20232424 陈鹏宇 2023-2024-2 《Python程序设计》实验四报告

20232424陈鹏宇 2024-05-29 23:53:19

20232424 陈鹏宇 2023-2024-2 《Python程序设计》实验四报告

课程：《Python程序设计》
班级： 2324
姓名：陈鹏宇
学号： 20232424
实验教师：王志强
实验日期：2024年5月15日
必修/选修：公选课

1.实验内容

设计两个个简单小游戏：
a).炫彩小球
b).勇闯地下一百层

2. 实验过程及结果

设计思路概述：不满足于控制台文字的交互，想自己动手设计出可进行简单键鼠交互的游戏

一、炫彩小球
1.设计步骤：
a).导入库：

pgzrun: 这是 Pygame Zero 的一个模块，用于快速创建简单的游戏。
random: 用于生成随机数。

import pgzrun  # 导入游戏库
import random  # 导入随机库

b).设置窗口大小：

WIDTH 和 HEIGHT 定义了窗口的宽度和高度。

WIDTH = 800   # 设置窗口的宽度
HEIGHT = 600  # 设置窗口的高度

c).初始化小球列表：

balls = [] 创建了一个空列表，用于存储所有小球的信息。

balls = []  # 存储所有小球的信息，初始为空列表

d).绘制函数draw()：

每帧调用该函数来绘制游戏画面。
screen.fill('white') 用白色填充屏幕，创建白色背景。
使用 for 循环遍历 balls 列表中的每个小球，并使用 screen.draw.filled_circle() 绘制它们。
每个小球由一组信息表示：位置 (ball[0], ball[1])、半径 ball[4] 和颜色 (ball[5], ball[6], ball[7])。
在绘制每个小球时，还绘制了多层颜色的环绕，使得小球看起来是渐变的。

def draw():   # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.fill('white')  # 白色背景
    for ball in balls:  # 绘制所有的圆
        screen.draw.filled_circle((ball[0], ball[1]), ball[4], (ball[5], ball[6], ball[7]))
        for x in range(1, ball[4], 3): # 用同心圆填充
            screen.draw.filled_circle((ball[0], ball[1]), ball[4]-x, (random.randint(
                ball[5], 255), random.randint(ball[6], 255), random.randint(ball[7], 255)))

e).更新函数 update()：

每帧调用该函数来更新游戏状态。
使用 for 循环遍历 balls 列表中的每个小球。
更新小球的位置 (ball[0], ball[1])，根据其速度 (ball[2], ball[3]) 和边界情况。
当小球碰到屏幕边界时，其速度会反向，使得小球在屏幕内弹来弹去。

def update():  # 更新模块，每帧重复操作
    for ball in balls:
        ball[0] = ball[0] + ball[2]   # 利用x方向速度更新x坐标
        ball[1] = ball[1] + ball[3]   # 利用y方向速度更新y坐标
        if ball[0] > WIDTH-ball[4] or ball[0] < ball[4]:  # 当小球碰到左右边界时，x方向速度反转
            ball[2] = -ball[2]
        if ball[1] > HEIGHT-ball[4] or ball[1] < ball[4]:  # 当小球碰到上下边界时，y方向速度反转
            ball[3] = -ball[3]

f).鼠标移动事件处理函数 on_mouse_move()：

当鼠标移动时，会触发该事件处理函数。
如果鼠标左键被按下 (mouse.LEFT in buttons)，则会在鼠标位置创建一个新的小球。
小球的初始位置为鼠标位置 (pos[0], pos[1])，速度初始化为 (1,5)间随机数，半径范围在 5 到 50 之间，颜色为随机生成的 (colorR, colorG, colorB)。

