实验四 Python综合实践 20213328陈瑾凯
课程:《Python程序设计》
班级: 2133
姓名: 陈瑾凯
学号: 20213328
实验教师:王志强
实验日期:2022年5月28日必修/选修: 公选课
一.实验内容
(Python综合应用:爬虫、数据处理、可视化、机器学习、神经网络、游戏、网络安全等。)
通过python程序制作一个小游戏——俄罗斯方块,并在华为云ESC上运行。
二. 实验过程及结果
2.1.代码如下:
import tkinter as tk # 导入包,并取名为tk from tkinter import messagebox # 调用tkinter库里面的messagebox import random # 导入随机库 R = 20 # 行数 C = 12 # 列数 cell_size = 30 # 定义一个小方格的长度 height = R * cell_size # 高度 width = C * cell_size # 宽度 FPS = 300 # 设置页面刷新的间隔 # 创建字典,存放俄罗斯方块形状的对应坐标 SHAPES = { "Z": [(-1, -1), (0, -1), (0, 0), (1, 0)], "O": [(-1, -1), (0, -1), (-1, 0), (0, 0)], "S": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (1, -1)], "T": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (1, 0)], "I": [(0, 1), (0, 0), (0, -1), (0, -2)], "L": [(-1, 0), (0, 0), (-1, -1), (-1, -2)], "J": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (0, -2)] } # 创建字典,存放不同俄罗斯方块对应的不同颜色 SHAPESCOLOR = { "O": "blue", "Z": "Cyan", "S": "red", "T": "yellow", "I": "green", "L": "purple", "J": "orange", } def draw_cell_by_cr(canvas, c, r, color="#CCCCCC"): # 在画板上绘制单个俄罗斯方块的函数 # 确定坐标 x0 = c * cell_size y0 = r * cell_size x1 = x0 + cell_size y1 = y0 + cell_size canvas.create_rectangle(x0, y0, x1, y1, fill=color, outline="white", width=2) # 在指定位置绘制矩形,填充颜色,并且设置边框的宽度、颜色 def draw_board(canvas, block_list): # 在画板上绘制所有空白方块的函数 for ri in range(R): # 遍所有历行 for ci in range(C): # 遍历每一行中的每一列 cell_type = block_list[ri][ci] # 取出当前位置对应的值 if cell_type: # 如果有俄罗斯方块,按俄罗斯方块颜色绘制 draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri, SHAPESCOLOR[cell_type]) else: # 如果无俄罗斯方块,则按默认颜色绘制 draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri) # 所有闲置方格均设置默认颜色为背景 def draw_cells(canvas, c, r, cell_list, color="#CCCCCC"): # 绘制指定形状和颜色的俄罗斯方块的函数 for i in cell_list: # 计算每个方块的实际坐标 cell_c, cell_r = i ci = cell_c + c ri = cell_r + r if 0 <= c < C and 0 <= r < R: # 判断该方块位置是否在画板内 draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri, color) win = tk.Tk() # 建立一个新窗口 canvas = tk.Canvas(win, width=width, height=height) # 绘制画布 canvas.pack() # 放置画布 block_list = [] # 创建列表,用来记录已固定的俄罗斯方块 for i in range(R): # 制作一个R行C列的二维列表 i_row = ['' for j in range(C)] block_list.append(i_row) draw_board(canvas, block_list) def draw_block_move(canvas, block, direction=[0, 0]): # 绘制指定方向移动后的俄罗斯方块的函数 shape_type = block['kind'] c, r = block['cr'] cell_list = block['cell_list'] # 移动前,先清除原有位置绘制的俄罗斯方块,也就是用背景色绘制原有的俄罗斯方块 draw_cells(canvas, c, r, cell_list) dc, dr = direction new_c, new_r = c + dc, r + dr block['cr'] = [new_c, new_r] # 在新位置绘制新的俄罗斯方块 draw_cells(canvas, new_c, new_r, cell_list, SHAPESCOLOR[shape_type]) def generate_new_block(): # 随机生成新的俄罗斯方块的函数 kind = random.choice(list(SHAPES.keys())) # 随机选择俄罗斯方块类型 cr = [C // 2, 0] new_block = { "kind": kind, "cell_list": SHAPES[kind], "cr": cr } return new_block # 返回新生成的俄罗斯方块对象 def check_move(block, direction=[0, 0]): # 判断俄罗斯方块是否可以向指定位置移动的函数 cc, cr = block['cr'] # 当前俄罗斯方块对象的位置 cell_list = block['cell_list'] # 相对自身的位置列表 for cell in cell_list: cell_c, cell_r = cell c = cell_c + cc + direction[0] r = cell_r + cr + direction[1] if c < 0 or c >= C or r >= R: # 判断俄罗斯方块移动后是是否会越界 return False # 返回值为假 if r >= 0 and block_list[r][c]: return False # 返回值为假 return True # 返回值为真 def save_block_to_list(block): # 将无法移动的俄罗斯方块记录下来的函数 shape_type = block['kind'] cc, cr = block['cr'] cell_list = block['cell_list'] for cell in cell_list: cell_c, cell_r = cell c = cell_c + cc r = cell_r + cr block_list[r][c] = shape_type def horizontal_move_block(event): # 控制俄罗斯方块左右移动的函数 direction = [0, 0] # 接收判断键盘输入的命令 if event.keysym == 'Left': # 是否向左 direction = [-1, 0] elif event.keysym == 'Right': # 是否向右 direction = [1, 0] else: # 无指令 return global current_block # 获取当前的俄罗斯方块对象 if current_block is not None and check_move(current_block, direction): # 判断是否为空且能否移动 draw_block_move(canvas, current_block, direction) # 移动绘制这个俄罗斯方块 def rotate_block(event): # 让俄罗斯方块旋转的函数 global current_block # 获取当前俄罗斯方块 if current_block is None: # 判断是否为空 return cell_list = current_block['cell_list'] rotate_list = [] for cell in cell_list: # 对该俄罗斯方块的所有方格进行旋转变换 cell_c, cell_r = cell rotate_cell = [cell_r, -cell_c] rotate_list.append(rotate_cell) # 生成一个旋转后的俄罗斯方块对象 block_after_rotate = { 'kind': current_block['kind'], # 对应俄罗斯方块的类型 'cell_list': rotate_list, 'cr': current_block['cr'] } if check_move(block_after_rotate): # 判断旋转后的俄罗斯方块能否移动 cc, cr = current_block['cr'] draw_cells(canvas, cc, cr, current_block['cell_list']) # 清楚旧的俄罗斯方块 draw_cells(canvas, cc, cr, rotate_list, SHAPESCOLOR[current_block['kind']]) # 绘制新的俄罗斯方块 current_block = block_after_rotate # 更改变量 def check_row_complete(row): for cell in row: if cell == '': return False return True score = 0 # 给成绩变量赋初值 win.title("SCORES: %s" % score) # 在标题上显示分数 def check_and_clear(): # 检查并且清楚排满的行的函数 has_complete_row = False for ri in range(len(block_list)): if check_row_complete(block_list[ri]): # 判断有没有可以删除的行 has_complete_row = True if ri > 0: # 判断是否为第一行 for cur_ri in range(ri, 0, -1): # 从下往上遍历,让当前行等于上一行 block_list[cur_ri] = block_list[cur_ri - 1][:] block_list[0] = ['' for j in range(C)] else: # 如果为第一行,建立一个空行 block_list[ri] = ['' for j in range(C)] global score # 读取分数 score += 10 # 加分 if has_complete_row: # 判断是否有清楚的行,有的话加分 draw_board(canvas, block_list) win.title("SCORES: %s" % score) def land(event): # 让俄罗斯方块立即着陆的函数 global current_block # 获取当前俄罗斯方块 if current_block is None: # 判断是否为空 return cell_list = current_block['cell_list'] cc, cr = current_block['cr'] min_height = R for cell in cell_list: cell_c, cell_r = cell c, r = cell_c + cc, cell_r + cr if block_list[r][c]: # 判断是否冲突 return h = 0 for ri in range(r + 1, R): # 遍历该指令的方格 if block_list[ri][c]: # 判断下面是否有固定的物体 break # 如果有,跳出循环 else: # 如果没有 h = h + 1 # 行数加一 if h < min_height: # 判断大小 min_height = h # 更新最小值 down = [0, min_height] if check_move(current_block, down): # 判断是否能移动 draw_block_move(canvas, current_block, down) def game_loop(): win.update() global current_block # 引入全局变量 if current_block is None: # 判断是否存在 new_block = generate_new_block() # 新生成一个俄罗斯方块 draw_block_move(canvas, new_block) # 移动俄罗斯方块 current_block = new_block # 当前俄罗斯方块对象为新生成的俄罗斯方块 if not check_move(current_block, [0, 0]): # 判断能否继续向下生成俄罗斯方块 messagebox.showinfo("Game Over!", "Your Score is %s" % score) # 跳出弹窗,游戏结束 win.destroy() return else: if check_move(current_block, [0, 1]): # 判断能否继续向下移动 draw_block_move(canvas, current_block, [0, 1]) # 直接向下移动俄罗斯方块 else: save_block_to_list(current_block) # 将不能移动的俄罗斯方块存入列表 current_block = None check_and_clear() win.after(FPS, game_loop) canvas.focus_set() # 聚焦到canvas画板对象上 # 绑定方向键 canvas.bind("<KeyPress-Left>", horizontal_move_block) canvas.bind("<KeyPress-Right>", horizontal_move_block) canvas.bind("<KeyPress-Up>", rotate_block) canvas.bind("<KeyPress-Down>", land) current_block = None # 定义初始值为none game_loop() # 调用函数,定时刷新页面 win.mainloop() # 维持窗口
2.2实验时的具体过程
1.定义各参数,创建字典并存放代表俄罗斯方块形状的对应坐标,不同俄罗斯方块对应的不同颜色。
import tkinter as tk # 导入包,并取名为tk
from tkinter import messagebox # 调用tkinter库里面的messagebox
import random # 导入随机库
R = 20 # 行数
C = 12 # 列数
cell_size = 30 # 定义一个小方格的长度
height = R * cell_size # 高度
width = C * cell_size # 宽度
FPS = 300 # 设置页面刷新的间隔
# 创建字典,存放俄罗斯方块形状的对应坐标
SHAPES = {
"Z": [(-1, -1), (0, -1), (0, 0), (1, 0)],
"O": [(-1, -1), (0, -1), (-1, 0), (0, 0)],
"S": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (1, -1)],
"T": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (1, 0)],
"I": [(0, 1), (0, 0), (0, -1), (0, -2)],
"L": [(-1, 0), (0, 0), (-1, -1), (-1, -2)],
"J": [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (0, -2)]
}
# 创建字典,存放不同俄罗斯方块对应的不同颜色
SHAPESCOLOR = {
"O": "blue",
"Z": "Cyan",
"S": "red",
"T": "yellow",
"I": "green",
"L": "purple",
"J": "orange",
}
2.在画板上绘制俄罗斯方块的函数,填充颜色,设置边框宽度与颜色,绘制空白方块函数,绘制指定形状和颜色的俄罗斯方块函数,并通过判断验证方块位置。
def draw_cell_by_cr(canvas, c, r, color="#CCCCCC"): # 在画板上绘制单个俄罗斯方块的函数
# 确定坐标
x0 = c * cell_size
y0 = r * cell_size
x1 = x0 + cell_size
y1 = y0 + cell_size
canvas.create_rectangle(x0, y0, x1, y1, fill=color, outline="white", width=2) # 在指定位置绘制矩形,填充颜色,并且设置边框的宽度、颜色
def draw_board(canvas, block_list): # 在画板上绘制所有空白方块的函数
for ri in range(R): # 遍所有历行
for ci in range(C): # 遍历每一行中的每一列
cell_type = block_list[ri][ci] # 取出当前位置对应的值
if cell_type: # 如果有俄罗斯方块,按俄罗斯方块颜色绘制
draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri, SHAPESCOLOR[cell_type])
else: # 如果无俄罗斯方块,则按默认颜色绘制
draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri) # 所有闲置方格均设置默认颜色为背景
def draw_cells(canvas, c, r, cell_list, color="#CCCCCC"): # 绘制指定形状和颜色的俄罗斯方块的函数
for i in cell_list: # 计算每个方块的实际坐标
cell_c, cell_r = i
ci = cell_c + c
ri = cell_r + r
