前言

💡 本人为在读人工智能研一的学生，虽然本科也是学计算机出身，奈何学业不精且从事三四年非本专业相关工作，对很多代码语言包括知识都一知半解甚至没什么印象。研究生糊里糊涂过了半学期，想到年龄，行业压力以及规划目标，惊觉不能再摆下去，因此准备用博客记录学习历程，一是给自己形成系统的学习框架以便回顾，二来也变相敦促自己。因此将简单贪吃蛇游戏作为第一站吧。

初步准备--让贪吃蛇动起来吧

需求分析

贪吃蛇游戏大家都不陌生，这也是python练手项目之一，为了更好的进行需求分析和代码编写，我们来回顾一下贪吃蛇游戏的规则：

玩家操作贪吃蛇前进，尽可能收集食物取得高分；
贪吃蛇在获取食物后，身体长度会进一步加长，同时食物消失并随机生成新的食物；
贪吃蛇不小心撞向墙壁或自己时，游戏结束。

以下是贪吃蛇游戏的基本流程图：

在制作python简单游戏时，我们必不可少要借助一个第三方库—pygame：

Pygame是一个利用SDL库的游戏库，是一组用来开发游戏软件的 Python 程序模块。SDL（Simple DirectMedia Layer）是一个跨平台库，支持访问计算机多媒体硬件（声音、视频、输入等），SDL非常强大，但美中不足的是它是基于 C 语言的。 PyGame是 SDL 库的 Python 包装器（wrapper），Pygame 在SDL库的基础上提供了各种接口，从而使用用户能够使用python语言创建各种各样的游戏或多媒体程序。

我们可以在终端中使用代码导入，也可以通过在Pycharm中配置package获得

pip install pygame

import pygame
import time, sys, random

import pygame
import random, sys, time
from pygame.locals import *
from pygame.math import Vector2

# 定义颜色块 RGB
green = pygame.Color(110, 150, 61)
orange = pygame.Color(255, 127, 80)
black = pygame.Color(0, 0, 0)
purple = pygame.Color(230, 230, 250)
grey = pygame.Color(105, 105, 105)
brown = pygame.Color(139, 129, 76)
blue = pygame.Color(70, 130, 180)

# pygame初始化
pygame.init()
cell_size = 20
cell_num = 40
score = 0

'''全局参数定义'''
# 定义窗口大小，标题，游戏界面内字体及大小
screen = pygame.display.set_mode((720, 480))
pygame.display.set_caption("Snake Game")
BASICFONT = pygame.font.SysFont("times new roman", 20)
# 定义变量来控制游戏速度
clock = pygame.time.Clock()

创建类和运行主体

从面向对象的角度来讲，本游戏有两个主要对象，蛇和食物，因此我们也要相应创建并绘制蛇类Snake()和食物类Food()，类中包含了其对应的属性和功能，pygame 中提供了一个draw模块用来绘制一些简单的图形状，在这里我们用pygame.draw.rect()** **绘制矩形，同时我们也要创建一个将蛇和食物的行为联系起来的主函数Main()

蛇

创建Snake类表示和绘制出贪吃蛇，蛇长占三格，每格长度为10， 用列表来存放“蛇身”的坐标

属性：

初始位置，即蛇头的位置
初始长度
前进方向

class Snake:
   def __init__(self):
       # 贪吃蛇的初始位置
       self.head = Vector2(5, 10)
       # 定义蛇的长度,占3个方格，每个方格长度为10
       self.body = [Vector2(5, 10), Vector2(6, 10), Vector2(7, 10)]
       #定义蛇移动方向
       self.direction = pygame.K_RIGHT

   def draw_snake(self):
       for block in self.body:
           x_pos = int(block.x * cell_size)
           y_pos = int(block.y * cell_size)
           block_rect = pygame.Rect(x_pos, y_pos, cell_size, cell_size)
           pygame.draw.rect(screen, green, block_rect)

方法：

移动和增加蛇长

在游戏过程中，我们通过键盘控制贪吃蛇的移动，在这里我们设置用WASD或上下左右键来操作。同时，我们也要考虑到不允许蛇立刻向反方向移动的情况。在这个模块最重要的是如何体现出移动的状态，我们可以将整个身体看成一个列表，头部为0，移动就是取身体上从第一个到倒数第二个为止的元素，即删除了最后一个元素， 然后用insert方法将新的元素插到第一个元素前面成为新的头部。

   def move_snake(self):
       #取整条蛇的第一个到倒数第二个部分
       body_copy=self.body[:-1]
       body_copy.insert(0,body_copy[0]+self.direction)
       #更新身体位置
       self.body=body_copy[:]

