教你用十行代碼編寫一個Python小遊戲!不信?來看看!

本文來源：書圈

準備好了嗎？我們即將開始激動人心的遊戲編程之旅。

或許你之前學習過一點編程，但若是你從沒接觸過遊戲編程，那麼你仍然會對遊戲程序的運行感到不解。遊戲程序不像計算一個公式或謎題，得到答案之後程序就結束了，遊戲程序一直是處於運行中的，只要你不主動退出，那麼你可以永遠呆在遊戲之中。這就遊戲循環的神奇魔力。

下面我們嘗試用最少的代碼來編寫一個小遊戲。

準備工作

01選擇合適的開發工具

「工欲善其事必先利其器」，編寫遊戲之前得挑選一款合適的工具，這樣可以大大地簡化程序編寫工作。Python語言有很多第三方庫都提供遊戲編程功能，最有名的要屬Pygame庫，它提供了豐富的API來實現遊戲的各種效果。但是對於初學者來說Pygame庫還是顯得有些複雜，我們希望採用更加簡潔高效的工具，使得可以把注意力集中在遊戲算法的實現上，而不需花費太多精力去學習遊戲開發庫的使用。

這裡採用Pgzero庫來編寫遊戲。Pgzero的完整名稱是Pygame Zero，不難看出它是從Pygame庫衍生而來的。可以說Pgzero就是Pygame的一個精簡版本，能夠實現Pygame庫的主要功能，但是屏蔽了一些複雜的細節，使得初學者能夠快速上手。

02 設置開發環境

由於Pgzero是Python的第三方庫，它不能獨立工作，必須在Python代碼中來使用，因此我們首先需要安裝Python開發環境。可以去Python官網下載最新的安裝包進行安裝，然後便可以使用Python提供的IDLE編輯器來編寫代碼了。

且慢，你是否覺得使用IDLE編輯器來編寫程序不是那麼方便呢？對於簡單的小程序當然無所謂了，但是遊戲程序相對來說還是比較複雜的，而且遊戲中需要調用一些圖片或聲音資源，我們還要對所有的遊戲資源進行統一管理。因此我們還得尋找一個更加靈活方便的遊戲編寫工具，在這裡我採用的是Mu編輯器。Mu是一個專門為Python學習者設計的一個開發工具，它的編輯器非常友好，提供了很多的便捷操作，比如代碼自動提示、代碼縮進標示、語法檢查等等功能。更重要的是，它已經集成了Pgzero庫，而且還提供對遊戲資源的管理，這正是我們所需要的不是嗎？Mu編輯器可以在官網（https://codewith.mu/）下載安裝，現在我們直接運行Mu試一下。在初次打開Mu的時候會提示選擇運行模式，如圖1所示。

▍圖1 Mu編輯器的模式選擇界面

我們單擊滑鼠來選擇「Pygame Zero模式」，接下來Mu便會切換到Pgzero模式，看到的運行界面如圖2所示。

▍圖2 「Pygame Zero」運行模式

Mu編輯器中的空白區域便是我們將要編寫代碼的地方，當程序寫好之後，我們單擊界面上方的「開始」按鈕便可以運行程序了。看起來真是太棒了，還等什麼呢？趕快開工吧！

從何處開始

接下來開始編寫遊戲。可是，遊戲程序究竟什麼樣呢？或許你會在屏幕輸出「Hello World」，或者你知道如何編程計算斐波拉契數列的值，但是你真的確定遊戲程序應該如何編寫麼？

首先，遊戲運行得有一個圖形界面（當然，早期的計算機遊戲可能是文本界面的，但那已經是很古老的事了，現在我們探討的都是基於圖形界面的遊戲）。為了顯示圖形界面，我們的程序應該能夠生成一個「窗口」，在其中可以顯示各種圖形或圖像，而遊戲的內容正是由各種不同的圖形或圖像來表示的。

