Python项目：“单人壁球”游戏

游戏说明

壁球（squash）是一项室内球拍型运动，也称回力球。运动是由两到四个人在一个封闭式的场地进行，包括天花板内（宽20英尺，长40英尺，高20英尺）。这个游戏的目标就是，每位参赛者必须运用场中除了天花板以外的墙壁，以网拍把弹跳的球打到墙上，使得对方无法在球弹跳1次之前击打回来，如果球在地板上弹跳超过1次（one bounce）而没有用网拍击打回去，就是输了这球。国际壁球联盟（IRF）于1979年由十三个国家共同成立，在努力推广发展下，80年代早期在五大洲就超过80个国家参与壁球的活动。国际壁球联盟于1980年举办第一次壁球大赛，且于1985年十二月得到IOC的认可，成为史上获得认可最新的运动。

程序说明

本项目我们尝试用Python语言设计一个计算机程序来模拟“单人壁球练习”游戏。程序的文件名称为Squash.py，程序将使用到import、def、if/elif/else、return等Python保留词，也会用到random.random( )等Python函数，还会使用到List、变量、数学运算表达式、逻辑条件表达式、字符串运算表达式、自定义函数、代码格式、注释等Python语言的一些特性,最特别的是你将掌握如何利用键盘和画布交互。

通过该项目你可以获得以下能力：

l 窥视计算机的工作原理

l 问题分解并分而治之的技巧

l 缜密的逻辑推理

l 具体问抽象化的过程

l 游戏中绘制图形

l 利用键盘进行交互

游戏的界面如上图所示，游戏的规则是:游戏开始时，小球从屏幕正中央朝下发出，玩家使用方向键“←”和“→”来控制屏幕底部的挡板，设法接住小球，如果没有接住小球，那么生命减少一次，如果接住了小球，小球被反弹回相反方向，另外，小球在屏幕的上、左、右三个方向都可以反弹。如果在3次机会中成功接住小球50次，则游戏过关，否则失败。

我们已经设计了一个名为new_game（）的函数，该函数表示新的一局开始并发球。首先，在函数中初始化了4个全局变量，其中paddle_pos为挡板的位置；paddle_vel为挡板的移动速度，初速度设置为0；score为分数，也就是接住壁球的次数，初值设置为0；live为生命，初值设置为3。其次，调用了发球函数spawn_ball()。

我们希望你能完成发球函数的编写。该函数的主要作用是确定发球时小球的起始坐标位置，并利用随机函数给小球一个不同方向的速度。

draw(canvas)函数主要用于绘制游戏界面。该函数的作用是，使用draw_line（参数）绘制壁球球场的边界线以及底部的挡板；使用draw_circle（参数）绘制小球；另外，在这个函数中还要完成当球被接住时score变量累计分数功能，同时，当球没被接住时，live减1分。注意，当分数为50分时，游戏过关；当live为0时，分数没有达到50分时，挑战失败。

keydown()函数用于响应小键盘上左右方向键（“→”键和 “←” 键），当左键按下时，挡板向左移动，当右键按下时，挡板向右边移动。

keyup()函数用于响应小键盘上左右方向键（“→”键和 “←” 键），当左键松开时，挡板向左移动停止，当右键松开时，挡板向右边移动停止。

编码步骤

我们已经提供了一个基本的项目模板。请在提供的模板中按照以下步骤完成编码。

（1）绘制游戏界面、小球和挡板，即完成draw()函数中绘图的部分；

（2）编写发球函数spawn_ball()，即赋予小球初始位置和速度使其从屏幕正中央向下方发出，方向由水平速度和垂直速度构成，建议都设定为random.random()+1。因为random.random()函数产生0到1区间均匀分布的随机数，所以random.random()+1就是1到2区间均匀分布的随机数。

（3）在draw()函数里检查小球与上、左、右方向墙壁的碰撞，并根据反弹的知识修改小球速度；

（4）在draw()函数里更新挡板的位置，只需要一句话即可：paddle_pos += paddle_vel，注意只有当挡板位于画布里面时才更新其位置。

（5）此时可以通过键盘“→”键和“←”键控制挡板的移动了，添加代码到draw()函数中检测小球与挡板的碰撞，如果发生碰撞则小球反弹，否则小球飞出画布，玩家损失一个生命值，小球重新从画布中央发出。