在上一步我们重点讲述了如何让蛇移动，即取除了尾部的全部身长，再在移动方向最头部增加一个元素块即可，这样蛇的位置发生改变而蛇长不变，若我们想增加蛇长只需将第一步改为取全部身长即可，具体方法如下：

    def add_length(self):
       #取整条蛇部分
       body_copy=self.body[:]
       body_copy.insert(0,body_copy[0]+self.direction)
       #更新身体位置
       self.body=body_copy[:]

换个角度我们可以优化一下这两块代码，在属性中设置一个标志isEat当其为0时，说明没有吃到食物，不改变身长执行移动步骤，当吃到食物后，将标志改为1，执行增加蛇长的步骤即可，优化后的代码如下：

   def move_snake(self):
       if self.isEat == 0:
           # 取整条蛇的第一个到倒数第二个部分
           body_copy = self.body[:-1]
           body_copy.insert(0, body_copy[0] + self.direction)
           # 更新身体位置
           self.body = body_copy[:]
       else:
           # 取整条蛇部分
           body_copy = self.body[:]
           body_copy.insert(0, body_copy[0] + self.direction)
           # 更新身体位置
           self.body = body_copy[:]
           self.isEat=0

食物

创建Food类表示和绘制出食物，用random.randint()随机绘制食物初始位置

属性：

食物初始位置
食物大小为一格
食物标记：0吃掉，1未吃掉

class Food:
   # 初始化食物的位置，随机设置
   def __init__(self):
       self.x = random.randint(0, cell_num - 1)
       self.y = random.randint(0, cell_num - 1)
       self.pos = Vector2(self.x, self.y)
       self.flag = 1

   def draw_food(self):
       # 创建食物实体，让食物占据一个格大小
       food_rect = pygame.Rect(self.pos.x * cell_size, self.pos.y * cell_size, cell_size, cell_size)
       # 画出食物实体
       pygame.draw.rect(screen, orange, food_rect)

# 创建产生随机位置的方法
   def randomize(self):
       self.x = random.randint(0, cell_num - 1)
       self.y = random.randint(0, cell_num - 1)
       self.pos = Vector2(self.x, self.y)

主函数

在主函数部分，我们创建了新的蛇及食物对象，并在后面的游戏运行时使用全局调用，并且在创建update方法，在后续的游戏运行主体中，直接调用update并通过计时器触发update()中的所有后续定义的事件

class Main:
   def __init__(self):
       # 创建蛇和食物对象
       self.snake = Snake()
       self.food = Food()

   # 使用全局生成新的调用和绘制
   def update(self):
       self.snake.move_snake()
       self.eat_food()

   def draw_elements(self):
       self.snake.draw_snake()
       self.food.draw_food()

主函数将蛇和食物二者联系起来定义了一些新的方法，如下：

吃食物

本块代码应在主函数部分在游戏中，我们需要判断蛇是否吃到食物，蛇头和食物是否重叠，依靠if判断语句，如果重叠（吃到食物），则会继续产生三件事，(1)生成新的食物（2）蛇身增长一格（3）分数加10

   def eat_food(self):
       # 判断蛇是否吃到食物的依据是，蛇头和食物是否重叠
       if self.food.pos == self.snake.body[0]:
           # 生成新的食物
           self.food.randomize()
           #蛇长加一
           self.snake.isEat=1

