Как написать игру на питоне

Это первая часть серии руководств «Разработка игр с помощью Pygame». Она предназначена для программистов начального и среднего уровней, которые заинтересованы в создании игр и улучшении собственных навыков кодирования на Python.

Код в уроках был написан на Python 3.7 и Pygame 1.9.6

Что такое Pygame?

Pygame — это «игровая библиотека», набор инструментов, помогающих программистам создавать игры. К ним относятся:

• Графика и анимация
• Звук (включая музыку)
• Управление (мышь, клавиатура, геймпад и так далее)

Игровой цикл

В сердце каждой игры лежит цикл, который принято называть «игровым циклом». Он запускается снова и снова, делая все, чтобы работала игра. Каждый цикл в игре называется кадром.

В каждом кадре происходит масса вещей, но их можно разбить на три категории:

1. Обработка ввода (события)

Речь идет обо всем, что происходит вне игры — тех событиях, на которые она должна реагировать. Это могут быть нажатия клавиш на клавиатуре, клики мышью и так далее.

1. Обновление игры

Изменение всего, что должно измениться в течение одного кадра. Если персонаж в воздухе, гравитация должна потянуть его вниз. Если два объекта встречаются на большой скорости, они должны взорваться.

1. Рендеринг (прорисовка)

В этом шаге все выводится на экран: фоны, персонажи, меню. Все, что игрок должен видеть, появляется на экране в нужном месте.

Время

Еще один важный аспект игрового цикла — скорость его работы. Многие наверняка знакомы с термином FPS, который расшифровывается как Frames Per Second (или кадры в секунду). Он указывает на то, сколько раз цикл должен повториться за одну секунду. Это важно, чтобы игра не была слишком медленной или быстрой. Важно и то, чтобы игра не работала с разной скоростью на разных ПК. Если персонажу необходимо 10 секунд на то, чтобы пересечь экран, эти 10 секунд должны быть неизменными для всех компьютеров.

Тест на знание python

Создание шаблона Pygame

Теперь, зная из каких элементов состоит игра, можно переходить к процессу написания кода. Начать стоит с создания простейшей программы pygame, которая всего лишь открывает окно и запускает игровой цикл. Это отправная точка для любого проекта pygame.

В начале программы нужно импортировать необходимые библиотеки и задать базовые переменные настроек игры:

Дальше необходимо открыть окно игры:

pygame.init() — это команда, которая запускает pygame. screen — окно программы, которое создается, когда мы задаем его размер в настройках. Дальше необходимо создать clock , чтобы убедиться, что игра работает с заданной частотой кадров.

Теперь необходимо создать игровой цикл:

Игровой цикл — это цикл while , контролируемый переменной running . Если нужно завершить игру, необходимо всего лишь поменять значение running на False . В результате цикл завершится. Теперь можно заполнить каждый раздел базовым кодом.

Раздел рендеринга (отрисовки)

Начнем с раздела отрисовки. Персонажей пока нет, поэтому экран можно заполнить сплошным цветом. Чтобы сделать это, нужно разобраться, как компьютер обрабатывает цвета.

Экраны компьютеров сделаны из пикселей, каждый из которых содержит 3 элемента: красный, зеленый и синий. Цвет пикселя определяется тем, как горит каждый из элементов:

Каждый из трех основных цветов может иметь значение от 0 (выключен) до 255 (включен на 100%), так что для каждого элемента есть 256 вариантов.

Узнать общее количество отображаемых компьютером цветов можно, умножив:

Теперь, зная, как работают цвета, можно задать их в начале программ:

А после этого — заполнить весь экран.

Но этого недостаточно. Дисплей компьютера работает не так. Изменить пиксель — значит передать команду видеокарте, чтобы она передала соответствующую команду экрану. По компьютерным меркам это очень медленный процесс. Если нужно нарисовать на экране много всего, это займет много времени. Исправить это можно оригинальным способом, который называется — двойная буферизация. Звучит необычно, но вот что это такое.

Представьте, что у вас есть двусторонняя доска, которую можно поворачивать, показывая то одну, то вторую сторону. Одна будет дисплеем (то, что видит игрок), а вторая — оставаться скрытой, ее сможет «видеть» только компьютер. С каждым кадром рендеринг будет происходить на задней части доски. Когда отрисовка завершается, доска поворачивается и ее содержимое демонстрируется игроку.

