Как сделать игру жизнь в python
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Pygame – это библиотека модулей для языка Python, созданная для разработки 2D игр. Также Pygame могут называть фреймворком. В программировании понятия "библиотека" и "фреймворк" несколько разные. Но когда дело касается классификации конкретного инструмента, не все так однозначно.
В любом случае, фреймворк является более мощным по-сравнению с библиотекой, он накладывает свою специфику на особенности программирования и сферу использования продукта. С точки зрения специфики Pygame – это фреймворк. Однако его сложно назвать "мощным инструментом". По своему объему и функционалу это скорее библиотека.
Также существует понятие "игрового движка" как программной среды для разработки игр. По своему назначению Pygame можно считать игровым движком. В то же время, с точки зрения классификации программного обеспечения, Pygame является API для Питона к API библиотеки SDL.
API – это интерфейс (в основном набор функций и классов) для прикладного (часто более высокоуровневого) программирования, который предоставляет, например, та или иная библиотека. SDL – это библиотека, которая работает с мультимедийными устройствами компьютера.
В этом смысле Pygame можно сравнить с Tkinter, который через свои функции и классы предоставляет Питону доступ к графической библиотеке Tk.
Особенности разработки компьютерных игр
Игры событийно-ориентированны, также как любое приложение с графическим интерфейсом пользователя. Поэтому какие-никакие, но игры можно было бы писать с помощью Tkinter, в частности на его экземплярах холста. Но поскольку основное назначение библиотеки графического пользовательского интерфейса совсем другое, то пришлось бы изобретать велосипеды. В то время как библиотека, специально предназначенная для написания игр, уже содержит необходимые объекты, что упрощает разработку.
Например, чтобы определить, столкнулись ли два объекта, надо написать код, проверяющий совпадение координат. Это может быть непростой задачей, так как надо учесть области перекрытия, форму объектов и др. В то же время игровой движок может включать готовую функцию проверки коллизии (столкновения) с необходимыми опциями настройки.
При всем этом Pygame достаточно низкоуровневый игровой движок, если его можно так называть. Это значит, что многое в нем не остается за кадром, а дается программисту на доработку, вынуждает его понимать, как работают "шестеренки". Так в Pygame отсутствует эмуляция физических явлений. Если вам надо смоделировать движение с ускорением или по дуге, программируйте это сами, предварительно взяв из курса физики соответствующую формулу.
Игры относятся к мультимедийным приложениям. Однако, в отличие от других приложений этой группы, для них характерна сложная программная логика и нередко много математики, хотя достаточно простой, плюс эмуляция физических явлений. В играх программируется подобие искусственного интеллекта. В многопользовательской игре, хотя пользователи играют друг с другом, а не с ИИ, создаются виртуальные миры, существующие по законам, заложенным разработчиками.
В программном коде игры выделяют три основных логических блока:
Отслеживание событий, производимых пользователем и не только им.
Изменение состояний объектов, согласно произошедшим событиям.
Отображение объектов на экране, согласно их текущим состояниям.
Эти три этапа повторяются в цикле бесчисленное количество раз, пока игра запущена.
Место Pygame среди инструментов разработки игр
Популярна ли библиотека pygame, пишут ли на ней сложные игры? Хотя на Pygame есть востребованные игры, в подавляющем случае – нет. Для программирования под андроид и десктоп существуют более функциональные игровые движки.
В чем тогда преимущество Pygame? Оно в легком вхождении в отрасль и прототипировании. Pygame – небольшая библиотека. Сам Python позволяет писать короткий и ясный код. Так что это хорошее начало, чтобы познакомиться с особенностями разработки игр. Более опытными программистами Pygame может использоваться для быстрого создания прототипа игры, чтобы посмотреть, как все будет работать. После этого программа переписывается на другом языке. Другими словами, преимущество Pygame в легком обучении и быстрой разработке.