死亡

在游戏规则中，游戏结束的条件有两个，撞到自己或撞墙（超出界面），判断是否撞墙的方法很简单，即蛇头的横纵坐标是否在0到cell_num之间，如果不在，则执行game_over方法。检测是否撞自己则是看蛇头是否撞击到自身的任何其他部位，这里用到了for循环。代码主要展示的是玩一遍死亡就退出的效果，如果想一直玩下去可以在Snake类增加复活机制，后续会作补充：

   def fail_game(self):
       # 是否撞墙
       if not 0 <= self.snake.body[0].x < cell_num or not 0 <= self.snake.body[0].y <cell_num:
           self.game_over()
       # 撞自己
       for block in self.snake.body[1:]:
           if block == self.snake.body[0]:
               self.game_over()

   def game_over(self):
       # 设置GameOver的显示颜色
       gameover_Surf = BASICFONT.render('Game Over! Press space to restart!', True, orange)
       # 设置GameOver的位置
       gameover_Rect = gameover_Surf.get_rect()
       gameover_Rect.midtop = (15 * cell_size, 15 * cell_size)
       screen.blit(gameover_Surf, gameover_Rect)
       pygame.display.flip()
       time.sleep(3)
       # 退出游戏
       pygame.quit()
       # 退出程序
       sys.exit()
       # self.snake.restart()

计分板与速度界面

   def draw_score(self):
       # (len(snake_Body) - 3) * 10
       score = str((len(self.snake.body) - 3) * 10)
       score_Surf = BASICFONT.render('score:%s' % (score), True, black)
       score_Rect = score_Surf.get_rect()
       score_Rect.midtop = (2 * cell_size, cell_size)
       screen.blit(score_Surf, score_Rect)

   def draw_speed(self):
       speed = str(1 + len(self.snake.body) // 3)
       speed_Surf = BASICFONT.render(f'speed:{speed}', True, black)
       # 设置游戏速度的位置
       speed_Rect = speed_Surf.get_rect()
       speed_Rect.midtop = (28 * cell_size, cell_size)
       screen.blit(speed_Surf, speed_Rect)

重复游戏版本：

前面说到，如果想让游戏在贪吃蛇死亡后自动重新开始，我们可以进行以下一些改动：

在Snake类我们为了让蛇头在每次重新开始游戏时都保持向右移动，会将移动方向的self.direction = Vector2(1, 0)改为self.direction = Vector2(0, 0)
定义restart()方法，也就是将初始设定重写一遍：

   def restart(self):
       self.body = [Vector2(5, 10), Vector2(4, 10), Vector2(3, 10)]
       self.direction = Vector2(0, 0)

def game_over(self):
   self.snake.restart()

Main()类的game_over()方法只调用Snake中的restart()方法即可

运行主体

在游戏运行主体中，我们会先设置SCREEN_UPDATE事件并通过游戏运行主体中的event.type == USEREVENT触发贪吃蛇移动，通过event.type ==pygame.KEYDOWN来设置和键盘对应的移动方法，并且我们还要创建一个特殊条件，不允许蛇立即向相反方向移动，最后调用Main()中的各项方法：

SCREEN_UPDATE=pygame.USEREVENT
pygame.time.set_timer(SCREEN_UPDATE,150)


        # 当时间达到150ms时会触发
       if event.type == SCREEN_UPDATE:
           main_game.update()
           
       # 当键盘被按下按钮时会触发，且创建一个特殊条件，即不允许蛇立即向相反方向移动
       if event.type == pygame.KEYDOWN: #触发按键事件
           if event.key == pygame.K_UP:
               if main_game.snake.direction.y != 1: #不允许立刻反向
                   main_game.snake.direction = Vector2(0, -1)  # 向上移动
           if event.key == pygame.K_DOWN:
               if main_game.snake.direction.y != -1:
                   main_game.snake.direction = Vector2(0, 1)  # 向下移动
           if event.key == pygame.K_LEFT:
               if main_game.snake.direction.x != 1:
                   main_game.snake.direction = Vector2(-1, 0)  # 向左移动
           if event.key == pygame.K_RIGHT:
               if main_game.snake.direction.x != -1:
                   main_game.snake.direction = Vector2(1, 0)  # 向右移动
                   
screen.fill(purple)  # 界面背景颜色
main_game.draw_elements()  # 绘制图形
main_game.draw_score()
main_game.draw_speed()
pygame.display.update()
clock.tick(60)

如此一来，初步的贪吃蛇游戏便大功告成了，当然你也可以根据自己的想法和设计给贪吃蛇和食物增加图片设计，并且增添一些菜单模块，以便让游戏更加完善。我们将在后续探索如何加入算法，让电脑自己玩贪吃蛇。 #### ####

完整代码

import pygame
import random, sys, time
from pygame.locals import *
from pygame.math import Vector2