我們試著來創建一個程序窗口。

01 創建程序窗口

在Mu編輯器上方的工具欄中單擊「新建」按鈕，可以看到編輯器中出現了一塊空白區域，這便是新創建的Python源程序文件。

然後，單擊「運行」按鈕試試，你會看到屏幕上出現了一個窗口，如圖3所示。

▍圖3 遊戲窗口界面

感覺如何？是不是驚訝得合不攏嘴？明明連一行代碼都沒有寫，竟然就能出現一個窗口。這正是Pgzero的神奇之處。事實上，Pygzero已經幫我們做了大量的「幕後工作」，使得我們可以專注於編寫遊戲邏輯，而不用太關注顯示方面的問題。

然而眼前這個窗口黑乎乎的，並不是不太好看，而且窗口的大小也不是自己想要的。不要著急，我們一點點的來解決問題。

02改變窗口大小和顏色

首先解決窗口尺寸問題。在Pgzero中，通過定義兩個常量值來確定程序窗口的大小，代碼如下所示:

WIDTH = 500HEIGHT = 300

注意WIDTH和HEGIHT是Pgzero預設的兩個常量，分別用來表示程序窗口的寬度和高度值（單位為像素）。上面的代碼表示將程序窗口的寬度值設為600像素，高度設為400像素。我們將這兩行代碼敲入剛剛新建的源程序文件中，然後再次運行一下，可以看到窗口的大小發生了改變。

接下來我們試著改變一下窗口的背景顏色。在Pgzero中，窗口的背景顏色默認是黑色（原來如此），若要改變背景顏色，需要在程序中定義一個draw()函數。那麼這個draw()函數又是個什麼來頭呢？

draw()函數是Pgzero的「幕後主使」之一，它負責顯示遊戲中的各種圖形或圖像。我們只需在程序中定義自己的draw()函數，然後將需要繪製圖形圖像的代碼寫進draw()函數中，程序便會自動地執行draw()函數來進行顯示。

那麼，要改變窗口的顏色，究竟要在draw()函數中編寫什麼代碼呢？此時我們還需要藉助Pgzero提供的內置對象screen來完成。事實上，Pgzero為了簡化遊戲編程，在內部設置了很多的對象來協助完成遊戲中的各項操作。screen對象主要就是用來在窗口繪圖的，它提供了很多的繪圖方法，不僅能夠繪製圖形和圖像，還能繪製文字信息，在遊戲編程中我們會經常使用到它。

目前我們需要使用的是screen對象的fill()方法，它表示用某種顏色來填滿整個窗口。該方法接受一個RGB元組作為參數。那什麼是RGB元組呢？RGB元組是由三個數所組成的元組，每一個數代表一個顏色分量，比如（255，0，0）表示紅色，（0，255，0）表示綠色，（0，0，255）表示藍色，（0，0，0）代表黑色，（255，255，255）代表白色等。

於是我們可以在原始碼中加入以下兩行代碼：

def draw():screen.fill((255, 255, 255))

保存並運行程序，可以看到如圖4所示的界面。沒錯，我們的窗口背景變成了白色。

▍圖4 改變背景顏色後的程序窗口

03 顯示圖像

現在我們擁有了一個程序窗口，但它似乎空空如也，並沒有什麼內容。我們希望在窗口裡面顯示點什麼。比如我們準備了一幅精美的圖片，想將它顯示在窗口中，如何做到呢？

首先我們要將圖片文件放到指定的位置，即「images」文件夾中。單擊Mu編輯器上方的「圖片」按鈕，會自動打開「images」文件夾。我們將圖片文件複製到該文件夾中即可。

將圖片文件準備好並放入「images」文件夾後，我們便可以將其顯示在窗口中，這需要調用screen對象的blit()方法。比如要顯示一個名為「breakout_ball」的小球圖片，我們只需要在程序中加入一行代碼：

screen.blit("breakout_ball", (200, 100))

blit()方法的第一個參數是要顯示的圖片文件名，以字符串來表示（不要帶後綴），第二個參數為圖像顯示的坐標。該坐標是由兩個數所組成的元組，第一個數表示圖像的橫坐標，第二個數則為圖像的縱坐標。由於Pgzero中窗口的坐標原點位於左上角，向右橫坐標值增加，向下縱坐標值增加，因此坐標（200，100）表示圖像從窗口左邊界向右偏移200個像素，從窗口上邊界向下偏移100個像素。

