20254118 2025-2026-2 《Python程序设计》实验4报告
课程：《python程序设计》
班级：2541
姓名：于欣灵
学号：20254118
实验教师：王志强
实验日期：2026年6月1日
必修/选修：必修课
1.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。
例如：编写从社交网络爬取数据，实现可视化舆情监控或者情感分析。
例如：利用公开数据集，开展图像分类、恶意软件检测等
例如：利用python库，基于ocr技术实现自动化提取图片中数据，并填入excel中。
例如：爬取天气数据，实现自动化微信提醒
例如：利用爬虫，实现自动化下载网站视频、文件等。
例如：编写小游戏：坦克大战、贪吃蛇、扫雷等等
注：在windows/linux系统上使用vim、pdb、idle、pycharm等工具编程实现。
2.实验过程及结果
一、了解跳一跳小游戏游戏规则，构思程序逻辑框架
本次基于pygame开发阶梯跳一跳小游戏，游戏核心规则为：玩家操控方块角色，在多层随机生成的平台之间向上跳跃，通过键盘左右方向键控制水平移动、上方向键控制跳跃。玩家仅能落在当前所在平台或上一级目标闪烁平台上，若误落到其他平台或掉落出屏幕外，则游戏失败；成功跳完全部10层平台即可通关胜利。
（1）配置实验开发环境
本次开发基于pycharm编译器，依赖pygame第三方游戏库。实验前期完成环境部署：在pycharm终端执行pip install pygame指令，将pygame库安装至项目虚拟环，为游戏开发提供基础运行环境。
（2）导入模块并初始化游戏环境
程序导入三大核心模块：Pygame用于图形绘制、窗口管理、按键事件监听与动画渲染；random用于随机生成平台位置、粒子特效位置、随机评价文字；sys用于程序安全退出。
通过初始化全部pygame内置模块，激活图形、字体、事件系统，保证后续所有游戏功能正常运行。
（3）创建游戏窗口与基础参数
自定义固定游戏窗口尺寸为宽480px、高720px，通过)创建主渲染窗口，设置窗口标题为“跳一跳小游戏”，确定游戏固定显示画布。
同时定义全局时钟对象，设置帧率fps=60，统一游戏运行速度，避免不同设备运行速率不一致，保证操作手感稳定。
（4）自定义游戏配色体系
基于rgb色彩规则，自定义整套游戏配色，区分背景、玩家、平台、按钮、透明遮罩等元素，提升界面美观度与层次感：
渐变天空蓝：顶部浅蓝、底部深蓝，实现渐变背景效果
主体粉色、浅粉色：用于玩家方块、普通平台、高亮目标平台
白色：文字、描边高亮
按钮常态色、悬浮高亮色：实现按钮hover放大变色效果
半透明黑色：用于ui文字底栏、暂停遮罩，提升文字可读性
（5）定义玩家物理常量
根据游戏手感调试固定物理参数，替代传统变量定义，保证游戏稳定性：
player_size=36：固定玩家方块尺寸
move_speed=5：玩家水平移动速度，空中可减速微调落点
jump_force=-15：跳跃初速度（屏幕y轴向下为正，负值实现向上跳跃）
gravity=0.75：全局重力加速度，模拟真实下落物理效果
（6）字体、镜头与全局状态配置
定义大中小三套字体，分别用于标题、分数、提示文字、按钮文字渲染；
设置镜头触发高度，实现玩家向上跳跃时镜头自动跟随上移的滚动效果；
定义全局分数、暂停状态、游戏运行状态，支撑完整游戏流程切换。
（7）封装特效与装饰类
1.粒子特效类particle：玩家成功落地时生成粉色粒子，模拟落地撞击特效，带有速度、重力、生命周期，自动消散，提升游戏动画质感。
2.背景圆点装饰类backdot：批量生成慢速下落的半透明粉色圆点，动态刷新，丰富背景视觉效果。
3.按钮交互类button：封装按钮位置、尺寸、文字，实现鼠标悬浮轻微放大、变色的动态交互效果，适配暂停、重启、退出功能。
（8）平台生成与初始化逻辑
通过reset_game()重置并初始化完整游戏场景：
1.玩家初始生成在屏幕下方初始平台位置，重置速度、重力、镜头、分数、特效数据；
2.批量生成10层阶梯式平台，每层平台宽度随机、横向位置随机，纵向固定间距排布；
3.区分当前站立平台、下一目标平台，目标平台实现闪烁白边高亮提示，引导玩家跳跃方向，降低新手操作难度。
（9）玩家运动系统设计
1.地面移动：地面状态下左右键全速移动，设置边界回弹效果，避免玩家卡死屏幕边缘；
2.空中微调：跳跃升空过程中可慢速左右微调落点，优化操作容错率；
3.跳跃机制：仅地面状态可触发跳跃，按下上方向键赋予向上初速度，配合重力实现起跳、升空、下落完整物理运动；
4.动态形变效果：起跳压缩、落地拉伸，模拟真实跳跃形变动画，提升手感真实度。
（10）精准多层碰撞检测
代码实现精细化多规则碰撞判定，区别于简单碰撞逻辑：
1.下落状态下碰撞当前平台，锁定玩家落地，重置速度、恢复站立状态；
2.成功碰撞下一高亮平台，判定跳跃成功，加分、生成粒子特效、弹出随机评价文字（perfect/nice），切换下一关卡；
3.禁止误触判定：碰撞非目标、非当前平台，直接判定游戏失败；
4.边界死亡判定：玩家掉落镜头屏幕外，判定游戏结束。
（11）镜头滚动机制
设置镜头触发阈值，当玩家跳跃至屏幕上三分之一区域时，自动向上滚动镜头，实现无限向上攀登的视觉效果，跟随玩家进度更新游戏视野。
（12）ui与动态提示系统
1.左上角实时显示关卡进度（1-10）与当前得分，搭配半透明黑底，清晰醒目；
2.右上角常驻操作提示：移动、跳跃按键说明；
3.跳跃成功弹出上浮渐隐文字评价，自动向上漂移、透明度递减消失；
4.右上角内置暂停按钮，支持随时暂停/继续游戏。
