学生学python编程---实现贪吃蛇小游戏+源码

前言

这几年人工智能技术大发展，Python因此几乎成了第一位的语言。实际上，多年来，它不仅在软件工程师中得到广泛使用，也是各行业通用的专家语言，就是说，不管孩子以后做什么，都可能用得着。准备针对我自己上小学的孩子，每周抽出些时间，通过学习他们感兴趣的小游戏，逐步把python知识点带进游戏的制作过程中，用到哪些知识简单的解绍一下哪些，以学，以用为主。
本次我们将编写一个贪吃蛇的游戏。通过键盘上、下、左、右控制小蛇上、下、左、右移动，吃到食物后长度加1；蛇头碰到自身或窗口边缘，游戏失败。我们首先构造小蛇，实现小蛇向4个方向移动；然后实现游戏失败的判断、吃食物增加长度、得分功能；每段游戏，增加一个功能，另存一下，容易让孩子理解学习，同时也可以让其在每个阶段增加他想增加的功能，一举多得。最后学习函数的定义与使用，并通过进行时间控制变更游戏难度。

主要设计

1、蛇的表示

游戏开发本身就会用到很多面向对象的概念，而蛇的身体又是一个天然的“链表”结构，太适合用来练习数据结构了。
蛇怎么表示？我们可以将整个游戏区域划分成一个个的小格子，由一组连在一起的小格子组成“蛇”，蛇头用个蛇头（圆带两个眼睛）表示，蛇身用个圆表示。我们可以用坐标来表示每一个小方格，X 轴和 Y 轴的范围都是可以设定好的。用一个列表来存放“蛇身”的坐标，那么一条“蛇”就出来了。

2、蛇怎么移动？

第一反应就是像蚯蚓蠕动一样，每一个小方块向前移动一格，但这样实现起来很麻烦。想象一下我们玩过的贪吃蛇，每次“蛇”的移动感觉上是整体往前移动了一格，排除掉脑子中“蛇”的“动作”，细想移动前和移动后“蛇”的位置变化，其实除了头尾，其他部分根本就没有变。那就简单了，将下一格的坐标添加到列表开头，并移除列表的最后一个元素，就相当于蛇向前移动了一格。（由于蛇头与蛇身是不同的图片，还需要把第二张也即原先的蛇并没有照片换成蛇身照片，要不跑几步就成一串蛇头了，你可以试试，把蛇身换蛇头的那行代码注释掉就可看到了。）

3、玩家控制小蛇移动功能的实现

玩家控制小蛇移动功能的实现
玩家控制小蛇移动，在update()函数中实现用户按上、下、左、右方向键，设定direction变量取不同的值，即可实现玩家键盘控制小蛇向4个方向移动。即通过一个公共变量direction来实现，当键盘按不同的上下左右键时修改公共变量direction就达到了玩家控制小蛇方向的问题。

4、如何判定游戏结束？

“蛇”移动超出了游戏区的范围或者碰到了自己就算输了，轴坐标的范围是事先定好的，超出范围很容易判断。那么如何判断碰到自己呢？
如果脑子里想的是“蛇”动的画面，那真的比较难了，但是放到代码中，我们的“蛇”是一个列表，那么只要判断下一格的坐标是否已经包含在“蛇”的列表中岂不就可以了？
理清了这些问题，我们就可以开始编码了。

应用知识点

1、python知识点

1.1 列表

游戏开发本身就会用到很多面向对象的概念，而蛇的身体又是一个天然的“链表”结构，太适合用来练习数据结构了。
列表，数据类型list，list是python内置的一种高级数据类型。list是一种有序的集合，基于链表实现 在python中应用很广泛，可以随时添加和删除其中的元素。在此游戏中用于表是蛇身，由蛇头，蛇身组成，吃个食物，蛇身增加一段，即应用列表添加一个蛇身图片。蛇身的移动，用到了列表的添加与删除功能。len()可以获得列表长度。用索引来访问list中每一个位置的元素，记得索引是从0开始的，也可以用负数，表示从-1表示列表最后一个。

append()在列表未尾增加一个元素

如：Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入列表中

del 删除最后一个元素

del Snake[len(Snake)-1] # 删除旧蛇尾
也可用 del Snake[-1]

在指定位置增加元素用insert()

如：Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇头加到列表的最前面

1.2 time 时间模块

属于Python的时间模块。基本上，这会增加执行延迟，并且只会暂停当前线程，而不会暂停整个程序。
Python的time模块中提供了Python time.sleep()函数。在使用此Python函数之前，您需要使用以下命令导入此模块：import time
导入此模块后，即可使用time.sleep()函数。语法如下：
句法：睡眠(秒)，如您所见，它需要一个参数，即秒。在执行过程中，这基本上会引起这么多秒的延迟，此游戏中应用到sleep(0.2),让游戏更新时暂缓0.2秒，通过此参数可以调试蛇的移动速度。

1.3 random模块

random() 方法返回随机生成的一个实数，它在[0,1)范围内
import random
random.random()
#randint函数，返回指定范围的一个随机整数，包含上下限
random.randint(0,99)#返回0~99之间的整数

2、pygamezero知识点

Pygame Zero这个神器,它对PyGame做了很多封装，避免写很多枯燥的框架代码，让初学者可以更专注于游戏核心逻辑，容易上手。

2.1 游戏角色Acto

游戏角色Actor pgzero中所有以图片显示的元素都是Actor类来定义，如snakebody = Actor(‘snake2’) # 导入蛇身方块图片。也可以理解为Actor是用来代表一个你绘制到屏幕的图形。
通过把字符串 ‘snake2’ 作为参数传递给 Actor 类，Pygame Zero自动加载了外星人精灵，并且图片具有位置和大小属性。snake2是指images文件夹下snake2.png图片。也可以apple = Actor(‘apple’,(200,300)) # 设置图片apple的位置。连图片带位置一起指定。
一个免费的png图片下载网站：https://kenney.nl/assets/page:3?q=2d

2.2 输出中文字体

显示中文 准备：在.py同级目录下新建fonts文件夹，并放入支持中文的字体文件simhei.ttf
if isclose: # 显示游戏失败信息
screen.draw.text(“游戏失败！”, (120, HEIGHT/2-100),
fontsize=100, fontname=‘simhei’, color=‘yellow’)

2.3键盘控制

from pgzero.keyboard import keys, Keyboard
可以查询下原码，通过keys.w,keyboard.left等进行控制

功能截图

代码实现

1、蛇的表示

import pgzrun # 导入游戏库
TILE_SIZE = 30 # 小蛇方块的大小，20×20
WIDTH = 20*TILE_SIZE # 设置窗口的宽度为800
HEIGHT = 20*TILE_SIZE # 设置窗口的高度为600

snkaeHead = Actor('snake1') # 导入蛇头方块图片
snkaeHead.x = WIDTH/2 # 蛇头方块图片的x坐标
snkaeHead.y = HEIGHT/2 # 蛇头方块图片的y坐标

Snake = [] # 存储蛇的列表
Snake.append(snkaeHead) # 把蛇头加入列表中
for i in range(4): # 再为蛇添加4段蛇身
    print(i)
    snakebody = Actor('snake2') # 导入蛇身方块图片
    snakebody.x = Snake[i].x - TILE_SIZE # 蛇身方块图片的x坐标
    snakebody.y = Snake[i].y # 蛇身方块图片的y坐标
    Snake.append(snakebody) # 把蛇身加入列表中

def draw(): # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.clear() # 每帧清除屏幕，便于重新绘制
    for snkaebody in Snake: # 绘制蛇
        snkaebody.draw()

pgzrun.go() # 开始执行游戏

2、蛇的前进移动

蛇一直向右移动，直至完全走出屏幕

direction = 'right'
def update(): # 更新模块，每帧重复操作
    newSnakeHead = Actor('snake1') # 创建新蛇头的图片    
    # 根据direction变量设定新蛇头的坐标    # 如小蛇向下移动，就在旧蛇头的下边
    if direction == 'right': # 小蛇向右移动
        newSnakeHead.x = Snake[0].x + TILE_SIZE
        newSnakeHead.y = Snake[0].y
    if direction == 'left': # 小蛇向左移动
        newSnakeHead.x = Snake[0].x - TILE_SIZE
        newSnakeHead.y = Snake[0].y
    if direction == 'up': # 小蛇向上移动
        newSnakeHead.x = Snake[0].x
        newSnakeHead.y = Snake[0].y - TILE_SIZE
    if direction == 'down': # 小蛇向下移动
        newSnakeHead.x = Snake[0].x
        newSnakeHead.y = Snake[0].y + TILE_SIZE

    Snake.insert(0, newSnakeHead) # 把新蛇头加到列表的最前面
    Snake[1].image='snake2'
    del Snake[len(Snake)-1] # 删除旧蛇尾

3、控制移动方向

def update(): # 更新模块，每帧重复操作
    global direction,isclose
    if keyboard.left: # 如果按下键盘向左方向键
        direction = 'left' # 小蛇要向左移
    if keyboard.right: # 如果按下键盘向右方向键
        direction = 'right' # 小蛇要向右移
    if keyboard.up: # 如果按下键盘向上方向键
        direction = 'up' # 小蛇要向上移
    if keyboard.down: # 如果按下键盘向下方向键
        direction = 'down' # 小蛇要向下移

4、游戏失败

    # 当小蛇（新蛇头）超出边框时，游戏失败
    if newSnakeHead.y < 0 or newSnakeHead.y > HEIGHT  or newSnakeHead.x < 0 or newSnakeHead.x > WIDTH:
        isclose = True
    def draw(): # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.clear() # 每帧清除屏幕，便于重新绘制
    for snkaebody in Snake: # 绘制蛇
        snkaebody.draw()
    # 显示中文    准备：在.py同级目录下新建fonts文件夹，并放入支持中文的字体文件simhei.ttf
    if isclose: # 显示游戏失败信息
        screen.draw.text("游戏失败！", (120, HEIGHT/2-100),
                         fontsize=100, fontname='simhei', color='yellow')     

5、食物的随机出现

当小蛇头碰到食物时，不处理，也就是长度+1；青蛙重新在随机位置出现；

 if newSnakeHead.x == food.x and newSnakeHead.y == food.y:
        food.x = random.randint(5, 20) * TILE_SIZE
        food.y = random.randint(5, 20) * TILE_SIZE
        score = score + 1  # 得分加1

6、游戏得分

设置公共变量score,当小蛇吃到食物时，score值加1，更新时屏幕显示出得分，用如下语句。

    screen.draw.text("得分："+str(score), (100, 20), fontsize=50,
                    fontname='simhei', color='white')

总结

这次我们主要制作了贪吃蛇游戏，了解了time模块的sleep函数、clock模块的schedule等功能，学习了列表的插入函数、break与continue语句、函数的定义与调用等知识点。读者可以尝试在本章代码的基础上继续改进：1．实现得分越来越高，游戏速度越来越快的效果；2．实现蛇头、蛇身不同颜色的显示效果；

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