到目前為止我們已經編寫了5行代碼，如下所示：

WIDTH = 500HEIGHT = 300def draw():screen.fill((255, 255, 255)) screen.blit("breakout_ball", (200, 100))

現在運行程序，可以看到圖5所示的程序界面，其中標示了圖像的坐標值所代表的含義。

▍圖5 顯示圖像的程序界面

現在我們不僅擁有了一個程序窗口，而且還在裡面顯示了一幅圖像，真是太了不起了。但別高興太早，現在這個程序還不能稱為遊戲。我們都知道，遊戲中的圖形或圖像是會「活動」的，也就是說它們可以不斷地改變位置進行顯示，而我們的程序目前只能在某個固定的位置顯示一幅圖像，它根本就不能動。不要灰心，接下來我們就想辦法讓它動起來。

建立遊戲世界

在採取行動之前，我們有必要來了解一下遊戲的基本概念。在遊戲的世界中有兩個基本要素：場景和角色。遊戲場景是指遊戲發生的場所，或者說遊戲的一個特定情景。通常我們會為遊戲製作一些尺寸比較大的圖片，以此作為遊戲場景的背景圖像；遊戲角色是指遊戲場景中的各種物體，它們不僅有特定的圖像，更重要的是它們能夠活動（通常是在場景範圍內活動），而且彼此之間還能發生相互作用。

若是我們想設計遊戲，則必須要為遊戲創建場景和角色。那麼如何操作呢？

01 創建遊戲場景

首先來創建遊戲場景。其實遊戲場景我們之前已經做好了。沒聽錯吧？我們好像什麼都沒做啊，僅僅是建立了一個程序窗口，然後用白色將它填充了一下。沒錯，這就算是一個遊戲場景。遊戲場景可以很複雜，也可以很簡單，就如同我們所做的，僅僅是用單一色彩來填充窗口，也可以作為遊戲的場景。因為場景的主要作用是為各個遊戲角色提供一個活動的場所，只要能夠保證角色能夠正確地顯示其中就可以了。

02創建遊戲角色

接下來創建遊戲角色。角色的創建似乎沒那麼簡單，因為角色是需要活動的，而我們之前在窗口中顯示的小球根本無法活動，所以它還不能算作遊戲角色，僅僅只是一幅圖像而已。怎麼辦呢？好在Pgzero事先已經為我們準備好了，它通過提供一個叫做Actor的類來幫助我們創建遊戲角色。比如要創建一個小球角色，可以這樣編寫代碼：

ball = Actor("breakout_ball", (200, 100))

上面這行代碼調用Actor類的構造方法來生成小球角色對象，並將其保存在一個變量ball中，今後若要操作小球則只需訪問ball變量即可。Actor類的構造方法有兩個基本參數，第一個是角色的圖片文件名，第二個是角色的初始位置。這和之前顯示圖像的參數是一樣的。

小球角色是創建好了，那麼如何將它顯示在窗口中呢？是不是還和之前一樣，需要調用screen的blit()方法呢？當然不需要了。現在的小球已經不再是一幅圖像了，而是一個真正的角色對象，它擁有很多的屬性和方法可以使用。其中有一個叫做draw()的方法，可以用來將自身顯示在窗口中。

我們將之前的代碼改寫如下：

WIDTH = 500HEIGHT = 300ball = Actor("breakout_ball", (200, 100))def draw():screen.fill((255, 255, 255)) ball.draw()

運行一下你會發現，程序的結果和圖5所顯示的效果是一模一樣的。可是現在小球還是不會動呀？不要著急，我們已經做好了一切準備工作，現在是時候讓它動起來了。

移動小球

倘若想要移動小球，必須改變它在窗口中的位置，即小球顯示的坐標。在Pgzero中，角色對象擁有兩個屬性：x和y，前者表示角色在窗口中的橫坐標，後者表示角色在窗口中的縱坐標。由於小球目前已經被定義為角色對象，我們就可以直接修改它的x和y屬性來改變其坐標值。

還有一件事需要注意，Pgzero規定所有對角色操作的代碼都要放置在一個叫做update()函數中。因此我們首先定義一個update()函數，然後將改變小球坐標的代碼放入其中，如下所示：

def update():ball.x += 1

運行一下程序，你會發現小球開始緩緩地向右移動。真是棒極了！可這到底是怎麼回事呢？明明只寫一行代碼啊，小球的x坐標應該只增加1一個單位才對，怎麼它會一直朝著右邊移動呢？