А это значит, что процесс отрисовки происходит один раз за кадр, а не при добавлении каждого элемента.

В pygame это происходит автоматwвернулась, когда отрисовка завершена. Эта команда называется flip() :

Главное — сделать так, чтобы функция flip() была в конце. Если попытаться отрисовать что-то после поворота, это содержимое не отобразится на экране.

Раздел ввода (событий)

Игры еще нет, поэтому пока сложно сказать, какие кнопки или другие элементы управления понадобятся. Но нужно настроить одно важное событие. Если попытаться запустить программу сейчас, то станет понятно, что нет возможности закрыть окно. Нажать на крестик в верхнем углу недостаточно. Это тоже событие, и необходимо сообщить программе, чтобы она считала его и, соответственно, закрыла игру.

События происходят постоянно. Что, если игрок нажимает кнопку прыжка во время отрисовки? Это нельзя игнорировать, иначе игрок будет разочарован. Для этого pygame сохраняет все события, произошедшие с момента последнего кадра. Даже если игрок будет лупить по кнопкам, вы не пропустите ни одну из них. Создается список, и с помощью цикла for можно пройтись по всем из них.

В pygame много событий, на которые он способен реагировать. pygame.QUIT — событие, которое стартует после нажатия крестика и передает значение False переменной running , в результате чего игровой цикл заканчивается.

Контроль FPS

Пока что нечего поместить в раздел Update (обновление), но нужно убедиться, что настройка FPS контролирует скорость игры. Это можно сделать следующим образом:

Команда tick() просит pygame определить, сколько занимает цикл, а затем сделать паузу, чтобы цикл (целый кадр) длился нужно время. Если задать значение FPS 30, это значит, что длина одного кадра — 1/30, то есть 0,03 секунды. Если цикл кода (обновление, рендеринг и прочее) занимает 0,01 секунды, тогда pygame сделает паузу на 0,02 секунды.

Наконец, нужно убедиться, что когда игровой цикл завершается, окно игры закрывается. Для этого нужно поместить функцию pygame.quit() в конце года. Финальный шаблон pygame будет выглядеть вот так:

Ура! У вас есть рабочий шаблон Pygame. Сохраните его в файле с понятным названием, например, pygame_template.py , чтобы можно было использовать его каждый раз при создании нового проекта pygame.

В следующем руководстве этот шаблон будет использован как отправная точка для изучения процесса отрисовки объектов на экране и их движения.

Введение в Python

Поиск

Новое на сайте

Змейка на Python

Сегодня мы напишем игру змейка на Python. Это одна из самых распространенных аркад в мире. В основе ее реализации будет два класса:

• Класс сегмента (одного блока змейки).
• Класс змеи (по сути собрание сегментов).

В процессе написания змейки у нас будут следующие этапы:

Создание графического окна приложения.

Мы будем работать с библиотекой tkinter, в котором окно задается следующим образом:

Обратите внимание, что весь остальной код должен находиться до строки root.mainloop()

Объявление вспомогательных глобальных переменных.

Тут все просто, для облегчения последующей работы создадим следующие переменные:

Установка на окне области для рисования.

Область для рисования в tkinter реализована при помощи класса Canvas, им и воспользуемся.

Если вы все делали правильно, то запустив полученный код получите следующую картину

Создание классов сегмента и змеи:

Класс сегмента змейки.

Сегмент змейки будет простым прямоугольником, созданным при помощи метода create_rectangle класса Canvas модуля tkinter.

Класс змейки.

Змейка у нас будет набором сегментов. У нее будут методы движения, изменения направления и добавления сегмента.

Если вы осилили эти два класса и более того, поняли что, как и почему, то поздравляю — самая трудная часть позади. Уже сейчас можно создавать змейку. Вставте следующие строчки, но обязательно после строк c.grid()

Вот так выглядит наша игра на данный момент.

Создание вспомогательных функций.

Для начала напишем функцию создания яблок (или что там наша змея будет есть). Не забудьте импортировать модуль random, чтобы все работало

Теперь основная функция main, которая будет управлять игровым процессом.

