Python圖形用戶界面和游戲開發(fā)知識點有哪些

這篇文章主要介紹了Python圖形用戶界面和游戲開發(fā)知識點有哪些，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

基于tkinter模塊的GUI

GUI是圖形用戶界面的縮寫，圖形化的用戶界面對使用過計算機的人來說應(yīng)該都不陌生，在此也無需進行贅述。Python默認的GUI開發(fā)模塊是tkinter（在Python 3以前的版本中名為Tkinter），從這個名字就可以看出它是基于Tk的，Tk是一個工具包，最初是為Tcl設(shè)計的，后來被移植到很多其他的腳本語言中，它提供了跨平臺的GUI控件。當(dāng)然Tk并不是最新和最好的選擇，也沒有功能特別強大的GUI控件，事實上，開發(fā)GUI應(yīng)用并不是Python最擅長的工作，如果真的需要使用Python開發(fā)GUI應(yīng)用，wxPython、PyQt、PyGTK等模塊都是不錯的選擇。

基本上使用tkinter來開發(fā)GUI應(yīng)用需要以下5個步驟：

1. 導(dǎo)入tkinter模塊中我們需要的東西。

2. 創(chuàng)建一個頂層窗口對象并用它來承載整個GUI應(yīng)用。

3. 在頂層窗口對象上添加GUI組件。

4. 通過代碼將這些GUI組件的功能組織起來。

5. 進入主事件循環(huán)(main loop)。

下面的代碼演示了如何使用tkinter做一個簡單的GUI應(yīng)用。

import tkinter
import tkinter.messagebox


def main():
  flag = True

  # 修改標簽上的文字
  def change_label_text():
    nonlocal flag
    flag = not flag
    color, msg = ('red', 'Hello, world!')\
      if flag else ('blue', 'Goodbye, world!')
    label.config(text=msg, fg=color)

  # 確認退出
  def confirm_to_quit():
    if tkinter.messagebox.askokcancel('溫馨提示', '確定要退出嗎?'):
      top.quit()

  # 創(chuàng)建頂層窗口
  top = tkinter.Tk()
  # 設(shè)置窗口大小
  top.geometry('240x160')
  # 設(shè)置窗口標題
  top.title('小游戲')
  # 創(chuàng)建標簽對象并添加到頂層窗口
  label = tkinter.Label(top, text='Hello, world!', font='Arial -32', fg='red')
  label.pack(expand=1)
  # 創(chuàng)建一個裝按鈕的容器
  panel = tkinter.Frame(top)
  # 創(chuàng)建按鈕對象 指定添加到哪個容器中 通過command參數(shù)綁定事件回調(diào)函數(shù)
  button1 = tkinter.Button(panel, text='修改', command=change_label_text)
  button1.pack(side='left')
  button2 = tkinter.Button(panel, text='退出', command=confirm_to_quit)
  button2.pack(side='right')
  panel.pack(side='bottom')
  # 開啟主事件循環(huán)
  tkinter.mainloop()


if __name__ == '__main__':
  main()

需要說明的是，GUI應(yīng)用通常是事件驅(qū)動式的，之所以要進入主事件循環(huán)就是要監(jiān)聽鼠標、鍵盤等各種事件的發(fā)生并執(zhí)行對應(yīng)的代碼對事件進行處理，因為事件會持續(xù)的發(fā)生，所以需要這樣的一個循環(huán)一直運行著等待下一個事件的發(fā)生。另一方面，Tk為控件的擺放提供了三種布局管理器，通過布局管理器可以對控件進行定位，這三種布局管理器分別是：Placer（開發(fā)者提供控件的大小和擺放位置）、Packer（自動將控件填充到合適的位置）和Grid（基于網(wǎng)格坐標來擺放控件），此處不進行贅述。

使用Pygame進行游戲開發(fā)

Pygame是一個開源的Python模塊，專門用于多媒體應(yīng)用（如電子游戲）的開發(fā)，其中包含對圖像、聲音、視頻、事件、碰撞等的支持。Pygame建立在SDL的基礎(chǔ)上，SDL是一套跨平臺的多媒體開發(fā)庫，用C語言實現(xiàn)，被廣泛的應(yīng)用于游戲、模擬器、播放器等的開發(fā)。而Pygame讓游戲開發(fā)者不再被底層語言束縛，可以更多的關(guān)注游戲的功能和邏輯。

下面我們來完成一個簡單的小游戲，游戲的名字叫“大球吃小球”，當(dāng)然完成這個游戲并不是重點，學(xué)會使用Pygame也不是重點，最重要的我們要在這個過程中體會如何使用前面講解的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，學(xué)會用這種編程思想去解決現(xiàn)實中的問題。

