Создаём «Змейку» — первую игру на Python и Pygame
Учимся программировать через разработку игр. Сегодня напишем знакомую всем «Змейку» — вспомним правила игры и реализуем их на Python.
Иллюстрация: Оля Ежак для Skillbox Media
Pygame — популярная библиотека для создания игр под различные устройства на Windows, macOS, Linux или Android. Она помогает разработчику не только описать геймплей, но и работать с клавиатурой, мышью, акселерометром, звуком и видео.
Первая версия Pygame была представлена Питом Шиннерсом в октябре 2000 года. За 22 года вокруг библиотеки сложилось большое комьюнити, а о работе с ней написано несколько десятков книг. Последняя стабильная версия на июль 2022 года — 2.1.2.
Давайте разберёмся в том, как устроена Pygame, и напишем свою первую игру — классическую «Змейку» на Python, которую студенты часто берут для курсовой работы по программированию.
Устанавливаем Pygame и разбираемся
Pygame — не самостоятельная библиотека. На самом деле это обёртка для библиотеки SDL, Simple DirectMedia Layer. Именно SDL позволяет задействовать любые внешние устройства — например, мышь или клавиатуру. А Pygame делает работу с ними удобной для Python-разработчика.
Установить Pygame просто. Для этого воспользуемся терминалом или командной строкой и командой pip:
Если во время установки возникают ошибки, то можно воспользоваться официальной документацией. В ней описаны особенности установки на различные системы, а также пути решения распространённых проблем.
Инициализация и модули
Библиотека Pygame состоит из конструкций на языке Python и включает в себя несколько модулей. Модули позволяют получить доступ к определённому устройству и содержат методы для работы с ним. Например, модуль display позволяет работать с экраном, а joystick — считывать движения с джойстика.
После того как вы импортировали Pygame, необходимо инициировать библиотеку с помощью команды pygame.int(). Это поможет нам использовать любые методы любых функций, включённых в библиотеку модулей. Без инициализации код может потерять кросс-платформенность и не запускаться в другой системе.
Displays и Surfaces: рисуем игровое поле
Помимо модулей, Pygame включает несколько классов Python, которые работают с концепциями, не зависящими от аппаратного обеспечения. Одна из таких концепций — Surface. Surface, можно сказать, определяет прямоугольную область, на которой можно рисовать. Если переносить на практику, то этот класс позволяет создать игровое поле. Он широко используется при работе с Pygame, и мы тоже поработаем с ним при создании «Змейки».
В Pygame вся информация выводится на игровое поле, которому в коде соответствует класс display. Игровое поле может быть полноэкранным или занимать часть экрана. Display создаётся с помощью функции .set_mode(), которая возвращает Surface, представляющий видимую часть окна. Именно эту область вы будете передавать в функции рисования, такие как pygame.draw.circle(), а содержимое этого Surface будет выводиться на дисплей при вызове pygame.display.flip(). Звучит сложно, но на практике будет проще. Оба класса мы будем использовать при создании «Змейки».
Изображения и прямоугольники
Работать с изображениями в Pygame можно двумя способами: создавать их с нуля на экране или использовать изображения с диска. И тот и другой тип можно перезаписывать, загружать и сохранять в различных форматах — например, в PNG и JPG.
Изображения — не самостоятельные компоненты: они загружаются в объекты Surface, которые можно изменять и выводить на дисплеи различными способами.
Выше мы писали, что объекты Surface представлены прямоугольниками, подобно многим другим объектам в Pygame, в том числе изображениям и окнам. Прямоугольники используются настолько активно, что существует даже специальный класс Rect, предназначенный для работы только с ними. Объекты Rect используются для различных задач: создания фигур игрока и врагов, управления взаимодействиями между ними и так далее.
Продумываем и описываем правила игры
Перед тем как начать писать код, необходимо подумать о том, какие правила мы должны учитывать при создании игры. Давайте составим для «Змейки» базовые правила, которые влияют на геймплей:
- цель игры — набрать как можно больше очков за счёт увеличения длины змейки:
- при поглощении специального объекта на игровом экране длина змейки увеличивается на один блок;
- игрок начинает движение с левой стороны экрана;
- игрок может двигаться влево, вправо, вверх или вниз;
- игрок не может двигаться за пределы экрана, при столкновении с границами игра заканчивается;
- игра заканчивается, когда змейка врезается сама в себя;
- ещё игра заканчивается, когда пользователь закрывает окно.
Создаём игру с нуля
Несмотря на то что «Змейка» — простая игра, нам предстоит написать довольно много кода. Мы разбили этапы создания игры на последовательные шаги, каждый из которых реализует отдельную часть геймплея.
Шаг 0
Запускаем Python
Писать код на Python лучше всего в специальном редакторе. Есть несколько вариантов:
- Воспользоваться специализированными IDE: IntelliJ IDEA или Visual Studio Code. Мы рекомендуем именно этот способ — например, весь код для этой статьи мы писали в Visual Studio Code.
- Использовать терминал на macOS или Linux или воспользоваться командной строкой в Windows. Для этого предварительно потребуется установить Python в систему. Мы подробно писали об этом в отдельном материале.
После установки и запуска Python загружаем библиотеку Pygame:
Теперь у нас всё готово к работе над игрой. Для дальнейшего написания кода необходимо создать один пустой Python-файл.
Шаг 1
Создаём игровое поле
Чтобы создать окно с игрой с помощью Pygame, необходимо использовать функцию display.set_mode() и передать в неё желаемый размер окна в пикселях. Также необходимо использовать методы init() и quit() для инициализации библиотеки в начале кода и её деинициализации в конце кода.
Метод update() используется для обновления содержимого экрана. Существует ещё метод flip(), который работает аналогично update(). Разница в том, что метод update() обновляет только внесённые изменения, а метод flip() перерисовывает экран целиком. Но если в метод update() не передавать никакие параметры, то также обновится весь экран.
Если сейчас запустить этот код, то экран игры сразу же закроется. Это связано с тем, что код сразу переходит к следующей строчке pygame.quit(), отключающей библиотеку и наше игровое поле. Чтобы избежать этого, необходимо воспользоваться циклом while — он не позволит игровому экрану закрыться:
Кроме этого, мы добавили в код ещё две сущности: название игры и функцию для отслеживания игровых событий. Чтобы у окна с игрой появилось название, мы используем pygame.display.set_caption('') (название пишем в кавычках). А функция event.get() возвращает в терминал все события, которые происходят с игрой.
Запустим код и посмотрим, что получилось:
Теперь игровое окно не закрывается само по себе. Однако и закрыть его мы тоже не сможем — если нажать на кнопку «Выход», ничего не произойдёт. Исправляем это с помощью кода: добавляем событие QUIT, закрывающее окно.
Теперь кнопка выхода работает как надо. Если нажать на неё, то окно с игрой закроется.
Шаг 2
Создаём змейку
Для начала инициализируем переменные, которые задают цвет. Мы будем использовать их, чтобы присвоить цвет экрану, самой змейке и еде. В Pygame используется стандартная RGB-схема, то есть любой цвет представляет собой комбинацию красного, зелёного и синего цветов, интенсивность которых мы можем менять.
Наша змейка — прямоугольник, поэтому мы воспользуемся функцией создания прямоугольников draw.rect(). Она позволяет задать размер и цвет прямоугольника.
Запустим код и посмотрим на результат.
Всё получилось. Ближе к центру экрана появился синий квадрат, который и будет нашей змейкой.
Шаг 3
Описываем движения змейки
Управлять перемещением змейки можно с помощью специального класса Pygame KEYDOWN. Класс позволяет использовать четыре стандартных события, получая их с клавиавтуры: K_UP, K_DOWN, K_LEFT и K_RIGHT — они соответствуют движениям змейки вверх, вниз, влево и вправо. Срабатывание любого события из класса KEYDOWN приводит к изменению положения змейки. Зададим шаг этого движения в 10 пикселей.
Кроме того, мы должны создать две переменные для хранения значений координат первой клетки нашей змейки по осям x и y. Назовём их x1_change и y1_change.
Теперь змейка двигается по игровому полю:
Шаг 4
Учитываем препятствия — границы игрового поля
Если змейка попадает на границу экрана, то игрок терпит поражение, а игра заканчивается. Чтобы закодить это правило, можно воспользоваться оператором if, который определяет координаты x и y для змейки и анализирует, выходят ли они за границы игрового поля. Добавим необходимый код.
Теперь, если змейка достигнет края экрана, игра закончится, а на дисплее появится сообщение о проигрыше:
Шаг 5
Добавляем еду для змейки
Теперь добавим «еду». Используем библиотеку random, чтобы она появлялась в случайном месте на игровом поле. Когда наша змейка будет проходить через еду, то её длина будет увеличиваться. Это мы добавим на следующем шаге. Кроме того, дадим возможность игроку выйти из игры или начать игру заново после проигрыша.
Теперь при запуске игры кроме самой змейки будет показана еда. В нашем случае — в виде чёрного квадрата.
А если выполнить условие для завершения игры, то появится сообщение с предложением выйти из игры или начать её заново:
Шаг 6
Увеличиваем длину змейки
Дополним наш код, чтобы длина змейки увеличивалась при поглощении еды. Для этого нам понадобится список, в котором будет храниться текущая длина змейки. Учтём ещё важный момент из правил: при столкновении головы змейки с её телом игра завершается.
Дополнительно мы изменили цвет игрового поля и змейки, увеличив их контрастность.
Шаг 7
Добавляем отображение счёта
Добавим отображение счёта текущей игры. Для этого создадим функцию Your_score. Она будет отображать длину змейки, вычитая из неё 1 (ведь 1 — это начальный размер змейки, и это не является достижением игрока).
И отдельно пропишем правило определения длины змейки, вычитая из текущей длины змейки единицу.
Теперь на игровом поле будет отображаться текущий счёт:
Можно считать, что наша работа над «Змейкой» закончена. Мы полностью реализовали геймплей, который запланировали на старте работы.
Итоговый код
Наш код полностью и без комментариев:
Что дальше?
Узнать об особенностях работы с Pygame и возможностях библиотеки можно в официальной документации. Углубиться в разработку и попробовать другие игры можно благодаря специализированным книгам:
- «Учим Python, делая крутые игры» Эла Свейгарта;
- «Beginning Game Development with Python and Pygame: From Novice to Professional» Уилла Макгугана;
- «Program Arcade Games: With Python and Pygame» Пола Винсента Крэйвена.
Больше интересного про код в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!