# 定义颜色块 RGB
green = pygame.Color(110, 150, 61)
orange = pygame.Color(255, 127, 80)
black = pygame.Color(0, 0, 0)
purple = pygame.Color(230, 230, 250)
grey = pygame.Color(105, 105, 105)
brown = pygame.Color(139, 129, 76)
blue = pygame.Color(70, 130, 180)


# pygame初始化
pygame.init()
cell_size = 20
cell_num = 30
score = 0

'''全局参数定义'''
# 定义窗口大小，标题，游戏界面内字体及大小
Screen_x = cell_num * cell_size
Screen_y = cell_num * cell_size
screen = pygame.display.set_mode((Screen_x, Screen_y))
pygame.display.set_caption("Snake Game")
BASICFONT = pygame.font.SysFont("times new roman", 20)
# 定义变量来控制游戏速度
clock = pygame.time.Clock()
# 定义食物图片
heart = pygame.image.load('aixin.png').convert_alpha()
heart = pygame.transform.scale(heart, (cell_size, cell_size))

'''创建并绘制蛇，包括蛇的属性，移动，吃食物，死亡等方法'''


class Snake:
    def __init__(self):
        # 定义蛇的长度,占3个方格，每个方格长度为10
        self.body = [Vector2(5, 10), Vector2(4, 10), Vector2(3, 10)]  # 头在身子的右边
        # 定义蛇移动方向
        self.direction = Vector2(1, 0)
        self.isEat = 0  # 设置标志，0表示没吃到食物继续移动，1表示吃到食物增加蛇长
        self.isDead = 0  # 设置标志，0表示没死，1表示死亡
        self.head_up = pygame.transform.scale(pygame.image.load('head_up.png').convert_alpha(), (cell_size, cell_size))
        self.head_down = pygame.transform.scale(pygame.image.load('head_down.png').convert_alpha(),
                                                (cell_size, cell_size))
        self.head_right = pygame.transform.scale(pygame.image.load('head_right.png').convert_alpha(),
                                                 (cell_size, cell_size))
        self.head_left = pygame.transform.scale(pygame.image.load('head_left.png').convert_alpha(),
                                                (cell_size, cell_size))

    def draw_snake(self):
        self.update_head_grah()
        for index, block in enumerate(self.body):
            x_pos = int(block.x * cell_size)
            y_pos = int(block.y * cell_size)
            block_rect = pygame.Rect(x_pos, y_pos, cell_size, cell_size)

            if index == 0:
                screen.blit(self.head, block_rect)
            else:
                pygame.draw.rect(screen, black, block_rect)

    def update_head_grah(self):
        head_relation = self.body[1] - self.body[0]
        if head_relation == Vector2(1, 0):
            self.head = self.head_left
        elif head_relation == Vector2(-1, 0):
            self.head = self.head_right
        elif head_relation == Vector2(0, 1):
            self.head = self.head_up
        elif head_relation == Vector2(0, -1):
            self.head = self.head_down

    # 移动
    def move_snake(self):
        if self.isEat == 0:
            # 取整条蛇的第一个到倒数第二个部分
            body_copy = self.body[:-1]
            body_copy.insert(0, body_copy[0] + self.direction)
            # 更新身体位置
            self.body = body_copy[:]
        else:
            # 取整条蛇部分
            body_copy = self.body[:]
            body_copy.insert(0, body_copy[0] + self.direction)
            # 更新身体位置
            self.body = body_copy[:]
            self.isEat = 0

    def restart(self):
        self.body = [Vector2(5, 10), Vector2(4, 10), Vector2(3, 10)]
        self.direction = Vector2(0, 0)


'''创建并绘制食物'''


class Food:
    # 初始化食物的位置，随机设置
    def __init__(self):
        self.randomize()
        self.flag = 1

    # 创建产生随机位置的方法
    def randomize(self):
        self.x = random.randint(0, cell_num - 1)
        self.y = random.randint(0, cell_num - 1)
        self.pos = Vector2(self.x, self.y)

    def draw_food(self):
        # 创建食物实体，让食物占据一个格大小
        food_rect = pygame.Rect(self.pos.x * cell_size, self.pos.y * cell_size, cell_size, cell_size)
        # 画出食物实体
        screen.blit(heart, food_rect)
    # pygame.draw.rect(screen, orange, food_rect)