制作游戲窗口

import pygame


def main():
  # 初始化導(dǎo)入的pygame中的模塊
  pygame.init()
  # 初始化用于顯示的窗口并設(shè)置窗口尺寸
  screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
  # 設(shè)置當(dāng)前窗口的標題
  pygame.display.set_caption('大球吃小球')
  running = True
  # 開啟一個事件循環(huán)處理發(fā)生的事件
  while running:
    # 從消息隊列中獲取事件并對事件進行處理
    for event in pygame.event.get():
      if event.type == pygame.QUIT:
        running = False


if __name__ == '__main__':
  main()

在窗口中繪圖

可以通過pygame中draw模塊的函數(shù)在窗口上繪圖，可以繪制的圖形包括：線條、矩形、多邊形、圓、橢圓、圓弧等。需要說明的是，屏幕坐標系是將屏幕左上角設(shè)置為坐標原點(0, 0)，向右是x軸的正向，向下是y軸的正向，在表示位置或者設(shè)置尺寸的時候，我們默認的單位都是像素。所謂像素就是屏幕上的一個點，你可以用瀏覽圖片的軟件試著將一張圖片放大若干倍，就可以看到這些點。pygame中表示顏色用的是色光三原色表示法，即通過一個元組或列表來指定顏色的RGB值，每個值都在0~255之間，因為是每種原色都用一個8位（bit）的值來表示，三種顏色相當(dāng)于一共由24位構(gòu)成，這也就是常說的“24位顏色表示法”。

import pygame


def main():
  # 初始化導(dǎo)入的pygame中的模塊
  pygame.init()
  # 初始化用于顯示的窗口并設(shè)置窗口尺寸
  screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
  # 設(shè)置當(dāng)前窗口的標題
  pygame.display.set_caption('大球吃小球')
  # 設(shè)置窗口的背景色(顏色是由紅綠藍三原色構(gòu)成的元組)
  screen.fill((242, 242, 242))
  # 繪制一個圓(參數(shù)分別是: 屏幕, 顏色, 圓心位置, 半徑, 0表示填充圓)
  pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (100, 100), 30, 0)
  # 刷新當(dāng)前窗口(渲染窗口將繪制的圖像呈現(xiàn)出來)
  pygame.display.flip()
  running = True
  # 開啟一個事件循環(huán)處理發(fā)生的事件
  while running:
    # 從消息隊列中獲取事件并對事件進行處理
    for event in pygame.event.get():
      if event.type == pygame.QUIT:
        running = False


if __name__ == '__main__':
  main()

加載圖像

如果需要直接加載圖像到窗口上，可以使用pygame中image模塊的函數(shù)來加載圖像，再通過之前獲得的窗口對象的blit方法渲染圖像，代碼如下所示。

import pygame


def main():
  # 初始化導(dǎo)入的pygame中的模塊
  pygame.init()
  # 初始化用于顯示的窗口并設(shè)置窗口尺寸
  screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
  # 設(shè)置當(dāng)前窗口的標題
  pygame.display.set_caption('大球吃小球')
  # 設(shè)置窗口的背景色(顏色是由紅綠藍三原色構(gòu)成的元組)
  screen.fill((255, 255, 255))
  # 通過指定的文件名加載圖像
  ball_image = pygame.image.load('./res/ball.png')
  # 在窗口上渲染圖像
  screen.blit(ball_image, (50, 50))
  # 刷新當(dāng)前窗口(渲染窗口將繪制的圖像呈現(xiàn)出來)
  pygame.display.flip()
  running = True
  # 開啟一個事件循環(huán)處理發(fā)生的事件
  while running:
    # 從消息隊列中獲取事件并對事件進行處理
    for event in pygame.event.get():
      if event.type == pygame.QUIT:
        running = False


if __name__ == '__main__':
  main()

實現(xiàn)動畫效果

說到動畫這個詞大家都不會陌生，事實上要實現(xiàn)動畫效果，本身的原理也非常簡單，就是將不連續(xù)的圖片連續(xù)的播放，只要每秒鐘達到了一定的幀數(shù)，那么就可以做出比較流暢的動畫效果。如果要讓上面代碼中的小球動起來，可以將小球的位置用變量來表示，并在循環(huán)中修改小球的位置再刷新整個窗口即可。

import pygame


def main():
  # 初始化導(dǎo)入的pygame中的模塊
  pygame.init()
  # 初始化用于顯示的窗口并設(shè)置窗口尺寸
  screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
  # 設(shè)置當(dāng)前窗口的標題
  pygame.display.set_caption('大球吃小球')
  # 定義變量來表示小球在屏幕上的位置
  x, y = 50, 50
  running = True
  # 開啟一個事件循環(huán)處理發(fā)生的事件
  while running:
    # 從消息隊列中獲取事件并對事件進行處理
    for event in pygame.event.get():
      if event.type == pygame.QUIT:
        running = False
    screen.fill((255, 255, 255))
    pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (x, y), 30, 0)
    pygame.display.flip()
    # 每隔50毫秒就改變小球的位置再刷新窗口
    pygame.time.delay(50)
    x, y = x + 5, y + 5


if __name__ == '__main__':
  main()

