[Python知识库]Pygame实战项目：用300行代码写出贪吃蛇小游戏

贪吃蛇是一款逻辑清晰、操作简单、老少咸宜、备受欢迎的休闲小游戏。

下面就给大家介绍一下贪吃蛇游戏的基本原理，以及实现贪吃蛇所需要的相关方法。

一、主要思路

我们的贪吃蛇游戏将主要包括三个核心模块，分别是游戏开始模块、游戏运行模块、游戏结束模块。这三个模块是这样配合工作的：先是显示游戏开始模块，然后一个循环一直在游戏运行模块和显示游戏结束模块之间运行。
游戏主要思路

1. 绘制一个 640*480 的窗口
2. 定义小方格的大小（必须要能被 640 和 480 整除）
3. 绘制游戏开始的画面，等待按键事件输入
4. 程序主循环里面包含两个模块，一个是游戏运行模块，另一个是显示游戏结束画面的模块
5. 游戏运行模块：

    - 随机初始化设置一个点作为贪吃蛇的起点 
    - 以这个点为起点，建立一个长度为 3 格的贪吃蛇（列表） 
    - 初始化一个运动的方向 
    - 随机一个苹果的位置
    - 在游戏循环里处理事件 
    - 根据按键改变蛇的运动方向 
    - 检查游戏是否结束（撞到边界或者撞到自己） 
    - 检查贪吃蛇是否吃到苹果
    - 绘制背景，方格，贪吃蛇，苹果，分数等游戏的元素

6. 显示游戏结束画面的模块
- 绘制 Game Over
- 等待用户按键重新开始游戏

二、核心框架

在编写核心模块之前，我们先将这个程序的核心框架和一些必要的方法实现出来，之后再去逐步完善。
我们把蛇身看成是一个个小方格组成的，用常量 CELLSIZE 表示方格的大小，我们把游戏屏幕也看成是由同样的小方格组成的，我们可以通过方格来与屏幕具体像素联系起来，简化编程，所以有了 CELLWIDTH 和 CELLHEIGHT 两个变量。
在 main()方法中，我们初始化 pygame，并进行一些基本设置，然后显示游戏开始画面，之后进入游戏主循环。
我们定义 drawGrid()方法用于绘制所有方格，getRandomLocation()方法用于随机生成苹果的位置，生成的坐标用字典保存，drawApple(coord)方法用于根据生成的坐标字典绘制苹果，同样，drawWorm(wormCoords)方法用于根据贪吃蛇的坐标字典列表绘制贪吃蛇，drawScore(score)方法用于显示分数，terminate()方法用于退出游戏，在我们的游戏开始画面和游戏结束画面中，使用 drawPressKeyMsg()方法用于提示按键消息，checkForKeyPress()方法用于检测按键事件以决定是否退出循环进入游戏运行画面。

# -*- coding: UTF-8 -*-
# snake.py

import random, sys, time, pygame
from pygame.locals import *

# 屏幕刷新率（在这里相当于贪吃蛇的速度）
FPS = 5
# 屏幕宽度
WINDOWWIDTH = 640
# 屏幕高度
WINDOWHEIGHT = 480
# 小方格的大小
CELLSIZE = 20

# 断言，屏幕的宽和高必须能被方块大小整除
assert WINDOWWIDTH % CELLSIZE == 0, "Window width must be a multiple of cell size."
assert WINDOWHEIGHT % CELLSIZE == 0, "Window height must be a multiple of cell size."

# 横向和纵向的方格数
CELLWIDTH = int(WINDOWWIDTH / CELLSIZE)
CELLHEIGHT = int(WINDOWHEIGHT / CELLSIZE)

# 定义常用颜色
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = ( 0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = ( 0, 255, 0)
DARKGREEN = ( 0, 155, 0)
DARKGRAY = ( 40, 40, 40)
BGCOLOR = BLACK

# 定义贪吃蛇的动作
UP = 'up'
DOWN = 'down'
LEFT = 'left'
RIGHT = 'right'

# 贪吃蛇的头（后面会经常用到）
HEAD = 0

def main():

    # 定义全局变量
    global FPSCLOCK, DISPLAYSURF, BASICFONT

    # 初始化pygame
    pygame.init()
    # 获得pygame时钟
    FPSCLOCK = pygame.time.Clock()
    # 设置屏幕宽高
    DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((WINDOWWIDTH, WINDOWHEIGHT))
    # 设置基本字体
    BASICFONT = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 18)
    # 设置窗口的标题
    pygame.display.set_caption('Snake')