def on_mouse_move(pos, rel, buttons): # 当鼠标移动时
    if mouse.LEFT in buttons:         # 当鼠标左键按下时
        x = pos[0]   # 鼠标的x坐标，设为小球的x坐标
        y = pos[1]   # 鼠标的y坐标，设为小球的y坐标
        speed_x = random.randint(1, 5)  # 小球x方向的速度
        speed_y = random.randint(1, 5)  # 小球y方向的速度
        r = random.randint(5, 50)      # 小球的半径
        colorR = random.randint(10, 255)  # 小球的三个颜色分量
        colorG = random.randint(10, 255)
        colorB = random.randint(10, 255)
        # 存储小球所有信息的列表
        ball = [x, y, speed_x, speed_y, r, colorR, colorG, colorB]
        balls.append(ball)  # 把第i号小球的信息添加到balls中

g).开始游戏 pgzrun.go()：

启动游戏循环，开始执行游戏逻辑。

pgzrun.go()   # 开始执行游戏

2.代码运行结果：

3.一点修改：
将小球速度改为0，半径改为固定值10，则该程序可变为画笔工具（炫）

4.源代码：
a).小球：

import pgzrun  # 导入游戏库
import random  # 导入随机库
WIDTH = 800   # 设置窗口的宽度
HEIGHT = 600  # 设置窗口的高度
balls = []  # 存储所有小球的信息，初始为空列表

def draw():   # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.fill('white')  # 白色背景
    for ball in balls:  # 绘制所有的圆
        screen.draw.filled_circle((ball[0], ball[1]), ball[4], (ball[5], ball[6], ball[7]))
        for x in range(1, ball[4], 3): # 用同心圆填充
            screen.draw.filled_circle((ball[0], ball[1]), ball[4]-x, (random.randint(
                ball[5], 255), random.randint(ball[6], 255), random.randint(ball[7], 255)))

def update():  # 更新模块，每帧重复操作
    for ball in balls:
        ball[0] = ball[0] + ball[2]   # 利用x方向速度更新x坐标
        ball[1] = ball[1] + ball[3]   # 利用y方向速度更新y坐标
        if ball[0] > WIDTH-ball[4] or ball[0] < ball[4]:  # 当小球碰到左右边界时，x方向速度反转
            ball[2] = -ball[2]
        if ball[1] > HEIGHT-ball[4] or ball[1] < ball[4]:  # 当小球碰到上下边界时，y方向速度反转
            ball[3] = -ball[3]

def on_mouse_move(pos, rel, buttons): # 当鼠标移动时
    if mouse.LEFT in buttons:         # 当鼠标左键按下时
        x = pos[0]   # 鼠标的x坐标，设为小球的x坐标
        y = pos[1]   # 鼠标的y坐标，设为小球的y坐标
        speed_x = random.randint(1, 5)  # 小球x方向的速度
        speed_y = random.randint(1, 5)  # 小球y方向的速度
        r = random.randint(5, 50)      # 小球的半径
        colorR = random.randint(10, 255)  # 小球的三个颜色分量
        colorG = random.randint(10, 255)
        colorB = random.randint(10, 255)
        # 存储小球所有信息的列表
        ball = [x, y, speed_x, speed_y, r, colorR, colorG, colorB]
        balls.append(ball)  # 把第i号小球的信息添加到balls中

pgzrun.go()   # 开始执行游戏

b).画笔：

import pgzrun # 导入游戏库
import random # 导入随机库
WIDTH = 800 # 设置窗口的宽度
HEIGHT = 600 # 设置窗口的高度

balls = [] # 存储所有小球的信息，初始为空列表

def draw(): # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.fill('white') # 白色背景
    for ball in balls: # 绘制所有的圆
        screen.draw.filled_circle((ball[0], ball[1]), ball[4], (ball[5], ball[6],
                                  ball[7]))
        for x in range(1,ball[4],3):
            screen.draw.filled_circle((ball[0],ball[1]),ball[4]-x,(random.randint(ball[5],255),random.randint(ball[6],255),random.randint(ball[7],255)))

