4.3. Kółko i krzyżyk (str)

Klasyczna gra w kółko i krzyżyk zrealizowana przy pomocy PyGame.

../../_images/tictactoe.png

4.3.1. Zmienne i plansza gry

Tworzymy plik tictactoe.py w terminalu lub w wybranym edytorze i zaczynamy od zdefiniowania zmiennych określających właściwości obiektów w naszej grze.

Kod nr
 1#! /usr/bin/env python3
 2# -*- coding: utf-8 -*-
 3
 4import pygame
 5import sys
 6import random
 7from pygame.locals import *  # udostępnienie nazw metod z locals
 8
 9# inicjacja modułu pygame
10pygame.init()
11
12# przygotowanie powierzchni do rysowania, czyli inicjacja okna gry
13OKNOGRY = pygame.display.set_mode((150, 150), 0, 32)
14# tytuł okna gry
15pygame.display.set_caption('Kółko i krzyżyk')
16
17# lista opisująca stan pola gry, 0 - pole puste, 1 - gracz, 2 - komputer
18POLE_GRY = [0, 0, 0,
19            0, 0, 0,
20            0, 0, 0]
21
22RUCH = 1  # do kogo należy ruch: 1 – gracz, 2 – komputer
23WYGRANY = 0  # wynik gry: 0 - nikt, 1 - gracz, 2 - komputer, 3 - remis
24WYGRANA = False

W instrukcji pygame.display.set_mode() inicjalizujemy okno gry o rozmiarach 150x150 pikseli i 32 bitowej głębi kolorów. Tworzymy w ten sposób powierzchnię główną do rysowania zapisaną w zmiennej OKNOGRY. POLE_GRY to lista elementów reprezentujących pola planszy, które mogą być puste (wartość 0), zawierać kółka gracza (wartość 1) lub komputera (wartość 2). Pozostałe zmienne określają, do kogo należy następny ruch, kto wygrał i czy nastąpił koniec gry.

4.3.2. Rysuj planszę gry

Planszę można narysować na wiele sposobów, np. tak:

Kod nr
24WYGRANA = False
25
26# rysowanie planszy gry, czyli linii oddzielających pola
27
28
29def rysuj_plansze():
30    for i in range(0, 3):  # x
31        for j in range(0, 3):  # y
32            # argumenty: powierzchnia, kolor, x,y, w,h, grubość linii
33            pygame.draw.rect(OKNOGRY, (255, 255, 255),
34                             Rect((j * 50, i * 50), (50, 50)), 1)
35
36# narysuj kółka
37
38
39def rysuj_pole_gry():
40    for i in range(0, 3):
41        for j in range(0, 3):
42            pole = i * 3 + j  # zmienna pole przyjmuje wartości od 0-8
43            # x i y określają środki kolejnych pól,
44            # a więc wartości: 25,25, 25,75 25,125 75,25 itd.
45            x = j * 50 + 25
46            y = i * 50 + 25
47
48            if POLE_GRY[pole] == 1:
49                # rysuj kółko gracza
50                pygame.draw.circle(OKNOGRY, (0, 0, 255), (x, y), 10)
51            elif POLE_GRY[pole] == 2:
52                # rysuj kółko komputera
53                pygame.draw.circle(OKNOGRY, (255, 0, 0), (x, y), 10)

Pierwsza funkcja, rysuj_plansze(), wykorzystując zagnieżdżone pętle, rysuje nam 9 kwadratów o białym obramowaniu i szerokości 50 pikseli (formalnie są to obiekty Rect zwracane przez metodę pygame.draw.rect()). Zadaniem funkcji rysuj_pole_gry() jest narysowanie w zależności od stanu planszy gry zapisanego w liście POLE_GRY kółek o niebieskim (gracz) lub czerwonym (komputer) kolorze za pomocą metody pygame.draw.circle().