if 0 <= c < C and 0 <= r < R: # 判断该方块位置是否在画板内
draw_cell_by_cr(canvas, ci, ri, color)
win = tk.Tk() # 建立一个新窗口
canvas = tk.Canvas(win, width=width, height=height) # 绘制画布
canvas.pack() # 放置画布
block_list = [] # 创建列表,用来记录已固定的俄罗斯方块
for i in range(R): # 制作一个R行C列的二维列表
i_row = ['' for j in range(C)]
block_list.append(i_row)
draw_board(canvas, block_list)
def draw_block_move(canvas, block, direction=[0, 0]): # 绘制指定方向移动后的俄罗斯方块的函数
shape_type = block['kind']
c, r = block['cr']
cell_list = block['cell_list']
# 移动前,先清除原有位置绘制的俄罗斯方块,也就是用背景色绘制原有的俄罗斯方块
draw_cells(canvas, c, r, cell_list)
dc, dr = direction
new_c, new_r = c + dc, r + dr
block['cr'] = [new_c, new_r]
# 在新位置绘制新的俄罗斯方块
draw_cells(canvas, new_c, new_r, cell_list, SHAPESCOLOR[shape_type])
3.设置俄罗斯方块函数——生成新的俄罗斯方块,俄罗斯方块朝指定位置移动,俄罗斯方块是否越界,将无法移动的俄罗斯方块记录下来的函数。
def generate_new_block(): # 随机生成新的俄罗斯方块的函数
kind = random.choice(list(SHAPES.keys())) # 随机选择俄罗斯方块类型
cr = [C // 2, 0]
new_block = {
"kind": kind,
"cell_list": SHAPES[kind],
"cr": cr
}
return new_block # 返回新生成的俄罗斯方块对象
def check_move(block, direction=[0, 0]): # 判断俄罗斯方块是否可以向指定位置移动的函数
cc, cr = block['cr'] # 当前俄罗斯方块对象的位置
cell_list = block['cell_list'] # 相对自身的位置列表
for cell in cell_list:
cell_c, cell_r = cell
c = cell_c + cc + direction[0]
r = cell_r + cr + direction[1]
if c < 0 or c >= C or r >= R: # 判断俄罗斯方块移动后是是否会越界
return False # 返回值为假
if r >= 0 and block_list[r][c]:
return False # 返回值为假
return True # 返回值为真
def save_block_to_list(block): # 将无法移动的俄罗斯方块记录下来的函数
shape_type = block['kind']
cc, cr = block['cr']
cell_list = block['cell_list']
for cell in cell_list:
cell_c, cell_r = cell
c = cell_c + cc
r = cell_r + cr
block_list[r][c] = shape_type
4.控制俄罗斯方块左右移动的函数,让俄罗斯方块旋转的函数等
def horizontal_move_block(event): # 控制俄罗斯方块左右移动的函数
direction = [0, 0]
# 接收判断键盘输入的命令
if event.keysym == 'Left': # 是否向左
direction = [-1, 0]
elif event.keysym == 'Right': # 是否向右
direction = [1, 0]
else: # 无指令
return
global current_block # 获取当前的俄罗斯方块对象
if current_block is not None and check_move(current_block, direction): # 判断是否为空且能否移动
draw_block_move(canvas, current_block, direction) # 移动绘制这个俄罗斯方块
def rotate_block(event): # 让俄罗斯方块旋转的函数
global current_block # 获取当前俄罗斯方块
if current_block is None: # 判断是否为空
return
cell_list = current_block['cell_list']
rotate_list = []
for cell in cell_list: # 对该俄罗斯方块的所有方格进行旋转变换
cell_c, cell_r = cell
rotate_cell = [cell_r, -cell_c]
rotate_list.append(rotate_cell)
# 生成一个旋转后的俄罗斯方块对象
block_after_rotate = {
'kind': current_block['kind'], # 对应俄罗斯方块的类型
'cell_list': rotate_list,
'cr': current_block['cr']
}
if check_move(block_after_rotate): # 判断旋转后的俄罗斯方块能否移动
cc, cr = current_block['cr']
draw_cells(canvas, cc, cr, current_block['cell_list']) # 清楚旧的俄罗斯方块
draw_cells(canvas, cc, cr, rotate_list, SHAPESCOLOR[current_block['kind']]) # 绘制新的俄罗斯方块
current_block = block_after_rotate # 更改变量
def check_row_complete(row):
for cell in row:
if cell == '':
return False
return True
score = 0 # 给成绩变量赋初值
win.title("SCORES: %s" % score) # 在标题上显示分数
def check_and_clear(): # 检查并且清楚排满的行的函数
has_complete_row = False
for ri in range(len(block_list)):
if check_row_complete(block_list[ri]): # 判断有没有可以删除的行
has_complete_row = True
if ri > 0: # 判断是否为第一行
for cur_ri in range(ri, 0, -1): # 从下往上遍历,让当前行等于上一行
block_list[cur_ri] = block_list[cur_ri - 1][:]
block_list[0] = ['' for j in range(C)]
else: # 如果为第一行,建立一个空行
block_list[ri] = ['' for j in range(C)]
global score # 读取分数
score += 10 # 加分
if has_complete_row: # 判断是否有清楚的行,有的话加分
draw_board(canvas, block_list)
win.title("SCORES: %s" % score)
def land(event): # 让俄罗斯方块立即着陆的函数
global current_block # 获取当前俄罗斯方块
if current_block is None: # 判断是否为空
return
cell_list = current_block['cell_list']
cc, cr = current_block['cr']
min_height = R
for cell in cell_list:
cell_c, cell_r = cell
c, r = cell_c + cc, cell_r + cr
if block_list[r][c]: # 判断是否冲突
return
h = 0
for ri in range(r + 1, R): # 遍历该指令的方格
if block_list[ri][c]: # 判断下面是否有固定的物体
break # 如果有,跳出循环
else: # 如果没有
h = h + 1 # 行数加一
if h < min_height: # 判断大小
min_height = h # 更新最小值
down = [0, min_height]
if check_move(current_block, down): # 判断是否能移动
draw_block_move(canvas, current_block, down)
def game_loop():
win.update()
global current_block # 引入全局变量
if current_block is None: # 判断是否存在
new_block = generate_new_block() # 新生成一个俄罗斯方块
draw_block_move(canvas, new_block) # 移动俄罗斯方块
current_block = new_block # 当前俄罗斯方块对象为新生成的俄罗斯方块
if not check_move(current_block, [0, 0]): # 判断能否继续向下生成俄罗斯方块
messagebox.showinfo("Game Over!", "Your Score is %s" % score) # 跳出弹窗,游戏结束
win.destroy()
return
else:
if check_move(current_block, [0, 1]): # 判断能否继续向下移动
draw_block_move(canvas, current_block, [0, 1]) # 直接向下移动俄罗斯方块
else:
save_block_to_list(current_block) # 将不能移动的俄罗斯方块存入列表
current_block = None
check_and_clear()
win.after(FPS, game_loop)
canvas.focus_set() # 聚焦到canvas画板对象上
# 绑定方向键
canvas.bind("<KeyPress-Left>", horizontal_move_block)
canvas.bind("<KeyPress-Right>", horizontal_move_block)
canvas.bind("<KeyPress-Up>", rotate_block)
canvas.bind("<KeyPress-Down>", land)
current_block = None # 定义初始值为none
game_loop() # 调用函数,定时刷新页面
win.mainloop() # 维持窗口
2.3.实验结果
华为云ESC上运行结果
这里不知道为啥无法运行,就只能把在虚拟机上无法运行的图片发上来了
三.实验总结:
1.这次的实验让我明白很多代码虽然长但并不复杂,有很多重复的地方都可以借鉴。
2.在代码冗长时一定要记得撰写备注,这是一个好习惯,因为写注释不会消耗很多时间,却会让你能更好的纠错和分析代码
感想
这是python课的最后一次实验了,回忆起这长达四个月的学习时光,从最初的实验一熟悉python开发环境开始一直到如今的结课作业,
我们在有限的课时里学习了很多知识,变量赋值、运算符及其优先级、基本数据类型、循环语句、列表、元组、字典、集合、字符串与
正则表达、Python操作数据库、Python爬虫等等,在总结之前我都没有想到短短四个月能有这么多内容从我面前闪过,我开始怀疑我
上课的专注度和对知识的接受是否全面,但现在想来这一切都为时已晚,无论我是否从这节课学到本领,它都已经成为了过去,想起来
第一次上课的时候我连python书都没有就觉得好笑,我不觉得我是一个认真的学生,这次的结课作业也碰到了许许多多的难题,但也最
终被跌跌绊绊的克服了。在我看来,能遇上一位好老师是我的幸运,第一次见到老师还以为您和我们一样是学生,当时我就觉得这个老师
上课一定很生动,老师您也没有辜负我们的期待,用有趣而生动的语言解决了每一个问题,讲述了每一个知识点,就是每节课讲的都好多
根本记不过来,最后也可以希望触类旁通,带着老师教给我们的学习python的方法,去学习其他各种语言,这算是也是收获的一种吧。