    # 显示游戏开始画面
    showStartScreen()

    while True:

        # 这里一直循环于游戏运行时和显示游戏结束画面之间，运行游戏里有一个循环，显示游戏结束画面也有一个循环，两个循环都有相应的return，这样就可以达到切换这两个模块的效果

        # 运行游戏
        runGame()

        # 显示游戏结束画面
        showGameOverScreen()

# 绘制所有的方格
def drawGrid():
    for x in range(0, WINDOWWIDTH, CELLSIZE):
        # 绘制垂直线
        pygame.draw.line(DISPLAYSURF, DARKGRAY, (x, 0), (x, WINDOWHEIGHT))
    for y in range(0, WINDOWHEIGHT, CELLSIZE):
        # 绘制水平线
        pygame.draw.line(DISPLAYSURF, DARKGRAY, (0, y), (WINDOWWIDTH, y))

# 随机生成一个苹果的坐标位置
def getRandomLocation():
    return {'x': random.randint(0, CELLWIDTH - 1), 'y': random.randint(0, CELLHEIGHT - 1)}

# 根据coord绘制苹果
def drawApple(coord):
    x = coord['x'] * CELLSIZE
    y = coord['y'] * CELLSIZE
    appleRect = pygame.Rect(x, y, CELLSIZE, CELLSIZE)
    pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, RED, appleRect)

# 根据wormCoords列表绘制贪吃蛇
def drawWorm(wormCoords):
    for coord in wormCoords:
        x = coord['x'] * CELLSIZE
        y = coord['y'] * CELLSIZE
        wormSegmentRect = pygame.Rect(x, y, CELLSIZE, CELLSIZE)
        pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, DARKGREEN, wormSegmentRect)
        wormInnerSegmentRect = pygame.Rect(x + 4, y + 4, CELLSIZE - 8, CELLSIZE - 8)
        pygame.draw.rect(DISPLAYSURF, GREEN, wormInnerSegmentRect)

# 显示分数
def drawScore(score):
    scoreSurf = BASICFONT.render('Score: %s' % (score), True, WHITE)
    scoreRect = scoreSurf.get_rect()
    scoreRect.topleft = (WINDOWWIDTH - 120, 10)
    DISPLAYSURF.blit(scoreSurf, scoreRect)

# 退出游戏
def terminate():
    pygame.quit()
    sys.exit()

# 提示按键消息
def drawPressKeyMsg():
    pressKeySurf = BASICFONT.render('Press a key to play.', True, DARKGRAY)
    pressKeyRect = pressKeySurf.get_rect()
    pressKeyRect.topleft = (WINDOWWIDTH - 200, WINDOWHEIGHT - 30)
    DISPLAYSURF.blit(pressKeySurf, pressKeyRect)

# 检测按键事件
def checkForKeyPress():
    if len(pygame.event.get(QUIT)) > 0:
        terminate()

    keyUpEvents = pygame.event.get(KEYUP)
    if len(keyUpEvents) == 0:
        return None
    if keyUpEvents[0].key == K_ESCAPE:
        terminate()
    return keyUpEvents[0].key

# 显示游戏开始画面
def showStartScreen():
    pass

# 游戏运行时
def runGame():
    pass

# 显示游戏结束画面
def showGameOverScreen():
    pass

if __name__ == '__main__':
    main()

三、游戏开始模块

游戏开始画面主要显示游戏名称和提示按键信息，同时调用检测按键事件以确定是否有按键事件产生，若有，则退出开始画面，进入游戏运行画面，或是直接退出游戏。 showStartScreen()的具体实现如下：

# 显示游戏开始画面
def showStartScreen():

    DISPLAYSURF.fill(BGCOLOR)
    titleFont = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 100)
    titleSurf = titleFont.render('Snake!', True, GREEN)
    titleRect = titleSurf.get_rect()
    titleRect.center = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2)
    DISPLAYSURF.blit(titleSurf, titleRect)

    drawPressKeyMsg()

    pygame.display.update()

    while True:
        if checkForKeyPress():
            pygame.event.get()
            return

四、游戏运行模块

为了防止蛇身一出来就离墙太近，导致游戏失败，所以我们的蛇身会离墙有一段距离。产生的随机数范围为（5,CELLWIDTH-6）。我们用字典这种数据结构将坐标存放起来，用列表把这些字典元素包容在一起。wormCoords 为蛇身的坐标表示，则 wormCoords[0]为蛇头的表示，也就是 wormCoords[HEAD]。蛇身的移动实际上就是不断删除尾端，添加头端的过程。 runGame()的具体实现如下：