4.3.3. Sztuczna inteligencja

Decydującą rolę w grze odgrywa komputer, od którego inteligencji zależy, czy rozgrywka przyniesie jakąś satysfakcję. Dopisujemy więc funkcje obsługujące sztuczną inteligencję:

Kod nr
 46            y = i * 50 + 25
 47
 48            if POLE_GRY[pole] == 1:
 49                # rysuj kółko gracza
 50                pygame.draw.circle(OKNOGRY, (0, 0, 255), (x, y), 10)
 51            elif POLE_GRY[pole] == 2:
 52                # rysuj kółko komputera
 53                pygame.draw.circle(OKNOGRY, (255, 0, 0), (x, y), 10)
 54
 55# postaw kółko lub krzyżyk (w tej wersji też kółko, ale w innym kolorze :-))
 56
 57
 58def postaw_znak(pole, RUCH):
 59    if POLE_GRY[pole] == 0:
 60        if RUCH == 1:  # ruch gracza
 61            POLE_GRY[pole] = 1
 62            return 2
 63        elif RUCH == 2:  # ruch komputera
 64            POLE_GRY[pole] = 2
 65            return 1
 66
 67    return RUCH
 68
 69# funkcja pomocnicza sprawdzająca, czy komputer może wygrać, czy powinien
 70# blokować gracza, czy może wygrał komputer lub gracz
 71
 72
 73def sprawdz_pola(uklad, wygrany=None):
 74    wartosc = None
 75    # lista wielowymiarowa, której elementami są inne listy zagnieżdżone
 76    POLA_INDEKSY = [  # trójki pól planszy do sprawdzania
 77        [0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8],  # indeksy pól w poziomie (wiersze)
 78        [0, 3, 6], [1, 4, 7], [2, 5, 8],  # indeksy pól w pionie (kolumny)
 79        [0, 4, 8], [2, 4, 6]  # indeksy pól na skos (przekątne)
 80    ]
 81
 82    for lista in POLA_INDEKSY:
 83        kol = []  # lista pomocnicza
 84        for ind in lista:
 85            kol.append(POLE_GRY[ind])  # zapisz wartość odczytaną z POLE_GRY
 86        if (kol in uklad):  # jeżeli znalazłeś układ wygrywający lub blokujący
 87            # zwróć wygranego (1,2) lub indeks pola do zaznaczenia
 88            wartosc = wygrany if wygrany else lista[kol.index(0)]
 89
 90    return wartosc
 91
 92# ruchy komputera
 93
 94
 95def ai_ruch(RUCH):
 96    pole = None  # które pole powinien zaznaczyć komputer
 97
 98    # listy wielowymiarowe, których elementami są inne listy zagnieżdżone
 99    uklady_wygrywam = [[2, 2, 0], [2, 0, 2], [0, 2, 2]]
100    uklady_blokuje = [[1, 1, 0], [1, 0, 1], [0, 1, 1]]
101
102    # sprawdź, czy komputer może wygrać
103    pole = sprawdz_pola(uklady_wygrywam)
104    if pole is not None:
105        return postaw_znak(pole, RUCH)
106
107    # jeżeli komputer nie może wygrać, blokuj gracza
108    pole = sprawdz_pola(uklady_blokuje)
109    if pole is not None:
110        return postaw_znak(pole, RUCH)
111
112    # jeżeli nie można wygrać i gracza nie trzeba blokować, wylosuj pole
113    while pole is None:
114        pos = random.randrange(0, 9)  # wylosuj wartość od 0 do 8
115        if POLE_GRY[pos] == 0:
116            pole = pos
117
118    return postaw_znak(pole, RUCH)

Za sposób gry komputera odpowiada funkcja ai_ruch() (ai – ang. artificial intelligence, sztuczna inteligencja). Na początku zawiera ona definicje dwóch list (uklady_wygrywam, uklady_blokuje), zawierających układy wartości, dla których komputer wygrywa oraz które powinien zablokować, aby nie wygrał gracz. O tym, które pole należy zaznaczyć, decyduje funkcja sprawdz_pola() przyjmująca jako argument najpierw układy wygrywające, później blokujące. Podstawą działania funkcji sprawdz_pola() jest lista POLA_INDEKSY zawierająca jako elementy listy indeksów pól tworzących wiersze, kolumny i przekątne POLA_GRY (czyli planszy). Pętla for lista in POLA_INDEKSY: pobiera kolejne listy, tworzy w liście pomocniczej kol trójkę wartości odczytanych z POLA_GRY i próbuje ją dopasować do przekazanego jako argument układu wygrywającego lub blokującego. Jeżeli znajdzie dopasowanie zwraca liczbę oznaczającą gracza lub komputer, o ile opcjonalny argument WYGRANY ma wartość inną niż None, w przeciwnym razie zwracany jest indeks POLA_GRY, na którym komputer powinien postawić swój znak. Jeżeli indeks zwrócony przez funkcję sprawdz_pola() jest inny niż None, przekazywany jest do funkcji postaw_znak(), której zadaniem jest zapisanie w POLU_GRY pod otrzymanym indeksem wartości symbolizującej znak komputera (czyli 2) oraz nadanie i zwrócenie zmiennej RUCH wskazującej na gracza (wartość 1). O ile na planszy nie ma układu wygrywającego lub nie ma konieczności blokowania gracza, komputer w pętli losuje przypadkowe pole (random.randrange(0,9)), dopóki nie znajdzie pustego, i przekazuje jego indeks do funkcji postaw_znak().

4.3.4. Główna pętla programu

Programy interaktywne, w tym gry, reagujące na działania użytkownika, takie jak ruchy czy kliknięcia myszą, działają w pętli, której zadaniem jest:

  1. przechwycenie i obsługa działań użytkownika, czyli tzw. zdarzeń (ruchy, kliknięcia myszą, naciśnięcie klawiszy),

  2. aktualizacja stanu gry (przesunięcia elementów, aktualizacja planszy),

  3. aktualizacja wyświetlanego okna (narysowanie nowego stanu gry).

Dopisujemy więc do kodu główną pętlę wraz z obsługą zdarzeń oraz dwie funkcje pomocnicze w niej wywoływane:

Kod nr
105        return postaw_znak(pole, RUCH)
106
107    # jeżeli komputer nie może wygrać, blokuj gracza
108    pole = sprawdz_pola(uklady_blokuje)
109    if pole is not None:
110        return postaw_znak(pole, RUCH)
111
112    # jeżeli nie można wygrać i gracza nie trzeba blokować, wylosuj pole
113    while pole is None:
114        pos = random.randrange(0, 9)  # wylosuj wartość od 0 do 8
115        if POLE_GRY[pos] == 0:
116            pole = pos
117
118    return postaw_znak(pole, RUCH)
119
120# sprawdź, kto wygrał, a może jest remis?
121
122
123def kto_wygral():
124    # układy wygrywające dla gracza i komputera
125    uklad_gracz = [[1, 1, 1]]
126    uklad_komp = [[2, 2, 2]]
127
128    WYGRANY = sprawdz_pola(uklad_gracz, 1)  # czy wygrał gracz?
129    if not WYGRANY:  # jeżeli gracz nie wygrywa
130        WYGRANY = sprawdz_pola(uklad_komp, 2)  # czy wygrał komputer?
131
132    # sprawdź remis
133    if 0 not in POLE_GRY and WYGRANY not in [1, 2]:
134        WYGRANY = 3
135
136    return WYGRANY
137
138# funkcja wyświetlająca komunikat końcowy
139# tworzy nowy obrazek z tekstem, pobiera jego prostokątny obszar
140# pozycjonuje go i rysuje w oknie gry
141
142
143def drukuj_wynik(WYGRANY):
144    fontObj = pygame.font.Font('freesansbold.ttf', 16)
145    if WYGRANY == 1:
146        tekst = u'Wygrał gracz!'
147    elif WYGRANY == 2:
148        tekst = u'Wygrał komputer!'
149    elif WYGRANY == 3:
150        tekst = 'Remis!'
151    tekst_obr = fontObj.render(tekst, True, (20, 255, 20))
152    tekst_prost = tekst_obr.get_rect()
153    tekst_prost.center = (75, 75)
154    OKNOGRY.blit(tekst_obr, tekst_prost)
155
156
157# pętla główna programu
158while True:
159    # obsługa zdarzeń generowanych przez gracza
160    for event in pygame.event.get():
161        # przechwyć zamknięcie okna
162        if event.type == QUIT:
163            pygame.quit()
164            sys.exit()
165
166        if WYGRANA is False:
167            if RUCH == 1:
168                if event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
169                    if event.button == 1:  # jeżeli naciśnięto 1. przycisk
170                        mouseX, mouseY = event.pos  # rozpakowanie tupli
171                        # wylicz indeks klikniętego pola
172                        pole = (int(mouseY / 50) * 3) + int(mouseX / 50)
173                        RUCH = postaw_znak(pole, RUCH)
174            elif RUCH == 2:
175                RUCH = ai_ruch(RUCH)
176
177            WYGRANY = kto_wygral()
178            if WYGRANY is not None:
179                WYGRANA = True
180
181    OKNOGRY.fill((0, 0, 0))  # definicja koloru powierzchni w RGB
182    rysuj_plansze()
183    rysuj_pole_gry()
184    if WYGRANA:
185        drukuj_wynik(WYGRANY)
186    pygame.display.update()

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. Później, o ile nikt nie wygrał (zmienna WYGRANA ma wartość False), a kolej na ruch gracza (zmienna RUCH ma wartość 1), przechwytujemy wydarzenie MOUSEBUTTONDOWN, tj. kliknięcie myszą. Sprawdzamy, czy naciśnięto pierwszy przycisk, pobieramy współrzędne kursora (.pos) i wyliczamy indeks klikniętego pola. Na koniec wywołujemy omówioną wcześniej funkcję postaw_znak(). Jeżeli kolej na komputer, uruchamiamy sztuczną inteligencję (ai_ruch()).

Po wykonaniu ruchu przez komputer lub gracza trzeba sprawdzić, czy któryś z przeciwników nie wygrał. Korzystamy z funkcji kto_wygral(), która definiuje dwa układy wygrywające (uklad_gracz i uklad_komputer) i za pomocą omówionej wcześniej funkcji sprawdz_pola() sprawdza, czy można je odnaleźć w POLU_GRY. Na końcu sprawdza możliwość remisu i zwraca wartość symbolizującą wygranego (1, 2, 3) lub None, o ile możliwe są kolejne ruchy. Wartość ta wpływa w pętli głównej na zmienną WYGRANA kontrolującą obsługę ruchów gracza i komputera.

Funkcja drukuj_wynik() ma za zadanie przygotowanie końcowego napisu. W tym celu tworzy obiekt czcionki z podanego pliku (pygame.font.Font()), następnie renderuje nowy obrazek z odpowiednim tekstem (.render()), pobiera jego powierzchnię prostokątną (.get_rect()), pozycjonują ją (.center()) i rysują na głównej powierzchni gry (.blit()). Ostatnie linie kodu wypełniają okno gry kolorem (.fill()), wywołują funkcję rysujące planszę (rysuj_plansze()), stan gry (rysuj_pole_gry(), czyli znaki gracza i komputera), a także ewentualny komunikat końcowy (drukuj_wynik()). Funkcja pygame.display.update(), która musi być wykonywana na końcu rysowania, aktualizuje obraz gry na ekranie.

Informacja

Plik wykorzystywany do wyświetlania tekstu (freesansbold.ttf) musi znaleźć się w katalogu ze skryptem.

Grę możemy uruchomić poleceniem wpisanym w terminalu:

~$ python tictactoe.py

4.3.5. Zadania dodatkowe

Zmień grę tak, aby zaczynał ją komputer. Dodaj do gry możliwość rozgrywki wielokrotnej bez konieczności ponownego uruchamiania skryptu. Zmodyfikuj funkcję rysującą pole gry tak, aby komputer rysował krzyżyki, a nie kółka.

4.3.6. Materiały

Źródła:


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:

2025-04-12 o 10:21 w Sphinx 7.3.7

Autorzy:

Patrz plik „Autorzy”