def update(): # 更新模块，每帧重复操作
    for ball in balls:
        ball[0] = ball[0] + ball[2] # 利用x方向速度更新x坐标
        ball[1] = ball[1] + ball[3] # 利用y方向速度更新y坐标
        # 当小球碰到左右边界时，x方向速度反向
        if ball[0] > WIDTH-ball[4] or ball[0] < ball[4]:
            ball[2] = -ball[2]
        # 当小球碰到上下边界时，y方向速度反向
        if ball[1] > HEIGHT-ball[4] or ball[1] < ball[4]:
            ball[3] = -ball[3]

def on_mouse_move(pos, rel, buttons): # 当鼠标移动时
    if mouse.LEFT in buttons:         # 当按下鼠标左键时
        x = pos[0] # 鼠标的x坐标，设为小球的x坐标
        y = pos[1] # 鼠标的y坐标，设为小球的y坐标
        speed_x = 0 # 小球x方向的速度
        speed_y = 0 # 小球y方向的速度
        r = 10     # 小球的半径
        colorR = random.randint(10, 255) # 小球的3个颜色分量
        colorG = random.randint(10, 255)
        colorB = random.randint(10, 255)
        # 存储小球所有信息的列表
        ball = [x, y, speed_x, speed_y, r, colorR, colorG, colorB]
        balls.append(ball) # 把该小球的信息添加到balls中

pgzrun.go() # 开始执行游戏

二、勇闯地下一百层
1.设计步骤：
a).导入库：

pgzrun: 这是 Pygame Zero 的一个模块，用于快速创建简单的游戏。
random: 用于生成随机数。

import pgzrun  # 导入游戏库
import random  # 导入随机库

b).常量：

WIDTH 和 HEIGHT：这些常量定义了游戏窗口的尺寸。
playerSpeed 和 brickSpeed：这些常量设置了玩家和砖块的速度。
isLoose：这个布尔变量跟踪游戏是否失败。
score：这个变量记录玩家的分数。

WIDTH = 600    # 设置窗口的宽度
HEIGHT = 800   # 设置窗口的高度
playerSpeed = 5  # 玩家水平移动速度
brickSpeed = 2   # 砖块自动上移速度
isLoose = False  # 游戏是否失败
score = 0     # 游戏得分

c).初始化游戏元素：

alien：这是玩家的角色，初始化为一个 Actor 对象，其图像为 'alien'。
bricks：这个列表包含多个 Actor 对象，表示游戏中的砖块。

alien = Actor('alien')  # 导入玩家图片
alien.x = WIDTH/2      # 设置玩家的x坐标
alien.y = HEIGHT/5     # 设置玩家的y坐标
lastAlienY = alien.y  # 记录角色上一帧的y坐标
bricks = []  # 存储所有砖块的列表，开始为空
for i in range(5):
    brick = Actor('brick')  # 导入砖块图片
    brick.pos = 100*(i+1), 150*(i+1)    # 设置砖块的(x,y)坐标
    bricks.append(brick)  # 把当前砖块加入列表中

d).绘制函数draw()：

这个函数负责在屏幕上呈现游戏元素。
它清空屏幕、绘制玩家、绘制砖块，并显示分数。
如果游戏失败（isLoose 为 True），它会显示一条消息。

def draw():    # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.clear()  # 清空游戏画面
    alien.draw()  # 绘制玩家
    for brick in bricks:  # 绘制列表中每个砖块
        brick.draw()  # 绘制砖块
    screen.draw.text("你已坚持了 "+str(score)+"层！", (400, 20), fontsize=25,
                     fontname='s', color='white')
    if isLoose:  # 如果游戏失败，输出相关信息
        screen.draw.text("游戏失败！", (80, HEIGHT/2-100),
                         fontsize=100, fontname='s', color='red')

e).更新函数 update()：

这个函数在每一帧更新时被调用，负责更新游戏状态。
它检查玩家是否站在砖块上，并在是的情况下允许水平移动。
如果玩家不在任何砖块上，它使玩家下落。
它还更新砖块的位置，使它们向上移动。
如果玩家成功着陆在一个新的砖块上，则增加玩家的分数。