嘿嘿，這就是遊戲循環的神奇魔力！

02 遊戲循環

究竟什麼是遊戲循環呢？如果你有一點編程經驗，你一定編寫過循環程序。所謂循環程序，就是程序在滿足指定的條件下，重複不斷地執行某些操作。遊戲循環也是類似的原理，即把遊戲操作的程序代碼放置在一個循環語句中，讓其自動地重複執行。那麼遊戲循環的執行條件是什麼呢？循環體中又該執行什麼樣的語句呢？

先來看看遊戲循環的條件。想一想你玩遊戲的經歷，當你玩遊戲的時候，除非你主動選擇退出，否則你是一直處於遊戲之中的。難道不是嗎？從程序角度來看，自從你進入遊戲開始玩的那一刻開始，你就已經處於遊戲循環之中了，而且是一直處於其中的。因此，遊戲循環的執行是無條件的，它本質上就是個死循環！天哪沒聽錯吧，編程課時老師可特別強調過，「編寫循環程序時要檢查循環條件，千萬別寫成了死循環」，沒想到遊戲程序竟然是個死循環。沒錯，遊戲就是個死循環，或者稱為無限循環。

我們可以用while語句來表示遊戲循環，代碼如下所示：

while True:執行遊戲操作

可以看到，while語句的循環條件設為了True，而True是個布爾類型的常數，表達的含義就是「真」。因此，while循環會一直重複地執行下去。

接著看看遊戲循環中的操作語句應該如何編寫。作為一個遊戲，它要執行兩個最基本的操作：一個是更新遊戲邏輯，包括改變角色位置或圖像，處理角色之間的相互作用，切換遊戲場景，等等；另一個是繪製遊戲圖像，包括繪製遊戲的背景，繪製角色的圖像，繪製文字信息，等等。如圖6所示

▍圖6 遊戲循環示意圖

在之前的程序中，我們編寫了update()函數來改變小球坐標，也編寫了draw()函數來繪製小球圖像，而這兩個函數就恰好分別對應了遊戲循環中的兩個基本操作：update()函數用來更新遊戲邏輯，而draw()函數則用來繪製遊戲圖像。由於遊戲是不斷地在運行著的，需要不斷地更新遊戲邏輯，同時將更新後的內容重新顯示出來，因此要將update()函數和draw()函數放入遊戲循環中重複執行。程序看起來應該像這樣：

while True:update() draw()

然而，我們編寫代碼的時候可並不是這樣寫的，我們只是在程序中定義了update()和draw()函數，卻並沒有通過類似的無限循環語句來調用它們。確實是這樣，因為Pgzero不需要我們這樣做，它已經在內部預先設定好了一個遊戲循環，我們只負責定義update()和draw()函數，並將更新遊戲邏輯和顯示遊戲圖像的代碼分別寫入其中即可，Pgzero內部的遊戲循環會自動調用這兩個函數。

當單擊Mu編輯器上的「開始」按鈕時，程序會啟動遊戲循環來開始遊戲；當單擊「停止」按鈕時，程序便會終止遊戲循環來退出遊戲。

現在終於明白遊戲程序竟然是這樣運作的，有一點小小的滿足感，原來遊戲並沒有想像的那麼神秘嘛。既然Pgzero已經幕後安排好了一切，那我們只需要集中精力為update()和draw()這兩個函數編寫代碼就好啦。沒錯，就是這麼簡單！

完善遊戲規則

目前還存在一個問題，那就是當小球移動到窗口之外後，它便消失得無影無蹤了。作為遊戲角色的小球竟然跑到了場景外面！玩過遊戲的朋友都知道，遊戲角色是不能置於場景之外的，可怎樣將小球的活動範圍限定到窗口之內呢？

我們需要做兩件事情：一是檢查小球是否跑到了場景外面；二是讓小球重新回到場景之中。

01 檢測小球的位置

若要知道小球是否跑到場景之外，我們可以將它的位置與窗口進行比較，比如，如果小球的右邊界超過了窗口的右邊界，則可判定小球即將從右方跑出場景。那麼如何用程序來表達這個意思呢？

