Python中turtle如何實作球類小遊戲

1. 前言

turtle （小海龜） 是 Python 內建的繪圖模組，其實它不僅可以用來繪圖，還可以製作簡單的小遊戲，甚至可以當成簡易的 GUI 模組，編寫簡單的 GUI程式。

本文使用 turtle 模組來編寫一個簡單的小遊戲，透過此程式的寫作過程聊聊對 turtle 模組的感想。

寫遊戲，如果要做專業的、趣味性高的，還是請找 pygame，本文用 turtle 寫遊戲的目的是為了深度理解 turtle 的功能。

turtle 模組的使用相對而言較簡單，對於基礎方法不做講解。只聊 turtle 模組中稍難或大家忽略的地方。

2. 需求描述

程式執行時，畫布上會出現一個紅色的小球和很多綠色、藍色的小球。

剛開始紅色的小球會朝某一個方向移動，使用者可以按下上、下、左、右方向鍵控制紅色小球的運動方向。

綠色、藍色小球以初始的預設方向在畫布上移動。

當紅色的小球碰到綠色小球時，紅色小球球體會變大，當紅色小球碰到藍色小球時，紅色球體會變小。

當紅色小球球體縮小到某一個門檻時，遊戲結束。

3. 製作流程

3.1 初始化變數

本程式需要使用到 turtle、random、math 模組，使用前，先導入。

import turtle
import random
import math
'''
初始化游戏界面大小
'''
# 游戏区域的宽度
game_wid = 600  
# 游戏区域的高度
game_hei = 400  
# 砖块的大小，以及每一个小球初始大小
cell = 20
# 红球初始大小
red_size = cell
# 红色小球
red_ball = None
# 存储绿色小球的列表
green_balls = []
# 存储蓝色小球的列表
blue_balls = []
# 红色小球的方向 当前方向 0 向右，90 向上 180 向左 -90 向下
dir = 0

上述程式說明：

紅色小球只有一個，由變數 red_ball 保存，紅色小球在運動過程中可以改變大小，red_size 保存其大小。

綠色和藍色小球會很多，這裡用 green_balls 和 blue_balls 2 個清單儲存。

3.2 一般函數

隨機位置計算函數： 為小球們隨機產生剛開始出現的位置。

'''
随机位置计算函数
'''
def rand_pos():
    # 水平有 30 个单元格，垂直有 20 个单元格
    x = random.randint(-14, 14)
    y = random.randint(-9, 9)
    return x * cell, y * cell

繪製指定填滿色彩的小方塊： 在遊戲裡有一個虛擬區域，四周使用許多小正方形圍起來。

'''
绘制一个指定填充颜色的正方形
填充颜色可以不指定
'''
def draw_square(color):
    if color is not None:
        # 的颜色就填充
        turtle.fillcolor(color)
        turtle.begin_fill()
    for i in range(4):
        turtle.fd(cell)
        turtle.left(90)
    if color is not None:
        turtle.end_fill()

自訂畫筆形狀：

使用 turtle 製作遊戲的底層想法：

當我們匯入 turtle 模組時，意味著我們有了一支可以在畫布上畫畫的畫筆，畫筆的預設形狀是一個小海龜。

本文稱這支預設畫筆叫做主筆筆，可以使用 turtle 模組中的 turtle.Turtle() 類別來建立更多畫筆，並且可以使用``turtle模組提供的turtle.register_shape(name, shape)` 方法為每一支畫筆自訂畫筆形狀。

如上所述，是使用 turtle 設計遊戲的關鍵。

強調：

透過主畫筆創造更多的畫筆，以及為每一支畫筆設定不同的形狀。是編寫遊戲的關鍵，遊戲中的每個角色，其本質是一支支畫筆，我們只是在控制畫筆在畫布上以我們設計的軌跡移動。