def update():  # 更新模块，每帧重复操作
    global isLoose, playerSpeed, brickSpeed, score, lastAlienY

    isPlayerOnGround = False  # 开始假设角色没有站在砖块上
    for brick in bricks: # 对列表中所有砖块遍历
        # 玩家正好站在砖块上面，在方块左右之间，可以左右移动
        if abs(alien.bottom-brick.top) < 5  \
            and brick.left - alien.left < alien.width*2/3 \
            and alien.right - brick.right < alien.width*2/3:
            alien.image = 'alien' # 设为在砖块上站立的图片
            isPlayerOnGround = True  # 玩家在一块砖上
            alien.bottom = brick.top  # 玩家跟着砖块一直向上移动
            if lastAlienY < alien.y:
                score += 1  # 之前还不在砖上，表示现在刚开始落到砖上，分数+1

            if keyboard.left:  # 如果按下键盘左键
                alien.x = alien.x - playerSpeed  # 玩家左移
            if keyboard.right:  # 如果按下键盘右键
                alien.x = alien.x + playerSpeed  # 玩家右移

    lastAlienY = alien.y  # 对所有砖块遍历后，更新lastAlienY的值

    if not isPlayerOnGround:
        alien.image = 'alien_falling'  # 设为在空中的玩家图片
        alien.y += 5  # 玩家不在任何一块砖上，就下落

    for brick in bricks: # 所有砖块缓慢上移
        brick.y -= brickSpeed

    if bricks[0].top < 10: # 最上面的一个砖块达到画面顶部时
        del bricks[0]  # 删除最上面的砖块
        brick = Actor('brick') # 新增一个砖块
        brick.x = random.randint(100, 500) # 水平位置随机
        brick.y = HEIGHT # 从最下部出现
        bricks.append(brick) # 将新砖块添加到列表中

    if alien.top < 0 or alien.bottom > HEIGHT:  # 角色超出上下范围，游戏失败
        playerSpeed = 0  # 玩家水平移动速度设为0
        brickSpeed = 0   # 砖块自动上移速度设为0
        isLoose = True   # 游戏失败

f).开始游戏 pgzrun.go()：

启动游戏循环，开始执行游戏逻辑。

pgzrun.go()   # 开始执行游戏

2.代码运行结果：

3.源代码：

import pgzrun  # 导入游戏库
import random  # 导入随机库

WIDTH = 600    # 设置窗口的宽度
HEIGHT = 800   # 设置窗口的高度
playerSpeed = 5  # 玩家水平移动速度
brickSpeed = 2   # 砖块自动上移速度
isLoose = False  # 游戏是否失败
score = 0     # 游戏得分

alien = Actor('alien')  # 导入玩家图片
alien.x = WIDTH/2      # 设置玩家的x坐标
alien.y = HEIGHT/5     # 设置玩家的y坐标
lastAlienY = alien.y  # 记录角色上一帧的y坐标

bricks = []  # 存储所有砖块的列表，开始为空
for i in range(5):
    brick = Actor('brick')  # 导入砖块图片
    brick.pos = 100*(i+1), 150*(i+1)    # 设置砖块的(x,y)坐标
    bricks.append(brick)  # 把当前砖块加入列表中

def draw():    # 绘制模块，每帧重复执行
    screen.clear()  # 清空游戏画面
    alien.draw()  # 绘制玩家
    for brick in bricks:  # 绘制列表中每个砖块
        brick.draw()  # 绘制砖块
    screen.draw.text("你已坚持了 "+str(score)+"层！", (400, 20), fontsize=25,
                     fontname='s', color='white')
    if isLoose:  # 如果游戏失败，输出相关信息
        screen.draw.text("游戏失败！", (80, HEIGHT/2-100),
                         fontsize=100, fontname='s', color='red')
def update():  # 更新模块，每帧重复操作
    global isLoose, playerSpeed, brickSpeed, score, lastAlienY

