4.5. Życie Conwaya (str)¶
Gra w życie zrealizowana z użyciem biblioteki PyGame. Wersja strukturalna. Biblioteka PyGame ułatwia tworzenie aplikacji multimedialnych, w tym gier.

4.5.1. Zmienne i plansza gry¶
Tworzymy plik life.py
w terminalu lub w wybranym edytorze i zaczynamy od zdefiniowania zmiennych określających właściwości obiektów w naszej grze.
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 | #! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import pygame
import sys
import random
from pygame.locals import * # udostępnienie nazw metod z locals
# inicjacja modułu pygame
pygame.init()
# szerokość i wysokość okna gry
OKNOGRY_SZER = 800
OKNOGRY_WYS = 400
# przygotowanie powierzchni do rysowania, czyli inicjacja okna gry
OKNOGRY = pygame.display.set_mode((OKNOGRY_SZER, OKNOGRY_WYS), 0, 32)
# tytuł okna gry
pygame.display.set_caption('Gra o życie')
# rozmiar komórki
ROZ_KOM = 10
# ilość komórek w poziomie i pionie
KOM_POZIOM = int(OKNOGRY_SZER / ROZ_KOM)
KOM_PION = int(OKNOGRY_WYS / ROZ_KOM)
# wartości oznaczające komórki "martwe" i "żywe"
KOM_MARTWA = 0
KOM_ZYWA = 1
# lista opisująca stan pola gry, 0 - komórki martwe, 1 - komórki żywe
# na początku tworzymy listę zawierającą KOM_POZIOM zer
POLE_GRY = [KOM_MARTWA] * KOM_POZIOM
# rozszerzamy listę o listy zagnieżdżone, otrzymujemy więc listę dwuwymiarową
for i in range(KOM_POZIOM):
POLE_GRY[i] = [KOM_MARTWA] * KOM_PION
|
W instrukcji pygame.display.set_mode()
inicjalizujemy okno gry o rozmiarach 800x400 pikseli i 32-bitowej głębi kolorów. Tworzymy w ten sposób powierzchnię główną do rysowania zapisaną w zmiennej OKNOGRY
. Ilość możliwych do narysowania komórek, reprezentowanych przez kwadraty o boku 10 pikseli, wyliczamy w zmiennych KOM_POZIOM
i KOM_PION
. Najważniejszą strukturą w naszej grze jest POLE_GRY
, dwuwymiarowa lista elementów reprezentujących “żywe” i “martwe” komórki, czyli populację. Tworzymy ją w dwóch krokach, na początku inicjujemy zerami jednowymiarową listę o rozmiarze odpowiadającym ilości komórek w poziomie (POLE_GRY = [KOM_MARTWA] * KOM_POZIOM
). Następnie do każdego elementu listy przypisujemy listę zawierającą tyle zer, ile jest komórek w pionie.
4.5.2. Populacja komórek¶
Kolejnym krokiem będzie zdefiniowanie funkcji przygotowującej i rysującej populację komórek.
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 | # przygotowanie następnej generacji komórek, czyli zaktualizowanego POLA_GRY
def przygotuj_populacje(polegry):
# na początku tworzymy 2-wymiarową listę wypełnioną zerami
nast_gen = [KOM_MARTWA] * KOM_POZIOM
for i in range(KOM_POZIOM):
nast_gen[i] = [KOM_MARTWA] * KOM_PION
# iterujemy po wszystkich komórkach
for y in range(KOM_PION):
for x in range(KOM_POZIOM):
# zlicz populację (żywych komórek) wokół komórki
populacja = 0
# wiersz 1
try:
if polegry[x - 1][y - 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
try:
if polegry[x][y - 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
try:
if polegry[x + 1][y - 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
# wiersz 2
try:
if polegry[x - 1][y] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
try:
if polegry[x + 1][y] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
# wiersz 3
try:
if polegry[x - 1][y + 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
try:
if polegry[x][y + 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
try:
if polegry[x + 1][y + 1] == KOM_ZYWA:
populacja += 1
except IndexError:
pass
# "niedoludnienie" lub przeludnienie = śmierć komórki
if polegry[x][y] == KOM_ZYWA and (populacja < 2 or populacja > 3):
nast_gen[x][y] = KOM_MARTWA
# życie trwa
elif polegry[x][y] == KOM_ZYWA \
and (populacja == 3 or populacja == 2):
nast_gen[x][y] = KOM_ZYWA
# nowe życie
elif polegry[x][y] == KOM_MARTWA and populacja == 3:
nast_gen[x][y] = KOM_ZYWA
# zwróć nowe polegry z następną generacją komórek
return nast_gen
def rysuj_populacje():
"""Rysowanie komórek (kwadratów) żywych"""
for y in range(KOM_PION):
for x in range(KOM_POZIOM):
if POLE_GRY[x][y] == KOM_ZYWA:
pygame.draw.rect(OKNOGRY, (255, 255, 255), Rect(
(x * ROZ_KOM, y * ROZ_KOM), (ROZ_KOM, ROZ_KOM)), 1)
|
Najważniejszym fragmentem kodu, implementującym logikę naszej gry, jest funkcja przygotuj_populacje(), która jako parametr przyjmuje omówioną wcześniej strukturę POLE_GRY
(pod nazwą polegry
). Funkcja sprawdza, jak rozwija się populacja komórek, według następujących zasad:
- Jeżeli żywa komórka ma mniej niż 2 żywych sąsiadów, umiera z powodu samotności.
- Jeżeli żywa komórka ma więcej niż 3 żywych sąsiadów, umiera z powodu przeludnienia.
- Żywa komórka z 2 lub 3 sąsiadami żyje dalej.
- Martwa komórka z 3 żywymi sąsiadami ożywa.
Funkcja iteruje po każdym elemencie POLA_GRY
i sprawdza stan sąsiadów każdej komórki, w wierszu 1 powyżej komórki, w wierszu 2 na tym samym poziomie i w wierszu 3 poniżej. Konstrukcja try...except
pozwala obsłużyć sytuacje wyjątkowe (błędy), a więc komórki skrajne, które nie mają sąsiadów u góry czy u dołu, z lewej bądź z prawej strony: w takim przypadku wywoływana jest instrukcja pass
, czyli nie rób nic :-). Końcowa złożona instrukcja warunkowa if
ożywia lub uśmierca sprawdzaną komórkę w zależności od stanu sąsiednich komórek (czyli zmiennej populacja
).
Zadaniem funkcji rysuj_populacje()
jest narysowanie kwadratów (obiekty Rect) o białych bokach w rozmiarze 10 pikseli dla pól (elementów), które w liście POLE_GRY
są żywe (mają wartość 1).
4.5.3. Główna pętla programu¶
Programy interaktywne, w tym gry, reagujące na działania użytkownika, takie jak ruchy czy kliknięcia myszą, działają w pętli, której zadaniem jest:
- przechwycenie i obsługa działań użytkownika, czyli tzw. zdarzeń (ruchy, kliknięcia myszą, naciśnięcie klawiszy),
- aktualizacja stanu gry (przesunięcia elementów, aktualizacja planszy),
- aktualizacja wyświetlanego okna (narysowanie nowego stanu gry).
Dopisujemy więc do kodu główną pętlę wraz z obsługą zdarzeń:
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 | # zmienne sterujące wykorzystywane w pętli głównej
zycie_trwa = False
przycisk_wdol = False
# pętla główna programu
while True:
# obsługa zdarzeń generowanych przez gracza
for event in pygame.event.get():
# przechwyć zamknięcie okna
if event.type == QUIT:
pygame.quit()
sys.exit()
if event.type == KEYDOWN and event.key == K_RETURN:
zycie_trwa = True
if zycie_trwa is False:
if event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
przycisk_wdol = True
przycisk_typ = event.button
if event.type == MOUSEBUTTONUP:
przycisk_wdol = False
if przycisk_wdol:
mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
mouse_x = int(mouse_x / ROZ_KOM)
mouse_y = int(mouse_y / ROZ_KOM)
# lewy przycisk myszy ożywia
if przycisk_typ == 1:
POLE_GRY[mouse_x][mouse_y] = KOM_ZYWA
# prawy przycisk myszy uśmierca
if przycisk_typ == 3:
POLE_GRY[mouse_x][mouse_y] = KOM_MARTWA
if zycie_trwa is True:
POLE_GRY = przygotuj_populacje(POLE_GRY)
OKNOGRY.fill((0, 0, 0)) # ustaw kolor okna gry
rysuj_populacje()
pygame.display.update()
pygame.time.delay(100)
|
W obrębie głównej pętli programu pętla for
odczytuje kolejne zdarzenia zwracane przez
metodę pygame.event.get()
. Jak widać, w pierwszej kolejności obsługujemy wydarzenie typu
(właściwość .type
) QUIT, czyli zakończenie aplikacji.
Jednak na początku gry gracz klika lewym lub prawym klawiszem myszy i ożywia lub uśmierca
kliknięte komórki w obrębie okna gry. Dzieje się tak dopóty, dopóki zmienna zycie_trwa
ma wartość False
, a więc dopóki gracz nie naciśnie klawisza ENTER (if event.type == KEYDOWN and event.key == K_RETURN:
). Każde kliknięcie myszą zostaje przechwycone (if event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
) i zapamiętane w zmiennej przycisk_wdol
. Jeżeli zmienna ta ma wartość True
, pobieramy współrzędne kursora myszy (mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
) i obliczamy indeksy elementu listy POLE_GRY
odpowiadającego klikniętej komórce. Następnie sprawdzamy, który przycisk myszy został naciśnięty; informację tę zapisaliśmy wcześniej za pomocą funkcji event.button
w zmiennej przycisk_typ
, która przyjmuje wartość 1 (lewy) lub 3 (prawy przycisk myszy), w zależności od klikniętego przycisku ożywiamy lub uśmiercamy komórkę, zapisując odpowiedni stan w liście POLE_GRY
.
Naciśnięcie klawisza ENTER uruchamia symulację rozwoju populacji. Zmienna zycie_trwa
ustawiona zostaje na wartość True
, co przerywa obsługę kliknięć myszą, i wywoływana jest funkcja przygotuj_populacje()
, która przygotowuje kolejny stan populacji. Końcowe polecenia wypełniają okno gry kolorem (.fill()
), wywołują funkcję rysującą planszę (rysuj_populacje()
). Funkcja pygame.display.update()
, która musi być wykonywana na końcu rysowania, aktualizuje obraz gry na ekranie. Ostatnie polecenie pygame.time.delay(100)
dodaje 100-milisekundowe opóźnienie kolejnej aktualizacji stanu populacji. Dzięki temu możemy obserwować jej rozwój na planszy.
Grę możemy uruchomić poleceniem wpisanym w terminalu:
~$ python life_str.py
4.5.4. Zadania dodatkowe¶
Spróbuj inaczej zaimplementować funkcjęprzygotuj_populacje
. Spróbuj zmodyfikować kod tak, aby plansza gry była biała, a komórki rysowane były jako kolorowe kwadraty o różniącym się od wypełnienia obramowaniu.
4.5.5. Materiały¶
Źródła:
Materiały Python 101
udostępniane przez
Centrum Edukacji Obywatelskiej na licencji
Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowa.
Utworzony: | 2022-05-22 o 19:52 w Sphinx 1.5.3 |
---|---|
Autorzy: | Patrz plik “Autorzy” |