4.4. Kółko i krzyżyk (obj)

Klasyczna gra w kółko i krzyżyk zrealizowana przy pomocy PyGame.

../../_images/screen11.png

4.4.1. Okienko gry

Na wstępie w pliku ~/python101/games/tic_tac_toe.py otrzymujemy kod który przygotuje okienko naszej gry:

Informacja

Ten przykład zakłada wcześniejsze zrealizowanie przykładu: Życie Conwaya (obj), opisy niektórych cech wspólnych zostały tutaj wyraźnie pominięte. W tym przykładzie wykorzystujemy np. podobne mechanizmy do tworzenia okna i zarządzania główną pętlą naszej gry.

Ostrzeżenie

TODO: Wymaga ewentualnego rozbicia i uzupełnienia opisów.

Kod nr
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
# coding=utf-8
# Copyright 2014 Janusz Skonieczny

"""
Gra w kółko i krzyżyk
"""

import pygame
import pygame.locals
import logging

# Konfiguracja modułu logowania, element dla zaawansowanych
logging_format = '%(asctime)s %(levelname)-7s | %(module)s.%(funcName)s - %(message)s'
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG, format=logging_format, datefmt='%H:%M:%S')
logging.getLogger().setLevel(logging.INFO)


class Board(object):
    """
    Plansza do gry. Odpowiada za rysowanie okna gry.
    """

    def __init__(self, width):
        """
        Konstruktor planszy do gry. Przygotowuje okienko gry.

        :param width: szerokość w pikselach
        """
        self.surface = pygame.display.set_mode((width, width), 0, 32)
        pygame.display.set_caption('Tic-tac-toe')

        # Przed pisaniem tekstów, musimy zainicjować mechanizmy wyboru fontów PyGame
        pygame.font.init()
        font_path = pygame.font.match_font('arial')
        self.font = pygame.font.Font(font_path, 48)

        # tablica znaczników 3x3 w formie listy
        self.markers = [None] * 9

    def draw(self, *args):
        """
        Rysuje okno gry

        :param args: lista obiektów do narysowania
        """
        background = (0, 0, 0)
        self.surface.fill(background)
        self.draw_net()
        self.draw_markers()
        self.draw_score()
        for drawable in args:
            drawable.draw_on(self.surface)

        # dopiero w tym miejscu następuje fatyczne rysowanie
        # w oknie gry, wcześniej tylko ustalaliśmy co i jak ma zostać narysowane
        pygame.display.update()

    def draw_net(self):
        """
        Rysuje siatkę linii na planszy
        """
        color = (255, 255, 255)
        width = self.surface.get_width()
        for i in range(1, 3):
            pos = width / 3 * i
            # linia pozioma
            pygame.draw.line(self.surface, color, (0, pos), (width, pos), 1)
            # linia pionowa
            pygame.draw.line(self.surface, color, (pos, 0), (pos, width), 1)

    def player_move(self, x, y):
        """
        Ustawia na planszy znacznik gracza X na podstawie współrzędnych w pikselach
        """
        cell_size = self.surface.get_width() / 3
        x /= cell_size
        y /= cell_size
        self.markers[int(x) + int(y) * 3] = player_marker(True)

    def draw_markers(self):
        """
        Rysuje znaczniki graczy
        """
        box_side = self.surface.get_width() / 3
        for x in range(3):
            for y in range(3):
                marker = self.markers[x + y * 3]
                if not marker:
                    continue
                # zmieniamy współrzędne znacznika
                # na współrzędne w pikselach dla centrum pola
                center_x = x * box_side + box_side / 2
                center_y = y * box_side + box_side / 2

                self.draw_text(self.surface, marker, (center_x, center_y))

    def draw_text(self, surface,  text, center, color=(180, 180, 180)):
        """
        Rysuje wskazany tekst we wskazanym miejscu
        """
        text = self.font.render(text, True, color)
        rect = text.get_rect()
        rect.center = center
        surface.blit(text, rect)

    def draw_score(self):
        """
        Sprawdza czy gra została skończona i rysuje właściwy komunikat
        """
        if check_win(self.markers, True):
            score = u"Wygrałeś(aś)"
        elif check_win(self.markers, True):
            score = u"Przegrałeś(aś)"
        elif None not in self.markers:
            score = u"Remis!"
        else:
            return

        i = self.surface.get_width() / 2
        self.draw_text(self.surface, score, center=(i, i), color=(255, 26, 26))


class TicTacToeGame(object):
    """
    Łączy wszystkie elementy gry w całość.
    """

    def __init__(self, width, ai_turn=False):
        """
        Przygotowanie ustawień gry
        :param width: szerokość planszy mierzona w pikselach
        """
        pygame.init()
        # zegar którego użyjemy do kontrolowania szybkości rysowania
        # kolejnych klatek gry
        self.fps_clock = pygame.time.Clock()

        self.board = Board(width)
        self.ai = Ai(self.board)
        self.ai_turn = ai_turn

    def run(self):
        """
        Główna pętla gry
        """
        while not self.handle_events():
            # działaj w pętli do momentu otrzymania sygnału do wyjścia
            self.board.draw()
            if self.ai_turn:
                self.ai.make_turn()
                self.ai_turn = False
            self.fps_clock.tick(15)

    def handle_events(self):
        """
        Obsługa zdarzeń systemowych, tutaj zinterpretujemy np. ruchy myszką

        :return True jeżeli pygame przekazał zdarzenie wyjścia z gry
        """
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.locals.QUIT:
                pygame.quit()
                return True

            if event.type == pygame.locals.MOUSEBUTTONDOWN:
                if self.ai_turn:
                    # jeśli jeszcze trwa ruch komputera to ignorujemy zdarzenia
                    continue
                # pobierz aktualną pozycję kursora na planszy mierzoną w pikselach
                x, y = pygame.mouse.get_pos()
                self.board.player_move(x, y)
                self.ai_turn = True


class Ai(object):
    """
    Kieruje ruchami komputera na podstawie analizy położenia znaczników
    """
    def __init__(self, board):
        self.board = board

    def make_turn(self):
        """
        Wykonuje ruch komputera
        """
        if not None in self.board.markers:
            # brak dostępnych ruchów
            return
        logging.debug("Plansza: %s" % self.board.markers)
        move = self.next_move(self.board.markers)
        self.board.markers[move] = player_marker(False)

    @classmethod
    def next_move(cls, markers):
        """
        Wybierz następny ruch komputera na podstawie wskazanej planszy
        :param markers: plansza gry
        :return: index tablicy jednowymiarowe w której należy ustawić znacznik kółka
        """
        # pobierz dostępne ruchy wraz z oceną
        moves = cls.score_moves(markers, False)
        # wybierz najlepiej oceniony ruch
        score, move = max(moves, key=lambda m: m[0])
        logging.info("Dostępne ruchy: %s", moves)
        logging.info("Wybrany ruch: %s %s", move, score)
        return move

    @classmethod
    def score_moves(cls, markers, x_player):
        """
        Ocenia rekurencyjne możliwe ruchy

        Jeśli ruch jest zwycięstwem otrzymuje +1, jeśli przegraną -1
        lub 0 jeśli nie nie ma zwycięscy. Dla ruchów bez zwycięscy rekreacyjnie
        analizowane są kolejne ruchy a suma ich punktów jest wynikiem aktualnego
        ruchu.

        :param markers: plansza na podstawie której analizowane są następne ruchy
        :param x_player: True jeśli ruch dotyczy gracza X, False dla gracza O
        """
        # wybieramy wszystkie możliwe ruchy na podstawie wolnych pól
        available_moves = (i for i, m in enumerate(markers) if m is None)
        for move in available_moves:
            from copy import copy
            # tworzymy kopię planszy która na której testowo zostanie
            # wykonany ruch w celu jego późniejszej oceny
            proposal = copy(markers)
            proposal[move] = player_marker(x_player)

            # sprawdzamy czy ktoś wygrywa gracz którego ruch testujemy
            if check_win(proposal, x_player):
                # dodajemy punkty jeśli to my wygrywamy
                # czyli nie x_player
                score = -1 if x_player else 1
                yield score, move
                continue

            # ruch jest neutralny,
            # sprawdzamy rekurencyjne kolejne ruchy zmieniając gracza
            next_moves = list(cls.score_moves(proposal, not x_player))
            if not next_moves:
                yield 0, move
                continue

            # rozdzielamy wyniki od ruchów
            scores, moves = zip(*next_moves)
            # sumujemy wyniki możliwych ruchów, to będzie nasz wynik
            yield sum(scores), move


def player_marker(x_player):
    """
    Funkcja pomocnicza zwracająca znaczniki graczy
    :param x_player: True dla gracza X False dla gracza O
    :return: odpowiedni znak gracza
    """
    return "X" if x_player else "O"


def check_win(markers, x_player):
    """
    Sprawdza czy przekazany zestaw znaczników gry oznacza zwycięstwo wskazanego gracza

    :param markers: jednowymiarowa sekwencja znaczników w
    :param x_player: True dla gracza X False dla gracza O
    """
    win = [player_marker(x_player)] * 3
    seq = range(3)

    # definiujemy funkcję pomocniczą pobierającą znacznik
    # na podstawie współrzędnych x i y
    def marker(xx, yy):
        return markers[xx + yy * 3]

    # sprawdzamy każdy rząd
    for x in seq:
        row = [marker(x, y) for y in seq]
        if row == win:
            return True

    # sprawdzamy każdą kolumnę
    for y in seq:
        col = [marker(x, y) for x in seq]
        if col == win:
            return True

    # sprawdzamy przekątne
    diagonal1 = [marker(i, i) for i in seq]
    diagonal2 = [marker(i, abs(i-2)) for i in seq]
    if diagonal1 == win or diagonal2 == win:
        return True


# Ta część powinna być zawsze na końcu modułu (ten plik jest modułem)
# chcemy uruchomić naszą grę dopiero po tym jak wszystkie klasy zostaną zadeklarowane
if __name__ == "__main__":
    game = TicTacToeGame(300)
    game.run()

W powyższym kodzie mamy podstawy potrzebne do uruchomienia gry:

~/python101$ python games/tic_tac_toe.py

Licencja Creative Commons Materiały Python 101 udostępniane przez Centrum Edukacji Obywatelskiej na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowa.

Utworzony:2017-09-08 o 18:17 w Sphinx 1.5.3
Autorzy:Patrz plik “Autorzy”