Python之深入解析如何使用Python Kivy实现一个“乒乓球”游戏
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Python之深入解析如何使用Python Kivy实现一个“乒乓球”游戏相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
一、前言
- 本文是基于 Kivy 开源跨平台的 Python 框架上创作的,Kivy 开源跨平台的 Python 框架能用于开发多点触控的用户界面程序,允许快速简单的交互设计,非常方便。
- 那么,如何使用 Kivy 编写一款乒乓球游戏呢?我们将从一个基本的应用程序开始,描述创建这个游戏的每个步骤。
- Kivy 是用 Python 和 Cython 编写的,基于 OpenGL ES 2,支持各种输入设备并拥有丰富的部件库。使用相同的代码,可直接实现多平台应用,包括 Windows、macOS、Linux、android 和 ios。
- 所有 Kivy 部件都支持多点触控。
- 实现效果,一睹为快:
二、准备
① Python 安装
- 在 windows 上安装 Python:
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- 下载 Python 的最新版本:访问链接 Python 官网,在 Windows 操作系统上安装 Python 3.10.0,大家也可以自行选择最新版的下载。
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- 进入下一个页面后,拉到最下面,选择 Windows embeddable package (64-bit) 下载:
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- 双击下载完成的应用程序,记得一定要勾选 ADD Python 3.7 to PATH,否则 cmd 无法运行 Python,然后选择 Install Now 进行安装,默认会安装 pip,而且将安装到 C 盘(推荐)。如果希望换一个盘安装,可以点击 Customize installation 在里面选择其他的盘。
- 在 macOS 上安装 Python:
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- 其实 macOS 上是默认安装了 Python 的,只不过版本是 Python2.7,其相对于现在的 Python 3 缺少了很多特性,而且速度也比 Python 3 慢,因此还是建议大家装 Python 3。
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- 同样地,下载 Python 的最新版本,访问链接:Python 官网,在 macOS 操作系统上安装 Python 3.7.4,大家也可以自行选择最新版的下载。
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- 进入下一个页面后,拉到最下面,选择 macOS 64-bit universal2 installer 下载:
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- 下载完成后得到一个 pkg 文件,双击打开,按照指示步骤进行安装即可。
② 安装依赖
- 请选择以下任一种方式输入命令安装依赖:
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- Windows 环境打开 Cmd (开始-运行-CMD);
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- MacOS 环境打开 Terminal (command + 空格输入 Terminal);
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- 如果用的是 VSCode 编辑器或 Pycharm,可以直接使用界面下方的 Terminal:
pip install kivy[base] kivy_examples
三、简单使用 Kivy
- 首先,简单介绍 Kivy 的基本使用,为游戏创建一个目录和一个名为 main.py 的文件:
# main.py
from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget
class PongGame(Widget):
pass
class PongApp(App):
def build(self):
return PongGame()
if __name__ == '__main__':
PongApp().run()
- 在命令行中输入 python main.py 运行该应用程序,它应该只显示一个黑色的窗口。因此我们所做的只是创建一个非常简单的 Kivy 应用程序,它创建了一个 PongGame Widget 类的实例,并将其作为应用程序用户界面的根元素返回。
- 在这一点上应该把它想象成一个 Widget 的分层树,Kivy 将这个 Widget 放在默认的窗口中。在下一步,我们将通过定义 PongGame 小部件的外观来绘制 Pong 的背景和游戏分数。
四、Kivy - 添加简单图形
- 我们将使用一个 .kv 文件来定义 PongGame 类的外观,由于应用程序类被称为 PongApp,可以简单地在同一目录下创建一个名为 pong.kv 的文件,当应用程序运行时将会自动加载。
- 因此,为了定义游戏的外观,创建一个名为 pong.kv 的新文件并添加以下内容:
#:kivy 1.0.9
<PongGame>:
canvas:
Rectangle:
pos: self.center_x - 5, 0
size: 10, self.height
Label:
font_size: 70
center_x: root.width / 4
top: root.top - 50
text: "0"
Label:
font_size: 70
center_x: root.width * 3 / 4
top: root.top - 50
text: "0"
- 注意一个常见错误:kv文件的名称,例如 pong.kv,必须与应用程序的名称一致,例如 PongApp(Ap p结尾之前的部分)。
- 如果现在运行这个应用程序,应该看到中间有一个竖条,还有两个零,那里将显示玩家的分数,如下所示:
- 可以看到,在第一行有:
#:kivy 1.0.9
- 每个 kv 文件都需要第一行,它应该以 #:kivy 及一个空格开头,然后是它要使用的 Kivy 版本(因此 Kivy 可以确保您至少拥有所需的版本,或者稍后处理向后兼容性)。
- 再往下看 kv 文件里定义了三个元素,一个 canvas 和两个 label:
-
- 先说说两个 label,它们代表的是左右两个数字,设定了 font_size(字体大小), center_x(中心位置), top(离顶部距离),text(文本),此外可以看到 root.width 和 root.top 的使用,这样写的好处是能跟跟随窗口宽度和高度的变化而变化。
-
- 另一个元素 canvas,它的下面定义了 Rectangle 参数,意思是向画布添加一个矩形,将矩形的 pos 设置为小部件水平中心左侧 5 个像素,y 设置为 0,这就定义了矩形的显示位置。
- 矩形的大小 size 设置为宽度为 10 像素,高度为小部件的高度,像这样定义图形的好处是,当值表达式中使用的任何小部件的属性发生变化时,渲染的矩形将自动更新。
五、Kivy - 增加乒乓球球体
- 现在有了一个基本的乒乓球场(虽然很简陋),但我们仍然需要球拍和一个球来打球。从球开始,添加一个新的 PongBall 类来创建一个小部件,它将成为我们的球并使它弹跳起来。
- PongBall 类:
class PongBall(Widget):
# velocity of the ball on x and y axis
velocity_x = NumericProperty(0)
velocity_y = NumericProperty(0)
# referencelist property so we can use ball.velocity as
# a shorthand, just like e.g. w.pos for w.x and w.y
velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y)
# ``move`` function will move the ball one step. This
# will be called in equal intervals to animate the ball
def move(self):
self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos
- 白球的 kv 配置如下:
<PongBall>:
size: 50, 50
canvas:
Ellipse:
pos: self.pos
size: self.size
- 为了使这一切顺利进行,还必须为球体增加所用的 Property 属性类,如下,是这一步更新后的 python 代码和 kv 文件:
from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget
from kivy.properties import NumericProperty, ReferenceListProperty
from kivy.vector import Vector
class PongBall(Widget):
velocity_x = NumericProperty(0)
velocity_y = NumericProperty(0)
velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y)
def move(self):
self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos
class PongGame(Widget):
pass
class PongApp(App):
def build(self):
return PongGame()
if __name__ == '__main__':
PongApp().run()
- kv 文件如下:
#:kivy 1.0.9
<PongBall>:
size: 50, 50
canvas:
Ellipse:
pos: self.pos
size: self.size
<PongGame>:
canvas:
Rectangle:
pos: self.center_x - 5, 0
size: 10, self.height
Label:
font_size: 70
center_x: root.width / 4
top: root.top - 50
text: "0"
Label:
font_size: 70
center_x: root.width * 3 / 4
top: root.top - 50
text: "0"
PongBall:
center: self.parent.center
六、Kivy - 增加乒乓球体运动
- 现在我们的目的是让这个球动起来,因此必须定期调用 move 函数让它动起来。使用 Kivy 提供的 Clock 函数可以轻易地做到这一点:
Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)
- 这一行将导致游戏对象的更新函数每秒被调用 60 次。
- 不过还有一个问题,想确保 PongBall 的移动函数被定期调用,但是在代码中没有任何对球对象的引用,因为只是通过 kv 文件在 PongGame 类的 kv 规则中添加了它。
- 由于要做的不仅仅是移动球(比如把球从墙上弹下来,然后再弹到球员的球拍上),我们可能需要为 PongGame 类建立一个更新方法:
class PongGame(Widget):
def update(self, dt):
# call ball.move and other stuff
pass
class PongApp(App):
def build(self):
game = PongGame()
Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)
return game
- 然而,这仍然不能改变我们没有对 kv 规则所创建的 PongBall 进行操作的这一事实。为了解决这个问题,可以给 PongGame 类添加一个 ObjectProperty,并将其与 kv 规则中创建的 widget 挂钩。
- 一旦这样做了,就可以很容易地在更新方法中引用球的属性,甚至可以让它从边缘弹起:
class PongGame(Widget):
ball = ObjectProperty(None)
def update(self, dt):
self.ball.move()
# bounce off top and bottom
if (self.ball.y < 0) or (self.ball.top > self.height):
self.ball.velocity_y *= -1
# bounce off left and right
if (self.ball.x < 0) or (self.ball.right > self.width):
self.ball.velocity_x *= -1
- 在 kv 文件中将其与代码中设定的 id: ball 映射起来:
<PongGame>:
ball: pong_ball
# ... (canvas and Labels)
PongBall:
id: pong_ball
center: self.parent.center
七、Kivy - 球拍移动事件
- 现在,球正在弹来弹去,唯一缺少的是可移动的球拍和对分数的跟踪。这里不会再去讨论创建类和 kv 规则的所有细节,因为这些概念已经在前面的步骤中涵盖了。
- 相反,把重点放在如何响应用户的输入而移动球拍上,在 Kivy 中,小部件可以通过实现 on_touch_down、on_touch_move 和 on_touch_up 方法对输入做出反应。默认情况下,Widget 类实现这些方法时,只是在其子部件上调用相应的方法来传递事件,直到其中一个子部件返回 True。
- 乒乓运动是非常简单的,球拍只需要向上和向下移动。事实上,它是如此简单,甚至不需要让球员小部件自己处理事件,只需为 PongGame 类实现 on_touch_move 函数:
def on_touch_move(self, touch):
if touch.x < self.width/3:
self.player1.center_y = touch.y
if touch.x > self.width - self.width/3:
self.player2.center_y = touch.y
- 我们将在 NumericProperty 中保留每个球员的分数,PongGame 的分数标签通过改变 NumericProperty score 来保持更新,这反过来又会更新 PongGame 的子标签文本属性。
- 这是如何实现的?因为 Kivy 属性会自动绑定到其对应的kv文件中的任何引用。当球从两侧逃出时,我们将通过 PongGame 类中的更新方法来更新分数并再次发球。
- PongPaddle 类也实现了一个 bounce_ball 方法,这样球就会根据它击中球拍的位置而产生不同方向的弹跳,非常有意思。下面是 PongPaddle 类的代码:
class PongPaddle(Widget):
score = NumericProperty(0)
def bounce_ball(self, ball):
if self.collide_widget(ball):
speedup = 1.1
offset = 0.02 * Vector(0, ball.center_y-self.center_y)
ball.velocity = speedup * (offset - ball.velocity)
- 结果如下:
- 到这一步,基本就完成了整个乒乓球游戏的制作。如何,你心动了吗?
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