【Python贪吃蛇】：编码技巧与游戏设计的完美结合

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🔥一、运行效果

💥二、游戏教程

🚲turtle模块
Python的turtle模块是一个非常基础的绘图库，它允许用户创建一个画布并在上面绘制图形。这个模块通常用于教学目的，特别是适合初学者学习编程和理解基本的图形概念。
turtle的一些关键特性：

1. 画布和乌龟：turtle模块提供了一个名为“乌龟”的画笔，可以在一个名为“画布”的窗口上绘制图形。用户可以控制乌龟的移动来画出各种图案。
2. 前进和后退：可以使用forward()和backward()方法让乌龟在画布上前进或后退。
3. 转向：left()和right()方法可以让乌龟左转或右转，可以通过度数参数指定转向的角度。
4. 抬笔和落笔：penup()和pendown()方法分别用于抬起和放下乌龟的笔，抬起笔时乌龟移动不会绘制线条，而放下笔时会绘制线条。
5. 颜色和填充：可以设置乌龟绘制的颜色，并且可以填充封闭图形的内部。
6. 速度控制：可以设置乌龟的移动速度，从最快到最慢。
7. 监听事件：turtle模块可以监听键盘和鼠标事件，这使得它可以用来创建简单的交互式图形应用。
8. 设置画布：可以设置画布的大小、背景颜色等。
9. 坐标系统：turtle模块使用笛卡尔坐标系，原点在画布的中心，x轴向右，y轴向上。
10. 子图和窗口：可以在一个窗口中创建多个乌龟对象，或者在多个窗口中绘图。
11. 更新和动画：通过update()方法可以刷新画布显示，实现动画效果。
12. 事件循环：turtle模块提供了事件循环，允许程序保持运行状态直到用户关闭窗口。

turtle模块非常适合用来创建游戏、绘制复杂的几何图形，或者作为教授编程逻辑和控制结构的工具。

✈1. 导入模块

import turtle
import copy
from random import randrange

• turtle：用于绘制图形和动画。
• copy：用于复制蛇的头部坐标，避免在移动蛇时直接修改原始列表。
• randrange：从random模块中导入，用于生成随机数，这里用来随机放置食物。

❤️2. 初始化游戏元素

创建画布和设置标题

wn = turtle.Screen()
wn.title('贪吃蛇游戏')

保持打开绘图窗口

# 不让屏幕立马消失
turtle.done()

turtle.done()是一个非常重要的函数，它用于结束绘图操作并保持打开绘图窗口，直到用户关闭该窗口。这允许用户观察绘制的图形，而不会因为程序的结束而丢失绘图结果。
使用场景
在绘制图形或动画的最后，你会调用turtle.done()来结束你的绘图脚本。例如，在绘制完一个图形或完成一个动画循环后，你可以使用它来防止程序立即退出，从而让用户有足够的时间来查看结果。

注意事项

• 如果在调用turtle.done()之前程序崩溃或被强制终止，绘图窗口可能会立即关闭。
• 在某些IDE（如Jupyter Notebook）中，turtle.done()可能不会按预期工作，因为这些环境可能不支持turtle模块的图形窗口特性。

设置蛇的长度

snake = [[0, 0], [0, 10], [0, 20]]

这里初始化了蛇的三个部分，每个部分由一个列表表示，列表包含两个元素，分别代表蛇的x和y坐标。在这个例子中，蛇有三个部分，初始位置分别是(0, 0)、(0, 10)和(0, 20)。

蛇移动的方向

aim = [0, 10]

aim列表定义了蛇的移动方向，其中第一个元素是水平方向（向右为正，向左为负），第二个元素是垂直方向（向下为正，向上为负）。这里，蛇默认向上移动。

设置食物

food = [-10, 0]

food列表定义了食物的初始位置，同样使用x和y坐标表示。这里食物的初始位置是(-10, 0)。

这些初始化步骤为游戏设置了基本的起点，包括蛇的初始位置和方向、食物的位置以及游戏窗口的标题。

☔3. 改变蛇移动的方向

# 改变蛇移动的方向
def change_direction(x, y):
    aim[0] = x
    aim[1] = y

• def 是 Python 中用来定义函数的关键字。
• change_direction 是函数名，这里表示改变方向的功能。
• x 和 y 是函数的参数，分别代表蛇在水平（x轴）和垂直（y轴）方向上的移动增量。

参数作用

• aim[0] = x：这行代码将水平方向的移动增量更新为参数 x 的值。如果 x 为正，蛇将向右移动；如果为负，则向左移动；如果为0，则蛇的水平位置不变。
• aim[1] = y：这行代码将垂直方向的移动增量更新为参数 y 的值。如果 y 为正，蛇将向下移动；如果为负，则向上移动；如果为0，则蛇的垂直位置不变。

注意事项

• 在实际的游戏实现中，需要确保蛇的移动方向不会违反游戏规则，例如蛇不能瞬间反向移动，这可能需要额外的逻辑来处理。
• 该函数直接修改了全局变量 aim，这意味着它对所有使用 aim 的代码都是可见的。在更复杂的程序中，可能需要考虑使用类和方法来封装数据和行为。

👊4. 绘制方块

def square(x, y, size, color):
    # 抬起画笔
    turtle.penup()
    # 画笔痕迹
    turtle.goto(x, y)
    # 放下画笔
    turtle.pendown()
    # 进行渲染
    turtle.color(color)
    turtle.begin_fill()
    # 在画布上画四笔转一圈生成一个方块
    for i in range(4):
        turtle.forward(size)
        turtle.left(90)
    turtle.end_fill()

turtle.penup() 这是让画笔抬起，这样当乌龟移动到绘制方块的起始位置时，不会在画布上留下痕迹。turtle.goto(x, y) 这是让乌龟移动到坐标 (x, y) 的位置，即方块左上角的起始位置。
turtle.pendown() 放下画笔，这样接下来的移动就会在画布上绘制线条。
turtle.color(color) 设置接下来绘制的图形的颜色。
turtle.begin_fill() 这行代码指示 turtle 开始填充封闭图形的内部。
turtle.end_fill() 结束填充过程，封闭图形的最后面，完成方块的绘制。

for i in range(4):
    turtle.forward(size)
    turtle.left(90)

循环执行四次，每次绘制方块的一边。turtle.forward(size) 让乌龟前进 size 个单位，turtle.left(90) 让乌龟左转90度，从而改变方向绘制下一条边。

这个函数可以被用来在 turtle 画布上绘制贪吃蛇游戏中的蛇的身体部分和食物。通过改变 size 和 color 参数，可以创建不同大小和颜色的方块。

🚀5. 检查蛇头是否在游戏区域内

def inside(head):
    return -250 < head[0] < 250 and -250 < head[1] < 250

函数体内的 return 语句包含了一个布尔表达式，用于检查 head 中的 x 和 y 坐标是否同时满足以下条件：

• head[0]（即蛇头的 x 坐标）大于 -250 并且小于 250。
• head[1]（即蛇头的 y 坐标）大于 -250 并且小于 250。

如果两个条件都为真，函数返回 True，表示蛇头在游戏窗口内；如果任一条件不满足（即蛇头坐标超出了这个范围），函数返回 False，表示蛇头已经撞到了游戏边界。

注意事项
在实际的游戏实现中，你需要根据实际的游戏窗口大小来调整函数中的边界值。上面的代码中使用的边界值 -250 和 250 是示例，具体值应根据你的游戏设计来设定。

🌈6. 定义蛇的移动函数

# 定义蛇的移动的函数
def sanke_move():
    head = copy.deepcopy(snake[-1])
    head = [head[0] + aim[0], head[1] + aim[1]]
    print(head[0], head[1])
    # 判断是否发生了碰撞
    if head in snake or not inside(head):
        print("Game Over!")
        square(head[0], head[1], 10, "red")
        return
    # 判断蛇碰到食物后的操作
    if head == food:
        food[0] = randrange(-15, 15) * 10
        food[1] = randrange(-15, 15) * 10
    else:
        snake.pop(0)
    snake.append(head)
    turtle.clear()
    square(food[0], food[1], 10, "blue")
    # 遍历蛇的列表画出蛇的长度
    for body in snake:
        square(body[0], body[1], 10, "black")
    # 更新，使动画的出现不是那么突兀
    turtle.update()
    turtle.ontimer(sanke_move, 300)

sanke_move 函数是贪吃蛇游戏中控制蛇移动的核心函数。

1. 蛇头位置更新：通过将蛇的最后一个部分（尾部）的坐标与蛇的移动方向（aim）相加，计算出蛇头的新位置。
2. 游戏结束判断：检查新计算出的蛇头位置是否超出了游戏边界（通过inside函数判断），或者蛇头是否与蛇身的其他部分重叠（即蛇撞到自己了）。如果是，则结束游戏，并在蛇头位置绘制一个红色方块表示碰撞点。
3. 食物碰撞检测：如果蛇头位置与食物位置相同，表示蛇吃到食物。此时，生成新的食物位置，并让蛇增长（不移除蛇身的最前部分）。
4. 蛇身更新：如果蛇没有吃到食物，移除蛇身的最前部分，模拟蛇的移动效果。然后将新计算的蛇头位置添加到蛇身列表的末尾。
5. 绘制更新：清除画布，重新绘制食物和蛇身。食物用蓝色方块表示，蛇身用黑色方块表示。
6. 动画效果：使用turtle.update()刷新屏幕显示，使上述绘制更新生效。
7. 循环调用：通过turtle.ontimer设置定时器，每隔300毫秒自动调用一次sanke_move函数，从而实现蛇的连续移动，形成动画效果。

sanke_move函数负责根据用户的操作更新蛇的位置，检查游戏状态（如是否吃到食物或游戏是否结束），并更新屏幕上的显示，是贪吃蛇游戏的控制中心。

🎬7. 绑定键盘事件

设置屏幕大小

turtle.setup(500, 500)

这行代码设置了turtle画布的宽度和高度为500像素。这意味着蛇将在一个500x500像素的窗口内移动。

去除绘制动画

turtle.tracer(False)

turtle.tracer()函数控制是否在绘制图形时显示动画。将其设置为False可以关闭绘制方块时的动画效果，使方块几乎是立即出现的，这对于需要快速更新屏幕的游戏来说是必要的。

隐藏画笔（乌龟）

turtle.hideturtle()

这行代码隐藏了turtle模块中用于绘制的“乌龟”（即画笔）。在大多数游戏中，我们不需要看到这个画笔，只需要看到它绘制的图形。

监听键盘事件

turtle.listen()

turtle.listen()开始监听键盘事件，使得我们可以为特定的按键绑定特定的函数。

绑定键盘按键

turtle.onkey(lambda: change_direction(0, 10), "Up")
turtle.onkey(lambda: change_direction(0, -10), "Down")
turtle.onkey(lambda: change_direction(-10, 0), "Left")
turtle.onkey(lambda: change_direction(10, 0), "Right")

这四行代码将键盘的上下左右箭头键与change_direction函数绑定。当用户按下相应的箭头键时，会调用change_direction函数，并传入相应的参数，这些参数定义了蛇的新移动方向。

• “Up” 箭头：蛇向上移动（减少y坐标）。
• “Down” 箭头：蛇向下移动（增加y坐标）。
• “Left” 箭头：蛇向左移动（减少x坐标）。
• “Right” 箭头：蛇向右移动（增加x坐标）。

lambda函数是一个匿名函数，它创建了一个新的函数对象，这里用于简化onkey的回调函数。

⭐三、完整代码

import turtle
import copy
from random import randrange

# 设置蛇的长度
snake = [[0, 0], [0, 10], [0, 20]]
# 蛇移动的方向(默认向上移动)
aim = [0, 10]
# 设置食物
food = [-10, 0]
wn = turtle.Screen()
# 设置标题
wn.title('贪吃蛇游戏')


# 改变蛇移动的方向
def change_direction(x, y):
    aim[0] = x
    aim[1] = y


def square(x, y, size, color):
    # 抬起画笔
    turtle.penup()
    # 画笔痕迹
    turtle.goto(x, y)
    # 放下画笔
    turtle.pendown()
    # 进行渲染
    turtle.color(color)
    turtle.begin_fill()
    # 在画布上画四笔转一圈生成一个方块
    for i in range(4):
        turtle.forward(size)
        turtle.left(90)
    turtle.end_fill()


def inside(head):
    return -250 < head[0] < 250 and -250 < head[1] < 250


# 定义蛇的移动的函数
def sanke_move():
    head = copy.deepcopy(snake[-1])
    head = [head[0] + aim[0], head[1] + aim[1]]
    print(head[0], head[1])
    # 判断是否发生了碰撞
    if head in snake or not inside(head):
        print("Game Over!")
        square(head[0], head[1], 10, "red")
        return
    # 判断蛇碰到食物后的操作
    if head == food:
        food[0] = randrange(-15, 15) * 10
        food[1] = randrange(-15, 15) * 10
    else:
        snake.pop(0)
    snake.append(head)
    turtle.clear()
    square(food[0], food[1], 10, "blue")
    # 遍历蛇的列表画出蛇的长度
    for body in snake:
        square(body[0], body[1], 10, "black")
    # 更新，使动画的出现不是那么突兀
    turtle.update()
    turtle.ontimer(sanke_move, 300)


# 设置屏幕的大小
turtle.setup(500, 500)
# 去除一个一个画方块的动画
turtle.tracer(False)
# 去掉箭头（画画用的画笔）
turtle.hideturtle()
# 用来监听键盘（获取键盘的事件）
turtle.listen()
# 用来监听函数(通过控制转向函数达到让蛇转向的目的）
turtle.onkey(lambda: change_direction(0, 10), "Up")
turtle.onkey(lambda: change_direction(0, -10), "Down")
turtle.onkey(lambda: change_direction(-10, 0), "Left")
turtle.onkey(lambda: change_direction(10, 0), "Right")
sanke_move()
# 不让屏幕立马消失
turtle.done()

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