Последний шаг — правильно обработать нажатия клавиш. Привяжем метод класса Snake change_direction() к Canvas:

Вот такая у нас получилась змейка на Python. Попробуйте немного усовершенствовать игру, например, добавить счет, ускорение игры, отредактировать функцию create_block чтобы новые яблоки не появлялись на самой змейке, или реализовать систему уровней.

UPD: В репозитории добавлен вариант с перезапуском игры после проигрыша.

Полный код игры змейка на Python на GitHub

Преж­де чем мы нач­нём про­грам­ми­ро­вать что-то полез­ное на Python, давай­те зако­дим что-нибудь инте­рес­ное. Напри­мер, свою игру, где нуж­но не дать шари­ку упасть, типа Арка­но­и­да. Вы, ско­рее все­го, игра­ли в дет­стве во что-то подоб­ное, поэто­му осво­ить­ся будет про­сто.

Логика игры

Есть игро­вое поле — про­стой пря­мо­уголь­ник с твёр­ды­ми гра­ни­ца­ми. Когда шарик каса­ет­ся стен­ки или потол­ка, он отска­ки­ва­ет в дру­гую сто­ро­ну. Если он упа­дёт на пол — вы про­иг­ра­ли. Что­бы это­го не слу­чи­лось, вни­зу вдоль пола лета­ет плат­фор­ма, а вы ей управ­ля­е­те с помо­щью стре­лок. Ваша зада­ча — под­став­лять плат­фор­му под шарик как мож­но доль­ше. За каж­дое удач­ное спа­се­ние шари­ка вы полу­ча­е­те одно очко.

Алгоритм

Что­бы реа­ли­зо­вать такую логи­ку игры, нуж­но преду­смот­реть такие сце­на­рии пове­де­ния:

• игра начи­на­ет­ся;
• шарик начи­на­ет дви­гать­ся;
• если нажа­ты стрел­ки вле­во или впра­во — дви­га­ем плат­фор­му;
• если шарик кос­нул­ся сте­нок, потол­ка или плат­фор­мы — дела­ем отскок;
• если шарик кос­нул­ся плат­фор­мы — уве­ли­чи­ва­ем счёт на еди­ни­цу;
• если шарик упал на пол — выво­дим сооб­ще­ние и закан­чи­ва­ем игру.

Хит­рость в том, что всё это про­ис­хо­дит парал­лель­но и неза­ви­си­мо друг от дру­га. То есть пока шарик лета­ет, мы вполне можем дви­гать плат­фор­му, а можем и оста­вить её на месте. И когда шарик отска­ки­ва­ет от стен, это тоже не меша­ет дру­гим объ­ек­там дви­гать­ся и вза­и­мо­дей­ство­вать меж­ду собой.

Полу­ча­ет­ся, что нам нуж­но опре­де­лить три клас­са — плат­фор­му, сам шарик и счёт, и опре­де­лить, как они реа­ги­ру­ют на дей­ствия друг дру­га. Поле нам самим опре­де­лять не нуж­но — для это­го есть уже гото­вая биб­лио­те­ка. А потом в этих клас­сах мы про­пи­шем мето­ды — они как раз и будут отве­чать за пове­де­ние наших объ­ек­тов.

Весь кайф в том, что мы всё это зада­ём один раз, а потом объ­ек­ты сами раз­би­ра­ют­ся, как им реа­ги­ро­вать друг на дру­га и что делать в раз­ных ситу­а­ци­ях. Мы не про­пи­сы­ва­ем жёст­ко весь алго­ритм, а зада­ём пра­ви­ла игры — а для это­го клас­сы под­хо­дят про­сто иде­аль­но.

По коням, пишем на Python

Для это­го про­ек­та вам потре­бу­ет­ся уста­но­вить и запу­стить сре­ду Python. Как это сде­лать — читай­те в нашей ста­тье.

Начало программы

Что­бы у нас появи­лась гра­фи­ка в игре, исполь­зу­ем биб­лио­те­ку Tkinter. Она вхо­дит в набор стан­дарт­ных биб­лио­тек Python и поз­во­ля­ет рисо­вать про­стей­шие объ­ек­ты — линии, пря­мо­уголь­ни­ки, кру­ги и кра­сить их в раз­ные цве­та. Такой про­стой Paint, толь­ко для Python.