Как установить Pygame
Pygame не входит в стандартную библиотеку Python, то есть не поставляется с установочным пакетом, а требует отдельной установки. В Ubuntu и родственных дистрибутивах его можно установить с помощью pip:
Если pip не установлен, предварительно выполняем команду:
Проверить, что все установилось нормально, можно так:
Для Windows вместо 'python3' надо писать 'py'. Произойдет запуск игры aliens, включенной в модуль examples (примеры) библиотеки pygame.
Курс с примерами решений практических работ:
android-приложение, pdf-версия
Python – самый универсальный язык, и он присутствует почти во всех областях, включая веб-разработку, машинное обучение, искусственный интеллект, приложения с графическим интерфейсом, а также разработку игр.
Python предоставляет встроенную библиотеку под названием pygame, которая использовалась для разработки игр. Как только мы поймем базовые концепции языка программирования, мы сможем разработать игру на Python с библиотекой Pygame с привлекательной графикой, подходящей анимацией и звуком.
Pygame – это кроссплатформенная библиотека, которая используется для разработки видеоигр. Она включает компьютерную графику и звуковые библиотеки. Она разработана Питом Шиннерсом для замены PySDL.
Установка Pygame
Откройте терминал командной строки и введите следующую команду, чтобы установить pygame.
Простой пример Pygame
Вот следующий пример создания простого окна pygame.
Вся графика будет отображаться в окне pygame.
Давайте разберемся с основным синтаксисом вышеуказанной программы.
import pygame – это модуль, который позволяет нам работать со всеми функциями pygame.
pygame.init() – используется для инициализации всех необходимых модулей pygame.
pygame.display.set_mode((ширина, высота)) – используется для изменения размера окна. Он вернет объект поверхности. Объект поверхности используется для выполнения графических операций.
pygame.QUIT – используется для закрытия события, когда мы нажимаем крестик в углу окна.
pygame.display.flip() – используется для отображения любого обновления игры. Если мы внесем какие-либо изменения, нам нужно будет вызвать функцию display.flip().
Мы можем нарисовать любую форму на поверхности pygame, включая добавление изображений, привлекательный шрифт. Pygame предоставляет множество встроенных функций для рисования геометрической формы на экране. Эти формы – начальный этап разработки игры.
Давайте разберемся со следующим примером рисования фигуры на экране.
В приведенном выше примере мы нарисовали различные формы, такие как треугольник, прямая линия, прямоугольник, эллипс, круг, дуга, закрашенный круг и овал. Мы использовали функцию pygame.draw в соответствии с формой с подходящими аргументами.
Пример – разработка игры Snake с использованием Pygame
Мы можем играть снова, нажав кнопку ОК. Мы можем увидеть наш результат в терминале Pycharm(мы использовали Pycharm IDE; вы можете использовать любую Python IDE).
Скопируйте приведенный выше код и вставьте его в свою среду IDE и получайте удовольствие. Чтобы понять концепции Pygame, посетите наш полный учебник по Pygame.
В предыдущей статье мы реализовали проект Pygame, в результате чего на экран выводится окно с игровым полем, которое вы можете закрыть, нажав клавишу. Но пока что, наше игровое поле отображает лишь синий экран. На следующем шаге мы используем в качестве фона изображение космического пространства. В сегодняшней статье мы отобразим изображение в этом окне.
Хотя вы могли бы сделать компьютерную игру только с цветными прямоугольниками и другими простыми фигурами, использование изображений сделает ее гораздо более привлекательной. В разработке компьютерных игр изображения обычно называются спрайтами. Конечно, игры используют гораздо больше типов ресурсов, таких как звуки, шрифты, анимация и так далее. Вместе эти ресурсы называются assets.
По мере роста вашей игры важно, чтобы она сохраняла правильную структуру. Итак, начните с создания папки под названием assets и внутри нее еще одной, называемой sprites. Там вы разместите все спрайты, используемые в вашей игре. Папку assets можно создать внутри space_rock.