（13）程序安全退出
游戏窗口关闭事件触发后，执行pygame.quit()与sys.exit()，安全释放pygame资源、终止程序进程，避免后台残留运行。
（14）完整源代码
点击查看代码
import pygame
import random
import sys
# 初始化pygame
pygame.init()
# 窗口尺寸
WIDTH, HEIGHT = 480, 720
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("跳一跳小游戏")
# 配色
MAIN_BLUE_TOP = (80, 160, 255)
MAIN_BLUE_BOTTOM = (120, 190, 255)
MAIN_PINK = (255, 150, 200)
LIGHT_PINK = (255, 185, 222)
WHITE = (255, 255, 255)
BTN_NORMAL = (220, 100, 160)
BTN_HOVER = (255, 70, 140)
BLACK_TRANS = (0, 0, 0, 110)
clock = pygame.time.Clock()
FPS = 60
# 玩家常量【新手适配】
player_size = 36
move_speed = 5
jump_force = -15
gravity = 0.75
# 字体
font_big = pygame.font.Font(None, 34)
font_small = pygame.font.Font(None, 25)
tip_font = pygame.font.Font(None, 22)
score_font = pygame.font.Font(None, 28)
btn_font = pygame.font.Font(None, 30)
# 镜头偏移量
camera_y = 0
CAMERA_TRIGGER_Y = HEIGHT * 0.35
# 全局变量
score = 0
is_paused = False
# 粒子类（落地特效）
class Particle:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
self.vx = random.randint(-3, 3)
self.vy = random.randint(-4, -1)
self.life = 25
self.color = MAIN_PINK
def update(self):
self.x += self.vx
self.y += self.vy
self.vy += 0.2
self.life -= 1
def draw(self, cam_y):
pygame.draw.circle(screen, self.color, (int(self.x), int(self.y) - cam_y), 4)
particles = []
# 漂浮背景装饰圆点
class BackDot:
def __init__(self):
self.x = random.randint(0, WIDTH)
self.y = random.randint(-HEIGHT, HEIGHT)
self.r = random.randint(2,5)
self.speed = random.uniform(0.2, 0.6)
self.alpha = random.randint(30,90)
def update(self):
self.y += self.speed
if self.y > HEIGHT:
self.y = -10
self.x = random.randint(0, WIDTH)
def draw(self):
surf = pygame.Surface((self.r*2, self.r*2), pygame.SRCALPHA)
pygame.draw.circle(surf, (*MAIN_PINK[:3], self.alpha), (self.r,self.r), self.r)
screen.blit(surf, (self.x, self.y))
back_dots = [BackDot() for _ in range(22)]
# 按钮类（hover放大）
class Button:
def __init__(self, x, y, w, h, text):
self.x0 = x
self.y0 = y
self.w0 = w
self.h0 = h
self.rect = pygame.Rect(x, y, w, h)
self.text = text
self.hover = False
self.scale = 1.0
def draw(self):
# 悬浮轻微放大
if self.hover and self.scale < 1.06:
self.scale += 0.008
elif not self.hover and self.scale > 1.0:
self.scale -= 0.008
w = int(self.w0 * self.scale)
h = int(self.h0 * self.scale)
x = self.x0 - (w - self.w0)//2
y = self.y0 - (h - self.h0)//2
self.rect = pygame.Rect(x, y, w, h)
color = BTN_HOVER if self.hover else BTN_NORMAL