（6）适度修改程序难度，小球每次碰到挡板时，速度增加10%。累计得分：每接到一次球加一分。

实现代码

# -*- coding: utf-8 -*-import simpleguitk as simplegui
import random# 初始化全局变量
WIDTH = 500  # 画布宽度
HEIGHT = 500  # 画布高度PADDLE_WIDTH = 50  # 挡板宽度
PADDLE_HEIGHT = 8  # 挡板高度
paddle_pos = WIDTH / 2  # 挡板初始位置
paddle_vel = 0  # 挡板初始速度
HALF_PADDLE_WIDTH = PADDLE_WIDTH / 2
HALF_PADDLE_HEIGHT = PADDLE_HEIGHT / 2BALL_RADIUS = 8  # 壁球半径
ball_pos = [WIDTH / 2, HEIGHT / 2]  # 壁球初始位置
ball_vel = [0, 0]  # 壁球初始速度# 发球
def spawn_ball():global ball_pos, ball_vel  # 壁球的位置和速度分别用含有两个元素的列表表示，并声明为全局变量# 步骤2 代码写在下面ball_vel[0] = random.random()+1ball_vel[1] = random.random()+1ball_pos[0] = WIDTH/2ball_pos[1] = HEIGHT/2def new_game():global score, live  # 分数和生命数global paddle_pos, paddle_vel  # 挡板的位置和速度score = 0live = 3paddle_pos = WIDTH / 2paddle_vel = 0spawn_ball()def draw(canvas):global score, live, paddle_pos, ball_pos, ball_vel# 代码写在下面# 步骤1 绘制球场中的线canvas.draw_line([0,HEIGHT/2],[WIDTH,HEIGHT/2],3,'white')canvas.draw_line([WIDTH/2, HEIGHT / 2], [WIDTH/2, HEIGHT], 3, 'white')# 步骤1 绘制小球canvas.draw_circle(ball_pos,BALL_RADIUS,1,'white','white')ball_pos[0] += ball_vel[0]ball_pos[1] += ball_vel[1]# 步骤1 绘制挡板canvas.draw_line([paddle_pos-HALF_PADDLE_WIDTH,HEIGHT],[paddle_pos+HALF_PADDLE_WIDTH,HEIGHT],PADDLE_HEIGHT,'white')# 步骤1 绘制生命和分数canvas.draw_text('生命',[15,15],10,'yellow')canvas.draw_text(live,[50,15],10,'yellow')canvas.draw_text('分数', [80, 15], 10, 'yellow')canvas.draw_text(score, [115, 15], 10, 'yellow')# 步骤3 检查与上壁碰撞if ball_pos[1] <= BALL_RADIUS:ball_vel[1] = -ball_vel[1]# 步骤3 检查与左右壁的碰撞if ball_pos[0] <= BALL_RADIUS or ball_pos[0] >= WIDTH - BALL_RADIUS:ball_vel[0] = - ball_vel[0]# 步骤4 更新挡板的水平位置paddle_pos += paddle_vel# 步骤5 检查与挡板的碰撞if ball_pos[1] >= HEIGHT - PADDLE_HEIGHT - BALL_RADIUS:if paddle_pos - HALF_PADDLE_WIDTH - BALL_RADIUS <= ball_pos[0] <= paddle_pos + HALF_PADDLE_WIDTH +BALL_RADIUS:ball_vel[1] = -1.1*ball_vel[1]score += 1else:live -= 1if live > 0:spawn_ball()else:live = 0if live == 0 and score < 50:canvas.draw_text('挑战失败',[150,200],50,'red')ball_vel[0] = 0ball_vel[1] = 0ball_pos[0] = WIDTH / 2ball_pos[1] = HEIGHT / 2if score >= 50:canvas.draw_text('挑战成功',[150,200],50,'green')def keydown(key):global paddle_velif key == simplegui.KEY_MAP['left']:paddle_vel = -4  # 改变速度方向elif key == simplegui.KEY_MAP['right']:paddle_vel = 4def keyup(key):global paddle_velif key == simplegui.KEY_MAP['left'] or key == simplegui.KEY_MAP['right']:paddle_vel = 0# 创建框架
frame = simplegui.create_frame("单人壁球", WIDTH, HEIGHT)
frame.set_draw_handler(draw)
frame.set_canvas_background("brown")
frame.set_keydown_handler(keydown)
frame.set_keyup_handler(keyup)
frame.add_button("重新开始", new_game, 50)# 运行框架
new_game()
frame.start()