Что­бы создать окно, где будет вид­на гра­фи­ка, исполь­зу­ют класс Tk(). Он про­сто дела­ет окно, но без содер­жи­мо­го. Что­бы появи­лось содер­жи­мое, созда­ют холст — види­мую часть окна. Имен­но на нём мы будем рисо­вать нашу игру. За холст отве­ча­ет класс Canvas(), поэто­му нам нуж­но будет создать свой объ­ект из это­го клас­са и даль­ше уже рабо­тать с этим объ­ек­том.

Если мы при­ну­ди­тель­но не огра­ни­чим ско­рость плат­фор­мы, то она будет пере­ме­щать­ся мгно­вен­но, ведь ком­пью­тер счи­та­ет очень быст­ро и момен­таль­но пере­дви­нет её к дру­го­му краю. Поэто­му мы будем искус­ствен­но огра­ни­чи­вать вре­мя дви­же­ния, а для это­го нам пона­до­бит­ся модуль Time — он тоже стан­дарт­ный.

Послед­нее, что нам гло­баль­но нуж­но, — зада­вать слу­чай­ным обра­зом началь­ное поло­же­ние шари­ка и плат­фор­мы, что­бы было инте­рес­нее играть. За это отве­ча­ет модуль Random — он помо­га­ет гене­ри­ро­вать слу­чай­ные чис­ла и пере­ме­ши­вать дан­ные.

Запи­шем всё это в виде кода на Python:

Мы под­клю­чи­ли все нуж­ные биб­лио­те­ки, сде­ла­ли и настро­и­ли игро­вое поле. Теперь зай­мём­ся клас­са­ми.

Шарик

Сна­ча­ла про­го­во­рим сло­ва­ми, что нам нуж­но от шари­ка. Он дол­жен уметь:

• зада­вать своё началь­ное поло­же­ние и направ­ле­ние дви­же­ние;
• пони­мать, когда он кос­нул­ся плат­фор­мы;
• рисо­вать сам себя и пони­мать, когда нуж­но отри­со­вать себя в новом поло­же­нии (напри­мер, после отско­ка от сте­ны).

Это­го доста­точ­но, что­бы шарик жил сво­ей жиз­нью и умел вза­и­мо­дей­ство­вать с окру­жа­ю­щей сре­дой. При этом нуж­но не забыть о том, что каж­дый класс дол­жен содер­жать кон­струк­тор — код, кото­рый отве­ча­ет за созда­ние ново­го объ­ек­та. Без это­го сде­лать шарик не полу­чит­ся. Запи­шем это на Python:

Платформа

Сде­ла­ем то же самое для плат­фор­мы — сна­ча­ла опи­шем её пове­де­ние сло­ва­ми, а потом пере­ве­дём в код. Итак, вот что долж­на уметь плат­фор­ма:

• дви­гать­ся вле­во или впра­во в зави­си­мо­сти от нажа­той стрел­ки;
• пони­мать, когда игра нача­лась и мож­но дви­гать­ся.

А вот как это будет в виде кода:

Мож­но было не выде­лять счёт в отдель­ный класс и каж­дый раз обра­ба­ты­вать вруч­ную. Но здесь реаль­но про­ще сде­лать класс, задать нуж­ные мето­ды, что­бы они сами потом разо­бра­лись, что и когда делать.

От счё­та нам нуж­но толь­ко одно (кро­ме кон­струк­то­ра) — что­бы он пра­виль­но реа­ги­ро­вал на каса­ние плат­фор­мы, уве­ли­чи­вал чис­ло очков и выво­дил их на экран:

У нас всё гото­во для того, что­бы напи­сать саму игру. Мы уже про­ве­ли необ­хо­ди­мую под­го­тов­ку всех эле­мен­тов, и нам оста­ёт­ся толь­ко создать кон­крет­ные объ­ек­ты шари­ка, плат­фор­мы и счё­та и ска­зать им, в каком поряд­ке мы будем что делать.

Смысл игры в том, что­бы не уро­нить шарик. Пока это­го не про­изо­шло — всё дви­жет­ся, но как толь­ко шарик упал — нуж­но пока­зать сооб­ще­ние о кон­це игры и оста­но­вить про­грам­му.

Посмот­ри­те, как лако­нич­но выгля­дит код непо­сред­ствен­но самой игры: