20222220 2022-2023-2 《Python程序设计》实验x报告

筱668 2023-05-25 23:52:53

课程：《Python程序设计》
班级： 2222
姓名： 陈彦竹
学号：20222220
实验教师：王志强
实验日期：2023年5月25日
必修/选修： 公选课

1.实验内容

编写贪吃蛇小游戏
贪食蛇（也叫贪吃蛇）是一款经典的小游戏，它游戏操作简单，可玩性比较高。
在游戏中，玩家使用方向键操控一条长长的蛇不断吞下豆子，同时蛇身随着吞下的豆子不断变长，当蛇头撞到蛇身或障壁时游戏结束。

2. 实验过程及结果

  • 1.主函数

    主要承担一些游戏窗口的初始化工作，以及调用相关函数运行游戏

    def main():
 pygame.init() # 模块初始化
 snake_speed_clock = pygame.time.Clock() 
 screen = pygame.display.set_mode((windows_width, windows_height)) 
 screen.fill(white)
 pygame.display.set_caption("贪吃蛇") 
 show_start_info(screen)
 while True:
    running_game(screen, snake_speed_clock)
    show_gameover_info(screen)

  • 2.初始化界面

    def show_start_info(screen):
   font = pygame.font.Font('myfont.ttf', 40)
   tip = font.render('按任意键开始游戏', True, (65, 105, 225))
   gamestart = pygame.image.load('gamestart.png')
   screen.blit(gamestart, (140, 30))
   screen.blit(tip, (240, 550))
   pygame.display.update()
  while True:  
      for event in pygame.event.get():
          if event.type == QUIT:
              terminate() 
          elif event.type == KEYDOWN:
              if (event.key == K_ESCAPE):  
                  terminate() 
              else:
                  return

  • 3.游戏运行主体

    def running_game(screen,snake_speed_clock):
   startx = random.randint(3, map_width - 8) #开始位置
   starty = random.randint(3, map_height - 8)
   snake_coords = [{'x': startx, 'y': starty},  #初始贪吃蛇
                 {'x': startx - 1, 'y': starty},
                 {'x': startx - 2, 'y': starty}]

   direction = RIGHT       # 开始时向右移动

  food = get_random_location()     #实物随机位置
  while True:
      for event in pygame.event.get():
          if event.type == QUIT:
              terminate()
          elif event.type == KEYDOWN:
              if (event.key == K_LEFT or event.key == K_a) and direction != RIGHT:
                  direction = LEFT
              elif (event.key == K_RIGHT or event.key == K_d) and direction != LEFT:
                  direction = RIGHT
              elif (event.key == K_UP or event.key == K_w) and direction != DOWN:
                  direction = UP
              elif (event.key == K_DOWN or event.key == K_s) and direction != UP:
                  direction = DOWN
              elif event.key == K_ESCAPE:
                  terminate()
      move_snake(direction, snake_coords) #移动蛇
      ret = snake_is_alive(snake_coords)
      if not ret:
          break #游戏结束
      snake_is_eat_food(snake_coords, food) #判断蛇是否吃到食物
      screen.fill(BG_COLOR)
      #draw_grid(screen)
      draw_snake(screen, snake_coords)
      draw_food(screen, food)
      draw_score(screen, len(snake_coords) - 3)
      pygame.display.update()
      snake_speed_clock.tick(snake_speed)

  • 4.贪吃蛇的移动

    def move_snake(direction, snake_coords):
   if direction == UP:
       newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'], 'y': snake_coords[HEAD]['y'] - 1}
   elif direction == DOWN:
       newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'], 'y': snake_coords[HEAD]['y'] + 1}
   elif direction == LEFT:
       newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'] - 1, 'y': snake_coords[HEAD]['y']}
   elif direction == RIGHT:
      newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'] + 1, 'y': snake_coords[HEAD]['y']}
  snake_coords.insert(0, newHead)

  • 5.判断贪吃蛇是否死亡

    def snake_is_alive(snake_coords):
   tag = True
   if snake_coords[HEAD]['x'] == -1 or snake_coords[HEAD]['x'] == map_width or snake_coords[HEAD]['y'] == -1 or \
           snake_coords[HEAD]['y'] == map_height:
       tag = False # 蛇碰壁
   for snake_body in snake_coords[1:]:
       if snake_body['x'] == snake_coords[HEAD]['x'] and snake_body['y'] == snake_coords[HEAD]['y']:
           tag = False # 蛇碰到自己身体
  return tag

  • 6.判断贪吃蛇是否吃到食物

    def snake_is_eat_food(snake_coords, food):  
  if snake_coords[HEAD]['x'] == food['x'] and snake_coords[HEAD]['y'] == food['y']:
      food['x'] = random.randint(0, map_width - 1)
      food['y'] = random.randint(0, map_height - 1) # 实物位置重新设置
  else:
      del snake_coords[-1]  # 如果没有吃到实物, 就向前移动, 那么尾部一格删掉

  • 7.画出贪吃蛇

    def draw_snake(screen, snake_coords):
  for coord in snake_coords:
      x = coord['x'] * cell_size
      y = coord['y'] * cell_size
      wormSegmentRect = pygame.Rect(x, y, cell_size, cell_size)
      pygame.draw.rect(screen, dark_blue, wormSegmentRect)
      wormInnerSegmentRect = pygame.Rect(
          x + 4, y + 4, cell_size - 8, cell_size - 8)
      pygame.draw.rect(screen, blue, wormInnerSegmentRect)

  • 8.画出食物

    def draw_food(screen, food):
  x = food['x'] * cell_size
  y = food['y'] * cell_size
  appleRect = pygame.Rect(x, y, cell_size, cell_size)
  pygame.draw.rect(screen, Red, appleRect)

  • 9.计算并显示出成绩

    def draw_score(screen,score):
  font = pygame.font.Font('myfont.ttf', 30)
  scoreSurf = font.render('得分: %s' % score, True, Green)
  scoreRect = scoreSurf.get_rect()
  scoreRect.topleft = (windows_width - 120, 10)
  screen.blit(scoreSurf, scoreRect)

  • 完整代码

    import random
import pygame
import sys
from pygame.locals import *
snake_speed = 15 #贪吃蛇的速度
windows_width = 800
windows_height = 600 #游戏窗口的大小
cell_size = 20       #贪吃蛇身体方块大小
#初始化区
map_width = int(windows_width / cell_size)
map_height = int(windows_height / cell_size)
# 颜色定义
white = (255, 255, 255)
black = (0, 0, 0)
gray = (230, 230, 230)
dark_gray = (40, 40, 40)
DARKGreen = (0, 155, 0)
Green = (0, 255, 0)
Red = (255, 0, 0)
blue = (0, 0, 255)
dark_blue =(0,0, 139)
BG_COLOR = black #游戏背景颜色
# 定义方向
UP = 1
DOWN = 2
LEFT = 3
RIGHT = 4
HEAD = 0 #贪吃蛇头部下标
#主函数
def main():
   pygame.init() # 模块初始化
   snake_speed_clock = pygame.time.Clock() # 创建Pygame时钟对象
   screen = pygame.display.set_mode((windows_width, windows_height)) #
   screen.fill(white)
   pygame.display.set_caption("Python 贪吃蛇小游戏") #设置标题
   show_start_info(screen)               #欢迎信息
   while True:
       running_game(screen, snake_speed_clock)
       show_gameover_info(screen)
#游戏运行主体
def running_game(screen,snake_speed_clock):
   startx = random.randint(3, map_width - 8) #开始位置
   starty = random.randint(3, map_height - 8)
   snake_coords = [{'x': startx, 'y': starty},  #初始贪吃蛇
                 {'x': startx - 1, 'y': starty},
                 {'x': startx - 2, 'y': starty}]
   direction = RIGHT       #  开始时向右移动
   food = get_random_location() 
   while True:
       for event in pygame.event.get():
           if event.type == QUIT:
               terminate()
           elif event.type == KEYDOWN:
               if (event.key == K_LEFT or event.key == K_a) and direction != RIGHT:
                   direction = LEFT
               elif (event.key == K_RIGHT or event.key == K_d) and direction != LEFT:
                   direction = RIGHT
               elif (event.key == K_UP or event.key == K_w) and direction != DOWN:
                   direction = UP
               elif (event.key == K_DOWN or event.key == K_s) and direction != UP:
                   direction = DOWN
               elif event.key == K_ESCAPE:
                   terminate()
       move_snake(direction, snake_coords) 
       ret = snake_is_alive(snake_coords)
       if not ret:
           break #游戏结束
       snake_is_eat_food(snake_coords, food) #判断蛇是否吃到食物
       screen.fill(BG_COLOR)
       #draw_grid(screen)
       draw_snake(screen, snake_coords)
       draw_food(screen, food)
       draw_score(screen, len(snake_coords) - 3)
       pygame.display.update()
       snake_speed_clock.tick(snake_speed) 
#将食物画出来
def draw_food(screen, food):
  x = food['x'] * cell_size
  y = food['y'] * cell_size
  appleRect = pygame.Rect(x, y, cell_size, cell_size)
  pygame.draw.rect(screen, Red, appleRect)
#将贪吃蛇画出来
def draw_snake(screen, snake_coords):
  for coord in snake_coords:
      x = coord['x'] * cell_size
      y = coord['y'] * cell_size
      wormSegmentRect = pygame.Rect(x, y, cell_size, cell_size)
      pygame.draw.rect(screen, dark_blue, wormSegmentRect)
      wormInnerSegmentRect = pygame.Rect(                #蛇身子里面的第二层亮绿色
          x + 4, y + 4, cell_size - 8, cell_size - 8)
      pygame.draw.rect(screen, blue, wormInnerSegmentRect)
#画网格
def draw_grid(screen):
  for x in range(0, windows_width, cell_size):  # draw 水平 lines
      pygame.draw.line(screen, dark_gray, (x, 0), (x, windows_height))
  for y in range(0, windows_height, cell_size):  # draw 垂直 lines
      pygame.draw.line(screen, dark_gray, (0, y), (windows_width, y))
#移动贪吃蛇
def move_snake(direction, snake_coords):
  if direction == UP:
      newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'], 'y': snake_coords[HEAD]['y'] - 1}
  elif direction == DOWN:
      newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'], 'y': snake_coords[HEAD]['y'] + 1}
  elif direction == LEFT:
      newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'] - 1, 'y': snake_coords[HEAD]['y']}
  elif direction == RIGHT:
      newHead = {'x': snake_coords[HEAD]['x'] + 1, 'y': snake_coords[HEAD]['y']}
  snake_coords.insert(0, newHead)
#判断蛇死了没
def snake_is_alive(snake_coords):
  tag = True
  if snake_coords[HEAD]['x'] == -1 or snake_coords[HEAD]['x'] == map_width or snake_coords[HEAD]['y'] == -1 or \
          snake_coords[HEAD]['y'] == map_height:
      tag = False # 蛇碰壁
  for snake_body in snake_coords[1:]:
      if snake_body['x'] == snake_coords[HEAD]['x'] and snake_body['y'] == snake_coords[HEAD]['y']:
          tag = False # 蛇碰到自己身体
  return tag
#判断贪吃蛇是否吃到食物
def snake_is_eat_food(snake_coords, food): 
  if snake_coords[HEAD]['x'] == food['x'] and snake_coords[HEAD]['y'] == food['y']:
      food['x'] = random.randint(0, map_width - 1)
      food['y'] = random.randint(0, map_height - 1) # 实物位置重新设置
  else:
      del snake_coords[-1]  # 如果没有吃到实物, 就向前移动, 那么尾部一格删掉
#食物随机生成
def get_random_location():
  return {'x': random.randint(0, map_width - 1), 'y': random.randint(0, map_height - 1)}
#开始信息显示
def show_start_info(screen):
  font = pygame.font.Font('myfont.ttf', 40)
  tip = font.render('按任意键开始游戏~~~', True, (65, 105, 225))
  gamestart = pygame.image.load('gamestart.png')
  screen.blit(gamestart, (140, 30))
  screen.blit(tip, (240, 550))
  pygame.display.update()
  while True:  #键盘监听事件
      for event in pygame.event.get():  # event handling loop
          if event.type == QUIT:
              terminate()     #终止程序
          elif event.type == KEYDOWN:
              if (event.key == K_ESCAPE):  #终止程序
                  terminate() #终止程序
              else:
                  return #结束此函数, 开始游戏
#游戏结束信息显示
def show_gameover_info(screen):
  font = pygame.font.Font('myfont.ttf', 40)
  tip = font.render('按Q或者ESC退出游戏, 按任意键重新开始游戏', True, (65, 105, 225))
  gamestart = pygame.image.load('gameover.png')
  screen.blit(gamestart, (60, 0))
  screen.blit(tip, (80, 300))
  pygame.display.update()
  while True: 
      for event in pygame.event.get():  # event handling loop
          if event.type == QUIT:
              terminate()     #终止程序
          elif event.type == KEYDOWN:
              if event.key == K_ESCAPE or event.key == K_q:  #终止程序
                  terminate() #终止程序
              else:
                  return #结束此函数, 重新开始游戏
#画成绩
def draw_score(screen,score):
  font = pygame.font.Font('myfont.ttf', 30)
  scoreSurf = font.render('得分: %s' % score, True, Green)
  scoreRect = scoreSurf.get_rect()
  scoreRect.topleft = (windows_width - 120, 10)
  screen.blit(scoreSurf, scoreRect)
#程序终止
def terminate():
  pygame.quit()
  sys.exit()
main()

    3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

  • 问题1：在实验的过程中，我发现自己对pycharm包的运用非常不熟悉

  • 问题1解决方案：多多看书，同时借鉴网上的一些资料

  • ...

4. 感想体会

  • 实验四感想体会

      这一次的实验是这个学期Python公选课的最后一次实验，它的实验时间与前三次实验的时间想必也是最长的。这次我选择做的是贪吃蛇小游戏的程序，因为我自己也很喜欢完贪吃蛇这个游戏，所以想要去更多的了解它，而不仅仅是知道或熟悉它的玩法，了解它的技巧。经过这一次的实验，我对最最基础的贪吃蛇游戏的程序有了一个基础的了解，知道了如何编写多个函数来完成贪吃蛇小游戏的基本操作。
  这次试验的过程中，我对Python各个知识点也有了更深的理解，因为在程序的编写过程中需要不断地去运用这些课堂上讲过的知识。通过这次试验，我能更好地、更熟练地运用这些知识了。

  • 课程感想体会

      最开始在选择选修课的时候，我抱着试一试的心态报名了Python这门课程。后来在课堂的学习过程中，我学习到了Python的很多知识，从最基础的 if-else语句、函数定义到后面的爬虫、socket编程技术等知识，收获颇丰。
  通过这一学期的学习，我主要了解了以下知识：
    （1）Python的流程控制语句（包括选择语句（if、if-else等）、循环语句（while循环、for循环等））
    （2）对序列、列表、元组、字典、集合的学习和运用
    （3）对字符串，以及正则表达式的学习和运用
    （4）面向对象的程序设计（类、属性、封装、继承、多态）
    （5）对于模块的学习以及运用（Python包、异常处理（try...except...finally语句、raise语句、assert语句）等内容）
    （6）Socket网络编程技术
    （7）文件及目录的操作（文件的打开和关闭、写入内容等操作）
    （8）数据库的学习（增、删、改、查）
    （9）网络爬虫技术
  在刚刚开始学习的过程中，我就发现Python和C语言有很多相似之处，也有很多不同点。例如Python中有如for、while这样的选择语句，C语言中也有；但又如Python中的循环嵌套语句为“while 条件表达式:  ”，而C语言中循环嵌套语句则表示为“while (条件表达式)”，这些细微的差别在第一节课就给我留下了深刻的印象。
  后来随着学习的深入，我对Python有了更多的、更深入的了解和认识，课堂上老师的讲解很细致，课堂中也穿插了很多有趣的元素，让课堂氛围不那么压抑，比较轻松活跃。推送，后面几节课所介绍的内容（Socket编程技术，数据库，网络爬虫技术等）都与现实生活有较多的较大的联系，也激发了我对这些知识的好奇心与学习的积极性。

参考资料

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代码下载地址： https://pan.quark.cn/s/3f3d88060e9a 一、身份验证措施组1.1 密码措施1.2 账户措施1.3 自动登录验证二、访问权限控制组2.1 账户验证2.2 资源共享验证三、安全审计措施组验证3.1 安全审计措施四、遗留信息保护措施组验证4.1 关机验证4.2 登录验证五、入侵防御验证5.1 Windows系统防火墙5.2 自动系统更新5.3 非必要服务管理5.4 防止暴力密码破解5.5 永恒之蓝漏洞验证六、恶意软件防护6.1 防范恶意软件
阶梯碳下考虑 P2G-CCS 与供需灵活响应的 IES 优化调度(Matlab代码实现）
内容概要：本文围绕“阶梯碳下考虑P2G-CCS与供需灵活响应的IES优化调度”展开，基于Matlab平台构建综合能源系统（IES）在阶梯式碳交易机制下的优化调度模型。研究深度融合电制气（P2G）与碳捕集、利用与封存（CCS）技术，结合需求侧灵活响应机制，旨在提升系统的低碳运行能力与经济性。通过建立多能流耦合的优化模型，协调电力、天然气、热力等多种能源形式的协同调度，有效降低系统碳排放强度，并借助YALIMIP工具包调用求解器进行高效求解。文档提供了完整的代码实现、模型构建流程与结果分析方法，涵盖从问题建模到仿真实现的全过程，具备较强的可复现性与科研参考价值。; 适合人群：具备电力系统、能源系统或优化建模相关背景的研究生、高校教师及工程技术人员，尤其适合从事综合能源系统、碳减排策略、P2G与CCS技术集成研究的专业人员，需熟练掌握Matlab编程与基本的数学规划知识。; 使用场景及目标：①用于研究阶梯式碳交易政策下综合能源系统的低碳经济调度策略；②支撑P2G-CCS技术与需求响应机制在IES中的仿真集成与性能评估；③作为撰写高水平学术论文（如EI/SCI收录）的技术基础与复现资源，推动碳中和背景下能源系统优化方向的创新研究。; 阅读建议：建议结合百度网盘提供的完整代码与资料包，按照模块逐步调试程序，重点理解目标函数的设计逻辑、碳交易成本的建模方式、约束条件的数学表达及求解器的配置方法，同时关注多能耦合设备的建模细节，配合公众号“荔枝科研社”获取持续的技术支持与案例拓展。
故障识别基于CNN-SVM卷积神经网络结合支持向量机的数据分类预测研究（Matlab代码实现）
内容概要：本文系统研究了基于卷积神经网络（CNN）与支持向量机（SVM）融合的CNN-SVM混合模型在数据分类预测中的应用，尤其聚焦于工业故障识别领域。通过Matlab平台实现，该方法首先利用CNN强大的多层次特征提取能力对原始输入数据进行深度特征学习，自动捕获关键局部模式与空间结构信息，随后将提取的高层特征作为输入传递至SVM分类器，借助SVM在高维空间中小样本条件下卓越的分类性能与泛化能力完成最终判别任务。文中详尽阐述了模型的整体架构设计、网络参数配置、训练优化流程及特征迁移机制，充分结合了深度学习在特征表达上的优势与传统机器学习在分类决策上的稳健性。实验部分通过实际故障数据集验证了该混合模型相较于单一CNN或SVM模型在分类准确率、鲁棒性和抗过拟合能力方面的显著提升，证明了其在复杂故障诊断任务中的有效性与先进性； 适合人群：具备一定机器学习与深度学习理论基础，熟悉Matlab编程环境，从事故障诊断、模式识别、智能制造、电力系统监控或工业数据分析等相关领域的研究生、科研人员及工程技术开发者； 使用场景及目标：① 应用于旋转机械、电力设备、航空航天等领域的多类别故障识别与状态监测；② 掌握深度特征提取与传统分类器融合的技术路径，提升小样本、高噪声环境下数据分类的精度与可靠性；③ 为撰写高水平学术论文、开展科研项目或工程实践提供可复现的算法框架与完整代码支持； 阅读建议：读者应深入理解CNN与SVM的协同工作机制，重点分析特征提取层与分类层之间的接口设计，建议动手运行并调试所提供的Matlab代码，尝试在不同数据集上进行迁移实验与参数调优，以全面掌握该混合模型的应用技巧与优化策略。
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