Затем загрузите изображение космического фона и поместите его в папку assets/sprites.
Кроме того, поскольку изображения будут загружаться в вашу программу много раз, рекомендуется извлечь эту функциональность в отдельный метод в отдельном файле. Создайте файл с именем space_rocks/utils.py, который сохранит все многоразовые методы. Затем реализуйте загрузку изображений:
from pygame.image import load
if with_alpha:
return loaded_sprite.convert_alpha()
else:
return loaded_sprite.convert()
В первой строке мы импортирует метод load (), который будет необходим для последующего чтения изображений.
В строке path создаем путь к изображению, предполагая, что оно хранится в каталоге space_rock/assets/sprites и что это файл PNG. Таким образом, вам нужно будет только указать имя спрайта позже. В случае ошибки в загрузке, следует удалить часть пути.
Строка loaded_sprite загружает изображение с помощью функции load(). Этот метод возвращает поверхность, которая является объектом, используемым Pygame для представления изображений. Позже вы можете нарисовать его на экране (или на другой поверхности, если хотите).
Конструкция if-else преобразуют изображение в формат, который лучше подходит для экрана, чтобы ускорить процесс рисования. Это делается с помощью функции convert_alpha() или convert(), в зависимости от того, хотите ли вы использовать прозрачность.
Структура нашего проекта будет выглядеть следующим образом:
game_project/
|
├── space_rocks/
├── __main__.py
├── game.py
└── utils.py
|_
assets/
|
└── sprites/
└── space.jpg
Теперь, когда ваша программа может загружать изображения, пришло время изменить синий фон на что-то более интересное. Отредактируйте space_rocks/game.py файл:
Чтобы отобразить одну поверхность на другой в Pygame, Метод blit() нужно вызвать на поверхности, на которой вы хотите рисовать. Этот метод принимает два аргумента:
Поверхность, которую вы хотите нарисовать - self.background. Точка, в которой вы хотите ее нарисовать - (0, 0).
И мы должны увидеть экран с изображением:
Таким образом, мы добавили нашей игре красивое фоновое изображение.
Если Вы не хотите пропустить новые материалы на сайте,
то Вы можете подписаться на обновления: Подписаться на обновления
Если у Вас остались какие-либо вопросы, либо у Вас есть желание высказаться по поводу этой статьи, то Вы можете оставить свой комментарий внизу страницы.
Порекомендуйте эту статью друзьям:
Если Вам понравился сайт, то разместите ссылку на него (у себя на сайте, на форуме, в контакте):
Она выглядит вот так:
Комментарии ( 0 ):
Многие разработчики приходят в разработку ПО, потому что хотят создавать игры. Не все могут стать профессиональными разработчиками игр, но любой может создавать собственные игры из интереса (а может быть, и с выгодой). В этом туториале, состоящем из пяти частей, я расскажу вам, как создавать двухмерные однопользовательские игры с помощью Python 3 и замечательного фреймворка PyGame.
Мы создадим версию классической игры Breakout. Освоив этот туториал, вы будете чётко понимать, что необходимо для создания игры, познакомитесь с возможностями Pygame и напишете собственный пример игры.
Мы реализуем следующие функции и возможности:
- простые стандартные GameObject и TextObject
- простой стандартный Game object
- простая стандартная кнопка
- файл конфигурации
- обработка событий клавиатуры и мыши
- кирпичи, ракетка и мяч
- управление движением ракетки
- обработка коллизий мяча с объектами игры
- фоновое изображение
- звуковые эффекты
- расширяемая система спецэффектов
Не стоит ожидать, что игра будет очень красива графически. Я программист, а не художник, меня больше интересует эстетика кода. Созданный мной дизайн может неприятно удивить. С другой стороны, у вас будут почти неограниченные возможности по улучшению графики этой версии Breakout. Если вы отважитесь повторять за мной, посмотрите на скриншот:
Готовый исходный код выложен здесь.