pygame.draw.rect(screen, color, self.rect, border_radius=8)
txt_surf = btn_font.render(self.text, True, WHITE)
txt_rect = txt_surf.get_rect(center=self.rect.center)
screen.blit(txt_surf, txt_rect)
def check_mouse(self, pos):
self.hover = self.rect.collidepoint(pos)
return self.hover
# 重置游戏
def reset_game():
global player_x, player_y, vel_y, on_ground, current_stage, game_status, show_tip, tip_countdown, tip_y_offset, platforms, camera_y, particles, score, is_paused
player_x = WIDTH // 2 - player_size // 2
player_y = HEIGHT - 120
vel_y = 0
on_ground = True
current_stage = 0
game_status = "running"
show_tip = ""
tip_countdown = 0
tip_y_offset = 0
camera_y = 0
particles = []
score = 0
is_paused = False
platforms = []
plat_height = 22
start_y = HEIGHT - 85
# 新手加宽平台
for i in range(10):
p_width = random.randint(85, 135)
p_x = random.randint(15, WIDTH - p_width - 15)
p_y = start_y - i * 112
platforms.append([p_x, p_y, p_width, plat_height])
reset_game()
# 功能按钮
btn_restart = Button(WIDTH//2 - 110, HEIGHT//2 + 60, 100, 45, "Restart")
btn_quit = Button(WIDTH//2 + 10, HEIGHT//2 + 60, 100, 45, "Quit")
btn_pause = Button(WIDTH - 95, 12, 80, 32, "Pause")
# 主循环
while True:
mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
mouse_click = False
# 渐变背景绘制
gradient_surf = pygame.Surface((WIDTH, HEIGHT))
for y in range(HEIGHT):
ratio = y / HEIGHT
r = int(MAIN_BLUE_TOP[0] * (1-ratio) + MAIN_BLUE_BOTTOM[0] * ratio)
g = int(MAIN_BLUE_TOP[1] * (1-ratio) + MAIN_BLUE_BOTTOM[1] * ratio)
b = int(MAIN_BLUE_TOP[2] * (1-ratio) + MAIN_BLUE_BOTTOM[2] * ratio)
pygame.draw.line(gradient_surf, (r,g,b), (0,y), (WIDTH,y))
screen.blit(gradient_surf, (0,0))
# 绘制漂浮背景圆点
for dot in back_dots:
dot.update()
dot.draw()
# 事件监听
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
sys.exit()
if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
mouse_click = True
# 暂停按钮点击
if btn_pause.check_mouse(mouse_pos) and game_status == "running":
is_paused = not is_paused
# 暂停界面遮挡
if is_paused and game_status == "running":
pause_overlay = pygame.Surface((WIDTH, HEIGHT), pygame.SRCALPHA)
pause_overlay.fill((0,0,0,130))
screen.blit(pause_overlay, (0,0))
pause_text = font_big.render("Game Paused", True, WHITE)
rect = pause_text.get_rect(center=(WIDTH//2, HEIGHT//2 - 30))
screen.blit(pause_text, rect)
hint_text = font_small.render("Click Pause again to continue", True, WHITE)