目前我們只知道小球的x屬性表示橫坐標，y屬性表示縱坐標。而不論是x還是y的值，都是根據角色中心點的位置來計算的，所以準確來說，小球的x屬性其實是小球中心點的橫坐標，而y屬性是小球中心點的縱坐標。那麼如何表示小球右邊界的坐標呢？

Pgzero為角色對象提供了4個屬性left、right、top、bottom，分別表示角色的左、右、上、下各個邊界的位置。具體來說，left和right分別表示角色左邊界和右邊界與窗口左邊界的距離；top和bottom分別表示角色上邊界和下邊界與窗口上邊界的距離。於是可以通過ball對象的right屬性來獲取小球右邊界的位置。而要想知道小球的右邊界是否超過了窗口右邊界，則需要判斷小球的right屬性是否大於窗口的寬度WIDTH，這可以藉助條件語句if來實現，代碼類似如下形式：

if ball.right > WIDTH:讓小球重新回到窗口內

倘若條件成立，那如何讓小球回到窗口之內呢？這就看你的意思了。換句話就是說，你想怎樣讓小球回到窗口之內都可以，比如可以讓小球從窗口右邊跑出去，然後從窗口左邊重新跑進來；或者當小球跑到場景之外後，讓它直接回到窗口中的某個指定位置，等等。你完全可以按照自己的想法來規定小球的動作，然後去編寫代碼實現，遊戲便會忠實地按照你的想法來執行。其實這就是所謂的遊戲規則設計，也是遊戲設計的最大樂趣所在，因為此刻你就是造物主，遊戲世界將會按照你制定的規則來運轉。超有成就感是不是？！

02 讓小球回到窗口內

下面考慮這樣一種規則，那就是當小球超出窗口邊界後，讓它重新回到窗口的另一側。比如，小球如果向右移動時超出了窗口右邊界，則讓它從窗口左邊界出現。

我們將update()修改為如下代碼：

def update():ball.x += 1 if ball.right > WIDTH: ball.x = 0

我們把這段代碼「翻譯」一下，它表示：小球的橫坐標先是增加1個單位，如果它的右邊超出了窗口右邊界，則將它的橫坐標設為0。運行看看是什麼效果，是不是發現小球樂此不疲地在窗口中跑起來了呢？

好了，我們的小遊戲至此就編寫完成了，想必你已經了解遊戲程序是怎麼一回事了。是不是覺得很簡單？想不想自己動手試一試呢？

下面給出小遊戲的完整源程序。不多不少，剛好十行代碼！

WIDTH = 800 HEIGHT = 600 ball = Actor("breakout_ball")def update():ball.x += 1 if ball.right > WIDTH: ball.x = 0def draw(): screen.fill((255, 255, 255)) ball.draw()

▍最終運行程序結果

本文節選自《趣學Python遊戲編程》一書

版權歸原作者所有

- 相關推薦 -

《 趣學Python遊戲編程 》

作者：何青

清華大學出版社出版

內容簡介

本書是高校教師多年開發經驗的結晶之作，深入淺出地講解使用 Python語言進行遊戲開發，幫助讀者快速掌握遊戲設計的基本原理和方法，同時提高應用 Python語言的編程能力。全書精選十個遊戲案例，涵蓋不同的遊戲類型，每一章圍繞一個經典遊戲案例展開，並突出一個遊戲編程的主題。本書涉及的主要知識點有遊戲循環的原理、滑鼠及鍵盤事件處理、碰撞檢測及處理、隨機數的運用、定時器的使用、遊戲場景的滾動、角色動畫的播放、音效及音樂的播放、緩動效果、遊戲關卡設計、遊戲人工智慧的原理及運用等。本書將 Python語法知識及常用的編程技巧糅合在各個遊戲案例中介紹，為讀者展示 Python語言的實際運用場景。本書內容安排合理，架構清晰，注重理論與實踐相結合，適合作為零基礎學習 Python開發初學者的教程，也可作為本科院校及大專院校的教材，還可供職業技術學校和各類遊戲培訓機構使用。