Краткое введение в программирование игр
Главное в играх — перемещение пикселей на экране и издаваемый шум. Почти во всех видеоиграх есть эти элементы. В этой статье мы не будем рассматривать клиент-серверные и многопользовательские игры, для которых требуется много сетевого программирования.
Основной цикл
Основной цикл (main loop) игры выполняется и обновляет экран через фиксированные интервалы времени. Они называются частотой кадров и определяют плавность перемещения. Обычно игры обновляют экран 30-60 раз в секунду. Если частота будет меньше, то покажется, что объекты на экране дёргаются.
Внутри основного цикла есть три основных операции: обработка событий, обновление состояния игры и отрисовка текущего состояния на экране.
Обработка событий
Обновление состояния
Сердце любой игры — это её состояние: всё то, что она отслеживает и отрисовывает на экране. В случае Breakout к состоянию относятся положение всех кирпичей, позиция и скорость мяча, положение ракетки, а также жизни и очки.
Существует также вспомогательное состояние, позволяющее управлять игрой:
- Отображается ли сейчас меню?
- Закончена ли игра?
- Победил ли игрок?
Отрисовка
Игре нужно отображать своё состояние на экране, в том числе отрисовывать геометрические фигуры, изображения и текст.
Игровая физика
В большинстве игр симулируется физическое окружение. В Breakout мяч отскакивает от объектов и имеет очень приблизительную систему физики твёрдого тела (если это можно так назвать).
В более сложных играх могут использоваться более изощрённые и реалистичные физические системы (особенно в 3D-играх). Стоит также отметить, что в некоторых играх, например, в карточных, физики почти нет, и это совершенно нормально.
ИИ (искусственный интеллект)
Во многих играх мы сражаемся с компьютерными противниками, или в них есть враги, пытающиеся нас убить. Часто они ведут себя в игровом мире так, как будто обладают разумом.
Например, враги преследуют игрока и знают о его местоположении. В Breakout нет никакого ИИ. Игрок сражается с холодными и твёрдыми кирпичами. Однако ИИ в играх часто очень прост и всего лишь следует простым (или сложным) правилам, обеспечивающим псевдоразумные результаты.
Воспроизведение звука
Воспроизведение звука — ещё один важный аспект игр. В общем случае существует два типа звука: фоновая музыка и звуковые эффекты. В Breakout я реализую только звуковые эффекты, которые воспроизводятся при различных событиях.
Фоновая музыка — это просто музыка, постоянно играющая на фоне. В некоторых играх она не используется, а в некоторых меняется на каждом уровне.
Жизни, очки и уровни
В большинстве игр игрок имеет определённое количество жизней, и когда они заканчиваются, игра завершается. Также в играх часто присутствуют очки, позволяющие понять, насколько хорошо мы играем, и дающие мотивацию к самосовершенствованию или просто хвастаться друзьям своими рекордами. Во многих играх есть уровни, которые или совершенно отличаются, или постепенно увеличивают сложность.
Знакомство с Pygame
Прежде чем приступить к реализации игры, давайте немного узнаем о Pygame, который возьмёт на себя большую часть работы.
Что такое Pygame?
Pygame — это фреймворк языка Python для программирования игр. Он создан поверх SDL и обладает всем необходимым:
Установка Pygame
Введите pip install pygame , чтобы установить фреймворк. Если вам нужно что-то ещё, то следуйте инструкциям из раздела Getting Started в Wiki проекта. Если у вас, как и у меня, macOS Sierra, то могут возникнуть проблемы. Мне удалось установить Pygame без сложностей, и код работает отлично, но окно игры никогда не появляется.
Это станет серьёзным препятствием при запуске игры. В конце концов мне пришлось запускать её в Windows внутри VirtualBox VM. Надеюсь, ко времени прочтения этой статьи проблема будет решена.
