播放开始位置可以通过 tick (1 tick = 1/120 秒)指定。如果loop被指定为True则循环播放。

• stop([ch])
  
  停止指定通道ch (0-3)的重播。stop()可以停止所有通道的播放。

数学

• ceil(x)
  
  返回大于或等于x的最小的整数。

• floor(x)
  
  返回小于或等于x的最大整数。

• sgn(x)
  
  当x是正数时返回 1，当它是零时返回 0，当它是负数时返回 1。

• sqrt(x)
  
  返回x的平方根。

• sin(deg)
  
  返回deg度的正弦。

• cos(deg)
  
  返回deg度的余弦。

• atan2(y, x)
  
  返回y/x的正切，单位是度。

• rseed(seed: int)
  
  设置随机数发生器的种子。

• rndi(a, b)
  
  返回一个大于或等于a且小于或等于b的随机整数。

• rndf(a, b)
  
  返回一个大于或等于a且小于或等于b的随机小数。

• nseed(seed)
  
  设置佩林噪声的种子。

• noise(x, [y], [z])
  
  返回指定坐标的佩林噪声值。

Image 类

• width, height
  
  图像的宽和高。

• data
  
  图像中的数据（256x256 的二维列表）。

• get(x, y)
  
  获取图像中(x, y)位置的值。

• set(x, y, data)
  
  使用字符串列表设置坐标(x, y)处的图像。
  
  示例：pyxel.image(0).set(10, 10, ["0123", "4567", "89ab", "cdef"])

• load(x, y, filename)
  
  在(x, y)处加载图像文件(png/gif/jpeg)。

Tilemap 类

• width, height
  
  瓦片地图(tilemap)的宽和高。

• refimg
  
  被瓦片地图 tilemap 引用的图像库(0-2)。

• set(x, y, data)
  
  使用字符串列表在坐标(x, y)处设置瓦片地图。
  
  示例：pyxel.tilemap(0).set(0, 0, ["0000 0100 a0b0", "0001 0101 a1b1"])

• pget(x, y)
  
  得到(x, y)处的瓦片。瓦片数据为元组(tile_x, tile_y)。

• pset(x, y, tile)
  
  在(x, y)处画出瓦片tile。瓦片数据为元组(tile_x, tile_y)。

Sound 类

• notes
  
  音符列表(0-127)，数字越高，音调越高。数字达到 33 时，音调就达到’A2’(440Hz)。其余为-1.

• tones
  
  音色列表(0:三角波 / 1:方波 / 2:脉冲 / 3:噪声)

• volumes
  
  音量列表(0-7)

• effects
  
  音效列表(0:无 / 1:滑动 / 2:颤音 / 3:淡出)

• speed
  
  播放速度。1 为最快，数字越大，速度越慢。数字 120 时，每个音符长度为 1 秒。

• set(notes, tones, volumes, effects, speed)
  
  使用字符串设置音符、音色、音量及音效。如果音色、音量及音效的字符串比音符字符串短，则从开头重复。

• set_notes(notes)
  
  使用由’CDEFGAB’+‘#-’+'0123’或’R’组成的字符串设置音符。大小写不敏感，且空格会被忽略。
  
  示例：pyxel.sound(0).set_notes("G2B-2D3R RF3F3F3")

• set_tones(tones)
  
  使用由’TSPN’组成的字符串设置音色。大小写不敏感，且空格会被忽略。
  
  示例：pyxel.sound(0).set_tones("TTSS PPPN")

• set_volumes(volumes)
  
  使用由’01234567’组成的字符串设置音量。大小写不敏感，且空格会被忽略。
  
  示例：pyxel.sound(0).set_volumes("7777 7531")

• set_effects(effects)
  
  使用由’NSVF’组成的字符串设置音效。大小写不敏感，且空格会被忽略。
  
  示例：pyxel.sound(0).set_effects("NFNF NVVS")

Music 类

• snds_list
  
  二维的声音列表(0-63)，带有通道的数量。

• set(snds0, snds1, snds2, snds3)
  
  设置所有通道的声音(0-63)列表。如果指定了空列表，则对应通道不会用来播放。
  
  示例：pyxel.music(0).set([0, 1], [2, 3], [4], [])

高级 APIs

Pyxel 还有一些“高级 API”，出于“可能令用户感到迷惑”、“需要专业知识”等一些原因，在本文尚未提及。

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【内容简介】

本书以理论结合编程开发为原则，使用Python作为开发语言，讲解最优化算法的原理和应用，详细介绍了Python基础、Gurobi 优化器、线性规划、整数规划、多目标优化、动态规划、图与网络分析、智能优化算法。对于算法部分的每一种算法都包含原理和编程实践，使读者对最优化算法的认识更加深入。

目录

• 第1章 最优化算法概述
• 第2章 Python编程方法
• 第3章 Gurobi优化器
• 第4章 线性规划
• 第5章 整数规划
• 第6章 多目标优化
• 第7章 动态规划
• 第8章 图与网络分析
• 第9章 智能优化算法

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