本遊戲中紅、綠、藍 3 種顏色的小球就是形狀為圓形的畫筆。

畫筆清單：

紅色小球畫筆一支。

綠色小球畫筆 n 支。

藍色小球畫筆 n 支。

'''
自定义画笔形状
name:画笔名称
color:可选项
'''
def custom_shape(name, size):
    turtle.begin_poly()
    turtle.penup()
    turtle.circle(size)
    turtle.end_poly()
    cs = turtle.get_poly()
    turtle.register_shape(name, cs)

turtle.register_shape(name, shape) 方法參數說明：

• name： 自訂形狀的名稱。

• shape： 由開發者繪製的形狀。

開發者繪製的哪一部分圖形用來作為畫筆形狀？

由 turtle.begin_poly() 記錄的第一點到由 turtle.end_poly() 記錄的最後一點之間的圖形作為畫筆形狀。

cs = turtle.get_poly() 可以理解為取得到剛繪製的圖形，然後使用 turtle.register_shape(name, cs) 註冊畫筆形狀，以後就可以隨時使用此形狀。

如上程式碼記錄了一個圓的繪製過程，也就是創建了一個圓形的畫筆形狀。

移到某個位置函數：

此函數用來讓某一支畫筆移到指定位置，不留下移動過程中的軌跡。

'''
移到某点
'''
def move_pos(pen, pos):
    pen.penup()
    pen.goto(pos)
    pen.pendown()

參數說明：

• #pen : 畫筆物件。

• pos：要移​​到的目標地。

註冊鍵盤事件函數：

使用者可以透過鍵盤上的方向鍵來變更紅色小球的方向。

turtle 模块提供有很多事件，可以以交互式的方式使用turtle。turtle 模块中主要有 2 类事件：键盘事件、点击事件。因 turtle 的工作重点还是绘制静态图案上，其动画绘制比较弱，所以它的事件少而简单。

'''
改变红色小球 4 方向的函数，
这些函数只有当使用者触发按键后方可调用，故这些函数也称为回调函数。
'''
def dir_right():
    global dir
    dir = 0
def dir_left():
    global dir
    dir = 180
def dir_up():
    global dir
    dir = 90
def dir_down():
    global dir
    dir = -90
   
'''
注册键盘响应事件，用来改变红球的方向
'''
def register_event():
    for key, f in {"Up": dir_up, "Down": dir_down, "Left": dir_left, "Right": dir_right}.items():
        turtle.onkey(f, key)
    turtle.listen()
'''
当红色小球遇到墙体后，也要修改方向
'''    
def is_meet_qt():
    global dir
    if red_ball.xcor() < -220:
        dir = 0
    if red_ball.xcor() > 240:
        dir = 180
    if red_ball.ycor() > 140:
        dir = -90
    if red_ball.ycor() < -120:
        dir = 90

红色的小球在 2 个时间点需要改变方向，一是使用者按下了方向键，一是碰到了墙体。

3.3 游戏角色函数

绘制墙体函数：

墙体是游戏中的虚拟区域，用来限制小球的活动范围。

Tips： 墙体由主画笔绘制。

'''
绘制四面的墙体
'''
def draw_blocks():
    # 隐藏画笔
    turtle.hideturtle()
    # 上下各30个单元格，左右各 20 个单元格
    for j in [30, 20, 30, 20]:
        for i in range(j):
            # 调用前面绘制正方形的函数
            draw_square('gray')
            turtle.fd(cell)
        turtle.right(90)
        turtle.fd(-cell)
    # 回到原点
    move_pos(turtle, (0, 0))

创建小球画笔： 此函数用来创建新画笔。本程序中的红色、蓝色、绿色小球都是由此函数创建的画笔，且外观形状是圆。

def init_ball(pos, color, shape):
    #  由主画笔创建新画笔
    ball = turtle.Turtle()
    ball.color(color)
    # 指定新画笔的形状，如果不指定，则为默认形状
    ball.shape(shape)
    # 移到随机位置
    move_pos(ball, pos)
    # 移动过程要不显示任何轨迹
    ball.penup()
    return ball

参数说明：

• pos： 创建画笔后画笔移动的位置。

• color：指定画笔和填充颜色。

• shape： 已经定义好的画笔形状名称。

创建绿色、蓝色小球：

def ran_gb_ball(balls, color):
    # 随机创建蓝色、绿色小球的频率，
    # 也就是说，不是调用此函数就一定会创建小球，概率大概是调用 5 次其中会有一次创建
    ran = random.randint(1, 5)
    # 随机一个角度
    a = random.randint(0, 360)
    # 1/5 的概率
    if ran == 5:
        turtle.tracer(False)
        # 每一个小球就是一只画笔
        ball = init_ball(rand_pos(), color, 'ball')
        ball.seth(a)
        # 添加到列表中
        balls.append(ball)
        turtle.tracer(True)