'''创建主函数'''


class Main:
    def __init__(self):
        # 创建蛇和食物对象
        self.snake = Snake()
        self.food = Food()

    # 使用全局生成新的调用和绘制
    def update(self):
        self.snake.move_snake()
        self.eat_food()
        self.fail_game()

    def draw_elements(self):
        self.snake.draw_snake()
        self.food.draw_food()

    def eat_food(self):
        # 判断蛇是否吃到食物的依据是，蛇头和食物是否重叠
        if self.food.pos == self.snake.body[0]:
            # 生成新的食物
            self.food.randomize()
            # 蛇长加一
            self.snake.isEat = 1

        # 不允许食物与蛇身重叠，若重叠则重新生成
        for block in self.snake.body[1:]:
            if block == self.food.pos:
                self.food.randomize()

    def fail_game(self):
        # 是否撞墙
        if not 0 <= self.snake.body[0].x < cell_num or not 0 <= self.snake.body[0].y < cell_num:
            self.game_over()
        # 撞自己
        for block in self.snake.body[1:]:
            if block == self.snake.body[0]:
                self.game_over()

    def game_over(self):
        # 设置GameOver的显示颜色
        gameover_Surf = BASICFONT.render('Game Over!', 40, True, orange)
        # 设置GameOver的位置
        gameover_Rect = gameover_Surf.get_rect()
        gameover_Rect.midtop = (15 * cell_size, 15 * cell_size)
        screen.blit(gameover_Surf, gameover_Rect)
        pygame.display.flip()

        while True:  # 键盘监听事件
            for event in pygame.event.get():  # event handling loop
                if event.type == QUIT:
                    pygame.quit()
                    sys.exit()
                elif event.type == KEYDOWN:
                    if event.key == K_ESCAPE or event.key == K_q:  # 终止程序
                        pygame.quit()
                        sys.exit()


    def game_reset(self):
        self.snake.restart()  # 重新开始游戏

    def draw_score(self):
        # (len(snake_Body) - 3) * 10
        score = str((len(self.snake.body) - 3) * 10)
        score_Surf = BASICFONT.render('score:%s' % (score), True, black)
        score_Rect = score_Surf.get_rect()
        score_Rect.midtop = (2 * cell_size, cell_size)
        screen.blit(score_Surf, score_Rect)

    def draw_speed(self):
        speed = str(1 + len(self.snake.body) // 3)
        speed_Surf = BASICFONT.render(f'speed:{speed}', True, black)
        # 设置游戏速度的位置
        speed_Rect = speed_Surf.get_rect()
        speed_Rect.midtop = (28 * cell_size, cell_size)
        screen.blit(speed_Surf, speed_Rect)


# 创建新的贪吃蛇和食物对象
main_game = Main()
# 通过计时器触发移动
SCREEN_UPDATE = pygame.USEREVENT
pygame.time.set_timer(SCREEN_UPDATE, 150)

# 游戏运行主体
game_flag = True
while game_flag:

    # 在游戏开始前，尽可能检查所有pygame.event.get():中的事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            # 接收到退出事件后，退出程序
            pygame.quit()
            sys.exit()

        # 当时间达到150ms时会触发
        if event.type == SCREEN_UPDATE:
            main_game.update()

        # 当键盘被按下按钮时会触发，且创建一个特殊条件，即不允许蛇立即向相反方向移动
        if event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key == pygame.K_UP:
                if main_game.snake.direction.y != 1:
                    main_game.snake.direction = Vector2(0, -1)  # 向上移动
            if event.key == pygame.K_DOWN:
                if main_game.snake.direction.y != -1:
                    main_game.snake.direction = Vector2(0, 1)  # 向下移动
            if event.key == pygame.K_LEFT:
                if main_game.snake.direction.x != 1:
                    main_game.snake.direction = Vector2(-1, 0)  # 向左移动
            if event.key == pygame.K_RIGHT:
                if main_game.snake.direction.x != -1:
                    main_game.snake.direction = Vector2(1, 0)  # 向右移动



    screen.fill(purple)  # 界面背景颜色
    main_game.draw_elements()  # 绘制图形
    main_game.draw_score()
    main_game.draw_speed()
    pygame.display.update()
    clock.tick(100)

Snake Game (Python)

前言