碰撞檢測

通常一個游戲中會有很多對象出現(xiàn)，而這些對象之間的“碰撞”在所難免，比如炮彈擊中了飛機、箱子撞到了地面等。碰撞檢測在絕大多數(shù)的游戲中都是一個必須得處理的至關(guān)重要的問題，pygame的sprite（動畫精靈）模塊就提供了對碰撞檢測的支持，這里我們暫時不介紹sprite模塊提供的功能，因為要檢測兩個小球有沒有碰撞其實非常簡單，只需要檢查球心的距離有沒有小于兩個球的半徑之和。為了制造出更多的小球，我們可以通過對鼠標事件的處理，在點擊鼠標的位置創(chuàng)建顏色、大小和移動速度都隨機的小球，當(dāng)然要做到這一點，我們可以把之前學(xué)習(xí)到的面向?qū)ο蟮闹R應(yīng)用起來。

from enum import Enum, unique
from math import sqrt
from random import randint

import pygame


@unique
class Color(Enum):
  """顏色"""

  RED = (255, 0, 0)
  GREEN = (0, 255, 0)
  BLUE = (0, 0, 255)
  BLACK = (0, 0, 0)
  WHITE = (255, 255, 255)
  GRAY = (242, 242, 242)

  @staticmethod
  def random_color():
    """獲得隨機顏色"""
    r = randint(0, 255)
    g = randint(0, 255)
    b = randint(0, 255)
    return (r, g, b)


class Ball(object):
  """球"""

  def __init__(self, x, y, radius, sx, sy, color=Color.RED):
    """初始化方法"""
    self.x = x
    self.y = y
    self.radius = radius
    self.sx = sx
    self.sy = sy
    self.color = color
    self.alive = True

  def move(self, screen):
    """移動"""
    self.x += self.sx
    self.y += self.sy
    if self.x - self.radius <= 0 or \
        self.x + self.radius >= screen.get_width():
      self.sx = -self.sx
    if self.y - self.radius <= 0 or \
        self.y + self.radius >= screen.get_height():
      self.sy = -self.sy

  def eat(self, other):
    """吃其他球"""
    if self.alive and other.alive and self != other:
      dx, dy = self.x - other.x, self.y - other.y
      distance = sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
      if distance < self.radius + other.radius \
          and self.radius > other.radius:
        other.alive = False
        self.radius = self.radius + int(other.radius * 0.146)

  def draw(self, screen):
    """在窗口上繪制球"""
    pygame.draw.circle(screen, self.color,
              (self.x, self.y), self.radius, 0)

事件處理

可以在事件循環(huán)中對鼠標事件進行處理，通過事件對象的type屬性可以判定事件類型，再通過pos屬性就可以獲得鼠標點擊的位置。如果要處理鍵盤事件也是在這個地方，做法與處理鼠標事件類似。

def main():
  # 定義用來裝所有球的容器
  balls = []
  # 初始化導(dǎo)入的pygame中的模塊
  pygame.init()
  # 初始化用于顯示的窗口并設(shè)置窗口尺寸
  screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
  # 設(shè)置當(dāng)前窗口的標題
  pygame.display.set_caption('大球吃小球')
  running = True
  # 開啟一個事件循環(huán)處理發(fā)生的事件
  while running:
    # 從消息隊列中獲取事件并對事件進行處理
    for event in pygame.event.get():
      if event.type == pygame.QUIT:
        running = False
      # 處理鼠標事件的代碼
      if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
        # 獲得點擊鼠標的位置
        x, y = event.pos
        radius = randint(10, 100)
        sx, sy = randint(-10, 10), randint(-10, 10)
        color = Color.random_color()
        # 在點擊鼠標的位置創(chuàng)建一個球(大小、速度和顏色隨機)
        ball = Ball(x, y, radius, sx, sy, color)
        # 將球添加到列表容器中
        balls.append(ball)
    screen.fill((255, 255, 255))
    # 取出容器中的球 如果沒被吃掉就繪制 被吃掉了就移除
    for ball in balls:
      if ball.alive:
        ball.draw(screen)
      else:
        balls.remove(ball)
    pygame.display.flip()
    # 每隔50毫秒就改變球的位置再刷新窗口
    pygame.time.delay(50)
    for ball in balls:
      ball.move(screen)
      # 檢查球有沒有吃到其他的球
      for other in balls:
        ball.eat(other)


if __name__ == '__main__':
  main()

上面的兩段代碼合在一起，我們就完成了“大球吃小球”的游戲

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Python圖形用戶界面和游戲開發(fā)知識點有哪些”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!