Архитектура игры
Играм нужно управлять кучей информации и выполнять почти одинаковые операции со множеством объектов. Breakout — это небольшая игра, однако попытка управлять всем в одном файле может оказаться слишком утомительной. Поэтому я решил создать файловую структуру и архитектуру, которая подойдёт и для гораздо более крупных игр.
Структура папок и файлов
Pipfile и Pipfile.lock — это современный способ управления зависимостями в Python. Папка images содержит изображения, используемые игрой (в нашей версии будет только фоновое изображение), а в папке sound_effects directory лежат короткие звуковые клипы, используемые (как можно догадаться) в качестве звуковых эффектов.
Файлы ball.py, paddle.py и brick.py содержат код, относящийся к каждому из этих объектов Breakout. Подробнее я рассмотрю их в следующих частях туториала. Файл text_object.py содержит код отображения текста на экране, а в файле background.py содержится игровая логика Breakout.
Класс GameObject
GameObject представляет собой визуальный объект, знающий о том, как себя рендерить, сохранять свои границы и перемещаться. В Pygame есть и класс Sprite, исполняющий похожую роль, но в этом туториале я хочу показать вам, как всё работает на низком уровне, а не полагаться слишком активно на готовую магию. Вот как выглядит класс GameObject:
GameObject предназначен для того, чтобы быть базовым классом для других объектов. Он непосредственно раскрывает множество свойств его прямоугольника self.bounds, а в своём методе update() он перемещает объект в соответствии с его текущей скоростью. Он ничего не делает в своём методе draw() , который должен быть переопределён подклассами.
Класс Game
Класс Game — это ядро игры. Он выполняется в основном цикле. В нём есть множество полезных возможностей. Давайте разберём его метод за методом.
Метод __init__() инициализирует сам Pygame, систему шрифтов и звуковой микшер. Три разных вызова нужны, так как не во всякой игре на Pygame используются все компоненты, поэтому можно контролировать подсистемы, которые мы используем, и инициализировать только нужные с соответствующими параметрами. Метод создаёт фоновое изображение, основную поверхность (на которой всё отрисовывается) и игровой таймер с правильной частотой кадров.
Элемент self.objects хранит все игровые объекты, которые должны рендериться и обновляться. Различные обработчики управляют списками функций-обработчиков, которые должны выполняться при определённых событиях.
Методы update() и draw() очень просты. Они обходят все управляемые игровые объекты и вызывают соответствующие им методы. Если два объекта накладываются друг на друга на экране, то порядок списка объектов определяет, какой из них будет рендериться первым, а остальные будут частично или полностью его перекрывать.
Метод handle_events() слушает события, генерируемые Pygame, такие как события клавиш и мыши. Для каждого события он вызывает все функции-обработчики, которые должны обрабатывать события соответствующих типов.
Наконец, метод run() выполняет основной цикл. Он выполняется до тех пор, пока элемент game_overне принимает значение True. В каждой итерации он рендерит фоновое изображение и вызывает по порядку методы handle_events() , update() и draw() .
Затем он обновляет экран, то есть записывает на физический дисплей всё содержимое, которое было отрендерено на текущей итерации. И последнее, но не менее важное — он вызывает метод clock.tick() для управления тем, когда будет вызвана следующая итерация.
Заключение
В этой части мы изучили основы программирования игр и все компоненты, участвующие в создании игр. Также мы рассмотрели сам Pygame и узнали, как его установить. Наконец, мы погрузились в архитектуру игры и изучили структуру папок, классы GameObject и Game.
Во второй части мы рассмотрим класс TextObject , используемый для рендеринга текста на экране. Мы создадим основное окно, в том числе и фоновое изображение, а затем узнаем, как отрисовывать объекты (мяч и ракетку).
Кроме того, посмотрите, что у нас есть для продажи и обучения на Envato Market, и не стесняйтесь задавать любые вопросы и предоставлять свои ценные отзывы, используя приведенную ниже форму.
Читайте также: