IIPP迷你项目“Stopwatch: The Game”

Posted 2022-11-25 悠望南山2016

0 本周项目说明

这一次博客是Coursera的IIPP课程第三周迷你项目的实现，基础要求是做一个秒表，能start能stop能reset，更高的要求是在此秒表的基础上完成两个小游戏，但是鉴于第二个小游戏牵扯到“按下键盘的某一个键则frame会立即反应”，而这一步怎么实现课程还没讲，所以本次博客暂且先不实现这个小游戏，单纯实现靠button控制的秒表，以及第一个小游戏。

1 canvas简介

为了方便后续过程中我自己的查阅，我将canvas整理如下。本文内容除过参考Coursera的视频之外，还有simpleguics2pygame — canvas，但是个人感觉这个说明文档写得不够好，不如CodeSculptor中带的那个清晰，但是Google不是被墙了么无法方便地登入CodeSculptor，所以只能结合视频和这个文档来写程序了。

Joe老师在视频中打开的CodeSculptor的canvas说明书界面如下，我感觉真是一目了然……

简单来说就是canvas这个类所提供的成员函数能够完成以下功能：

（1）写字（canvas.draw_text）；

（2）画直线（canvas.draw_line）；

（3）画折线（canvas.draw_polyline）；

（4）画闭合多边形（canvas.draw_polygon）；

（5）画圆（canvas.draw_circle）；

（6）载入外部图像（canvas.draw_image）。

而具体每个成员函数里面填写什么样的参数，就得查阅 simpleguics2pygame — canvas 了，虽然这个文档怎么用这些函数说的不清不楚，但是查个参数还是可以的。

这里我给出一段用于实验的代码，里面包含了上述canvas类中所有成员函数（除了canvas.draw_image），为了方便显示各成员函数的效果，我用不同颜色对这些形状予以绘制。

import SimpleGUICS2Pygame.simpleguics2pygame as simplegui

### event handler ### 
def draw(canvas):
    canvas.draw_text("Hello!",[100,100],24,"Red") # 文本
    canvas.draw_line([3,3],[20,40],3,"White") # 直线
    canvas.draw_polyline([(50,80),(60,10),(40,44)],3,"Green") # 折线
    canvas.draw_polygon([(80,80),(110,120),(120,160)],3,"Blue") # 闭合图形
    canvas.draw_circle([60,60],40,3,"Yellow") # 画圆

### create a frame ###
frame = simplegui.create_frame("Stopwatch: the game",200,200) # 200*200为画布大小

### register event handlers ###
frame.set_draw_handler(draw)

### start frame ###
frame.start()

其基本过程大致描述如下：在启动frame的一刻，画布也随之启动，于是与画布相挂钩的回调函数draw()将被调用。在draw()函数中设定画什么，在画布上也就相应显示什么。最终画布上的显示如下：

至于canvas.draw_image，目测是后面的迷你项目会讲到的，这里我还暂时不知道怎么使用它载入图像，先放着不管。

2 timers简介

timer是本次小项目中关键环节之二，时间的变化正是由它产生的。

具体的用法还是看Scott老师打开的CodeSculptor说明书吧：

可以发现创建timer的时候需要给出两个参数，一个是时间间隔——也就是每隔多长时间调用一次回调函数timer_handler；另一个则是等待被调用的回调函数。

同时，如果要使用timer，除过创建它之外还需要开启它，方法是在启动frame之前先启动timer，即timer.start()。这里有点像单片机里的定时计数器，需要开启定时器才能运作，否则定时器是不工作的，就像开关被关掉了一样。

下面我给出在canva上不断更新当前秒数的代码：

import SimpleGUICS2Pygame.simpleguics2pygame as simplegui

### global variable ###
message = "0"
interval = 1000

### event handler ### 
def draw(canvas): # canva的回调函数
    canvas.draw_text( message,[100,100],24,"Red")

def tick(): # timer的回调函数
    global message
    num = int(message)
    num += 1
    message = str(num)

### create a frame ###
frame = simplegui.create_frame("Stopwatch: the game",200,200) # 200*200为画布大小

### register event handlers ###
frame.set_draw_handler(draw)
timer = simplegui.create_timer(interval,tick)

### start frame ###
timer.start()
frame.start()

大概意思就是说每隔interval（1秒钟）时长，就会调用一次timer的回调函数tick。回调函数tick负责改变message的值，然后画布就可以利用其超快自我刷新机制自动更新了。

到此为止一个秒表的雏形就打得差不多了，下面要做的工作就是进一步细化，以及加上“开始”“停止”以及“复位”按钮。

3 普通秒表

这一次的秒表只能实现“按start开启”“按stop暂停”以及“按reset复位”的功能，不添加游戏。

其基本思想就是把A:BC.D中的A、B、C、D当成四个int变量来处理，然后再转成字符串进行拼接，拼接结果就是message。这点似乎和Joe老师提示的不同，不过我觉得这样比较省事。

然后那三个按钮所对应的回调函数start、stop、reset各司其职，往里面填写功能就行了。

代码如下：

import SimpleGUICS2Pygame.simpleguics2pygame as simplegui

### global variable ###
message = "0:00.0"
interval = 100
A = 0
B = 0
C = 0
D = 0

### helper function ###
def format():
    global A,B,C,D
    global message
    message = str(A) + ":" + str(B) + str(C)+ "." + str(D)

### event handler ### 
def draw(canvas): # canva 的回调函数
    canvas.draw_text( message,[60,100],30,"White")

def tick(): # timer 的回调函数
    global A,B,C,D
    if D < 9:
        D += 1
    else:
        D = 0
        if C < 9:
            C += 1
        else:
            C = 0
            if B < 5:
                B += 1
            else:
                B = 0
                if A < 9:
                    A += 1
                else:
                    A = 0
    format()

def start():
    timer.start()

def stop():
    timer.stop()

def reset():
    global message
    timer.stop()
    message = "0:00.0"

### create a frame ###
frame = simplegui.create_frame("Stopwatch: the game",200,200) # 200*200为画布大小

### register event handlers ###
frame.set_draw_handler(draw)
timer = simplegui.create_timer(interval,tick)
frame.add_button("start", start, width=100)
frame.add_button("stop", stop, width=100)
frame.add_button("reset", reset, width=100)

### start frame ###
frame.start()

4 能玩stop游戏的秒表

首先对于这个游戏进行一些必要说明：

（1）这里的秒表是精确到秒的小数点后一位的，也就是D。D每个100毫秒增加1，游戏的规则就是如果说我们刚好在D=0的时候点下了stop键，则分数+1。鉴于此，在画图板右上角设定了红色的“stop/chance”，其中stop记录“成功在D=0时按下stop的次数”，而chance记录“不论成功失败，我总共点了多少次stop”。

（2）同时还规定，在秒表停止（暂停或复位）的时候，再点stop是不进入累计的，因此根据这一点需要设定一个全局变量timer_on，如果定时器是开着的则为True，是关着的则为False，规定在timer_on变量为False的时候不论是stop还是chance都不进行累计。

（3）每一次timer.start()之后，立刻把timer_on置为True，每一次timer.stop()之后，立刻把timer_on置为False。这就是为什么在stop按钮的回调函数中要先写“判断stop/chance”的代码，然后再timer.stop()，因为判断的时候务必得保证定时器是跑着的。

该程序的代码如下所示：

import SimpleGUICS2Pygame.simpleguics2pygame as simplegui

### global variable ###
message = "0:00.0"
game_chance = 0
game_stop = 0
timer_on = False
interval = 100
A = 0
B = 0
C = 0
D = 0

### helper function ###
def format():
    global A,B,C,D
    global message
    message = str(A) + ":" + str(B) + str(C)+ "." + str(D)

### event handler ### 
def draw(canvas): # canva 的回调函数
    global game_stop,game_chance
    game = str(game_stop) + "/" + str(game_chance)
    canvas.draw_text( message, [60,100], 30, "White")
    canvas.draw_text( game, [150,30], 30, "Red")

def tick(): # timer 的回调函数
    global A,B,C,D
    if D < 9:
        D += 1
    else:
        D = 0
        if C < 9:
            C += 1
        else:
            C = 0
            if B < 5:
                B += 1
            else:
                B = 0
                if A < 9:
                    A += 1
                else:
                    A = 0
    format()

def start():
    global timer_on    
    timer.start()
    timer_on = True

def stop():
    global timer_on
    global game_chance,game_stop
    global D
    if (timer_on == True):
        game_chance += 1
        if (D == 0):
            game_stop += 1
    timer.stop()
    timer_on = False

def reset():
    global timer_on
    global game_chance,game_stop
    global message
    timer.stop()
    timer_on = False
    message = "0:00.0"
    game_chance = 0
    game_stop = 0


### create a frame ###
frame = simplegui.create_frame("Stopwatch: the game",200,200) # 200*200为画布大小

### register event handlers ###
frame.set_draw_handler(draw)
timer = simplegui.create_timer(interval,tick)
frame.add_button("start", start, width=100)
frame.add_button("stop", stop, width=100)
frame.add_button("reset", reset, width=100)

### start frame ###
frame.start()

最终的界面如下：

这是五次里有两次成功点中整秒数（即D=0）时所得的结果。

2016.6.9

by 悠望南山