    isPlayerOnGround = False  # 开始假设角色没有站在砖块上
    for brick in bricks: # 对列表中所有砖块遍历
        # 玩家正好站在砖块上面，在方块左右之间，可以左右移动
        if abs(alien.bottom-brick.top) < 5  \
            and brick.left - alien.left < alien.width*2/3 \
            and alien.right - brick.right < alien.width*2/3:
            alien.image = 'alien' # 设为在砖块上站立的图片
            isPlayerOnGround = True  # 玩家在一块砖上
            alien.bottom = brick.top  # 玩家跟着砖块一直向上移动
            if lastAlienY < alien.y:
                score += 1  # 之前还不在砖上，表示现在刚开始落到砖上，分数+1

            if keyboard.left:  # 如果按下键盘左键
                alien.x = alien.x - playerSpeed  # 玩家左移
            if keyboard.right:  # 如果按下键盘右键
                alien.x = alien.x + playerSpeed  # 玩家右移

    lastAlienY = alien.y  # 对所有砖块遍历后，更新lastAlienY的值

    if not isPlayerOnGround:
        alien.image = 'alien_falling'  # 设为在空中的玩家图片
        alien.y += 5  # 玩家不在任何一块砖上，就下落

    for brick in bricks: # 所有砖块缓慢上移
        brick.y -= brickSpeed

    if bricks[0].top < 10: # 最上面的一个砖块达到画面顶部时
        del bricks[0]  # 删除最上面的砖块
        brick = Actor('brick') # 新增一个砖块
        brick.x = random.randint(100, 500) # 水平位置随机
        brick.y = HEIGHT # 从最下部出现
        bricks.append(brick) # 将新砖块添加到列表中

    if alien.top < 0 or alien.bottom > HEIGHT:  # 角色超出上下范围，游戏失败
        playerSpeed = 0  # 玩家水平移动速度设为0
        brickSpeed = 0   # 砖块自动上移速度设为0
        isLoose = True   # 游戏失败

pgzrun.go()  # 开始执行游戏

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

问题1：不知道编写小游戏还需要引用pygame与pyzero库，不知道怎么添加软件包
问题1解决方案：到CSDN查阅相关文章，为项目添加上软件包

问题2：在写小球程序时经常出现程序中小球扎堆不随机的情况
问题2解决方案：将小球的x，y方向速度都设为随机数，增加程序趣味性

问题3：在编写勇闯地下程序时，砖块的生成和移动逻辑有误，导致砖块出现在屏幕外或者移动异常，影响游戏的正常进行
问题3解决方案：使用AI工具辅助修改

问题4：想为游戏角色增加跳跃功能，以获得更好的游戏体验，但修改代码过程中错漏百出
问题4解决方案：由于时间和水平有限暂未解决

问题5：想将3款游戏运用菜单式管理，但是bug频出
问题5解决方案：由于时间和水平有限暂未解决

其他（感悟、思考等）

首先，Python的强大和灵活性让我印象深刻。在学习的过程中，我逐渐了解到Python的简洁明了和易于上手的特点，其语法清晰，代码易于阅读和维护，这使得我在编写程序时能够更加高效和准确。其次，Python的学习过程也让我认识到了编程思维的重要性。编程不仅仅是一种技能，更是一种解决问题的思维方式。通过Python的学习，我学会了如何将问题分解成更小的部分，并使用逻辑和算法来解决它们。这种思维方式不仅对我的学习有帮助，也对我的日常生活产生了积极的影响。最后，王老师的课堂活泼有趣，不同于平日的其他科目的课堂。课上王老师深入浅出的讲解带我领略到了python真正的魅力，如自己编写计算器程序、使用socket与舍友通过程序进行对话等，不同于高中时期简单的输入输出语句那样机械，此外，英语打卡也让人印象深刻，甚至在英语听写课堂中救我一命（doge）。总之，人生苦短，我用Python!

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