为什么要设置一个概率值？

适当控制蓝色、绿色小球的数量。

turtle.tracer(False) 方法的作用：是否显示画笔绘制过程中的动画。False 关闭动画效果，True 打开动画效果。

这里设置为 False 的原因是不希望用户看到新画笔创建过程。

蓝色、绿色小球的移动函数：

蓝色、绿色小球被创建后会移到一个随机位置，然后按默认方向移动。

def gb_ball_m(balls):
    s = 20
    a = random.randint(0, 360)
    r = random.randint(0, 10)
    for b in balls:
        b.fd(s)
        if b.xcor() < -220 or b.xcor() > 240 or b.ycor() > 140 or b.ycor() < -120:
            b.goto(rand_pos())

当小球碰到墙体后让其再随机移到墙体内部（简单粗粗暴！！）。

红色球是否碰到了蓝色或绿色小球：

此函数逻辑不复杂，计算小球相互之间的坐标，判断坐标是否重叠。

'''
红球是否碰到绿、蓝球
'''
def r_g_b_meet():
    global red_size
    # 红色小球的坐标
    s_x, s_y = red_ball.pos()
    # 迭代绿色小球，蓝色小球列表
    for bs in [green_balls, blue_balls]:
        for b in bs:
            # 计算蓝色或绿色小球坐标
            f_x, f_y = b.pos()
            # 计算和红色球之间的距离
            x_ = math.fabs(s_x - f_x)
            y_ = math.fabs(s_y - f_y)
            # 碰撞距离：两个球的半径之和
            h = cell + red_size
            if 0 <= x_ <= h and y_ >= 0 and y_ <= h:
                if b in green_balls:
                    # 遇到绿色球红球变大
                    red_size += 2
                if b in blue_balls:
                    # 遇到蓝色球红球变大
                    red_size -= 2
                # 关键代码    
                custom_shape(&#39;red&#39;, red_size)
                return True
    return False

上述代码整体逻辑不复杂。而 custom_shape('red', red_size) 是关键代码，因红色小球的半径发生了变化，所以需要重新定制红色小球的外观形状，这样才能在画布上看到半径变化的红色小球。

3.4 让小球动起来

怎样让小球动起来？

每隔一定时间，让小球重新移动。 turtle.ontimer(ball_move, 100) 是让小球动起来的核心逻辑，每隔一定时间，重新移动红、蓝、绿外观如圆形状的小球。

def ball_move():
    red_ball.seth(dir)
    red_ball.fd(40)
    # 检查红球是否碰到墙体
    is_meet_qt()
    # 随机创建绿色小球
    ran_gb_ball(green_balls, 'green')
    # 随机创建蓝色小球
    ran_gb_ball(blue_balls, 'blue')
    # 让绿色小球移动
    gb_ball_m(green_balls)
    # 让蓝色小球移动
    gb_ball_m(blue_balls)
    # 检查红球是否碰到蓝色、绿色小球
    r_g_b_meet()
    # 定时器
    turtle.ontimer(ball_move, 100)

主方法：

if __name__ == "__main__":
    # 关闭动画效果
    turtle.tracer(False)
    # 注册事件
    register_event()
    # 定制 2 种画笔形状
    for name in ['red', 'ball']:
        custom_shape(name, cell)
    # 主画笔移动墙体的左上角
    move_pos(turtle, (-300, 200))
    # 绘制墙体
    draw_blocks()
    red_ball = init_ball(rand_pos(), 'red', 'red')
    turtle.tracer(True)
    # 让红球移动起来
    ball_move()
    #
    turtle.done()

以上为此游戏程序中的每一个函数讲解。

运行后，可以控制红色小球，当遇到绿色球和蓝色球时，红色球体会变大或变小。

以上是Python中turtle如何實作球類小遊戲的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！