# 游戏运行画面
def runGame():
    # 随机初始化设置一个点作为贪吃蛇的起点
    startx = random.randint(5, CELLWIDTH - 6)
    starty = random.randint(5, CELLHEIGHT - 6)

    # 以这个点为起点，建立一个长度为3格的贪吃蛇（列表）
    wormCoords = [{'x': startx, 'y': starty},
                  {'x': startx - 1, 'y': starty},
                  {'x': startx - 2, 'y': starty}]

    direction = RIGHT # 初始化一个运动的方向

    # 随机一个苹果的位置
    apple = getRandomLocation()

    # 游戏主循环
    while True:
        # 事件处理
        for event in pygame.event.get():
            # 退出事件
            if event.type == QUIT:
                terminate()
            # 按键事件
            elif event.type == KEYDOWN:
                #如果按下的是左键或a键，且当前的方向不是向右，就改变方向，以此类推
                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()

        # 检查贪吃蛇是否撞到撞到边界，即检查蛇头的坐标
        if wormCoords[HEAD]['x'] == -1 or wormCoords[HEAD]['x'] == CELLWIDTH or wormCoords[HEAD]['y'] == -1 or wormCoords[HEAD]['y'] == CELLHEIGHT:
            # game over
            return

        # 检查贪吃蛇是否撞到自己，即检查蛇头的坐标是否等于蛇身的坐标
        for wormBody in wormCoords[1:]:
            if wormBody['x'] == wormCoords[HEAD]['x'] and wormBody['y'] == wormCoords[HEAD]['y']:
                # game over
                return

        # 检查贪吃蛇是否吃到苹果，若没吃到，则删除尾端，蛇身前进一格
        if wormCoords[HEAD]['x'] == apple['x'] and wormCoords[HEAD]['y'] == apple['y']:
            # 不移除蛇的最后一个尾巴格
            # 重新随机生成一个苹果
            apple = getRandomLocation()
        else:
            # 移除蛇的最后一个尾巴格
            del wormCoords[-1]

        # 根据方向，添加一个新的蛇头，以这种方式来移动贪吃蛇
        if direction == UP:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'], 'y': wormCoords[HEAD]['y'] - 1}
        elif direction == DOWN:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'], 'y': wormCoords[HEAD]['y'] + 1}
        elif direction == LEFT:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'] - 1, 'y': wormCoords[HEAD]['y']}
        elif direction == RIGHT:
            newHead = {'x': wormCoords[HEAD]['x'] + 1, 'y': wormCoords[HEAD]['y']}

        # 插入新的蛇头在数组的最前面
        wormCoords.insert(0, newHead)

        # 绘制背景
        DISPLAYSURF.fill(BGCOLOR)

        # 绘制所有的方格
        drawGrid()

        # 绘制贪吃蛇
        drawWorm(wormCoords)

        # 绘制苹果
        drawApple(apple)

        # 绘制分数（分数为贪吃蛇列表当前的长度-3）
        drawScore(len(wormCoords) - 3)

        # 更新屏幕
        pygame.display.update()

        # 设置帧率
        FPSCLOCK.tick(FPS)

五、游戏结束模块

游戏结束画面与游戏开始画面类似，showGameOverScreen()的具体实现如下：

# 显示游戏结束画面
def showGameOverScreen():
    gameOverFont = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 50)
    gameSurf = gameOverFont.render('Game', True, WHITE)
    overSurf = gameOverFont.render('Over', True, WHITE)
    gameRect = gameSurf.get_rect()
    overRect = overSurf.get_rect()
    gameRect.midtop = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2-gameRect.height-10)
    overRect.midtop = (WINDOWWIDTH / 2, WINDOWHEIGHT / 2)

    DISPLAYSURF.blit(gameSurf, gameRect)
    DISPLAYSURF.blit(overSurf, overRect)
    drawPressKeyMsg()
    pygame.display.update()
    pygame.time.wait(500)
    checkForKeyPress()

    while True:
        if checkForKeyPress():
            pygame.event.get()
            return

尝试运行代码

if __name__ == "__main__":
    main()

执行 python snake.py

总结

我们通过简单的pygame程序编写实现了经典的贪吃蛇游戏，通过上文，你应当掌握实现贪吃蛇游戏的基本原理以及 Pygame 的深入应用，同时，你也可以使用食物图片和贪吃蛇图片修改代码以使游戏更加美观，最后，你应当使用其他编程语言实现贪吃蛇游戏，来加深对原理的理解。
参考资料
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