rect2 = hint_text.get_rect(center=(WIDTH//2, HEIGHT//2 + 10))
screen.blit(hint_text, rect2)
btn_pause.check_mouse(mouse_pos)
btn_pause.draw()
pygame.display.update()
clock.tick(FPS)
continue
if game_status == "running":
keys = pygame.key.get_pressed()
# 左右移动+边界回弹，不生硬卡死
if keys[pygame.K_LEFT]:
if player_x <= 3:
player_x += 2
else:
player_x -= move_speed
if keys[pygame.K_RIGHT]:
if player_x + player_size >= WIDTH - 3:
player_x -= 2
else:
player_x += move_speed
# 空中小幅横向微调落点
if not on_ground:
if keys[pygame.K_LEFT] and player_x > 0:
player_x -= move_speed//2
if keys[pygame.K_RIGHT] and player_x + player_size < WIDTH:
player_x += move_speed//2
# 地面起跳
if keys[pygame.K_UP] and on_ground:
vel_y = jump_force
on_ground = False
# 重力更新
if not on_ground:
vel_y += gravity
player_y += vel_y
# 镜头滚动
screen_player_y = player_y - camera_y
if screen_player_y < CAMERA_TRIGGER_Y:
scroll_offset = CAMERA_TRIGGER_Y - screen_player_y
camera_y -= scroll_offset
player_rect = pygame.Rect(player_x, player_y, player_size, player_size)
target_next_idx = current_stage + 1
# 停留在当前平台
curr_px, curr_py, curr_pw, curr_ph = platforms[current_stage]
curr_plat_rect = pygame.Rect(curr_px, curr_py, curr_pw, curr_ph)
if vel_y > 0 and player_rect.colliderect(curr_plat_rect):
player_y = curr_py - player_size
vel_y = 0
on_ground = True
# 成功跳到下一阶
land_success = False
if target_next_idx < len(platforms):
next_px, next_py, next_pw, next_ph = platforms[target_next_idx]
next_plat_rect = pygame.Rect(next_px, next_py, next_pw, next_ph)
if vel_y > 0 and player_rect.colliderect(next_plat_rect):
player_y = next_py - player_size
vel_y = 0
on_ground = True
land_success = True
current_stage = target_next_idx
score += 10
show_tip = random.choice(["Perfect", "Nice"])
tip_countdown = 90
tip_y_offset = 0
# 落地粒子
for _ in range(8):
particles.append(Particle(player_x+player_size//2, player_y+player_size))
if current_stage >= 9:
game_status = "win"
# 落到非目标平台直接失败
for check_idx in range(len(platforms)):
if check_idx == current_stage or check_idx == target_next_idx:
continue
far_px, far_py, far_pw, far_ph = platforms[check_idx]
far_rect = pygame.Rect(far_px, far_py, far_pw, far_ph)
if vel_y > 0 and player_rect.colliderect(far_rect):
game_status = "lose"
break
# 掉落出屏幕失败
if player_y - camera_y > HEIGHT + 60:
game_status = "lose"
# 更新绘制粒子
for p in particles[:]:
p.update()
if p.life <= 0:
particles.remove(p)
else:
p.draw(camera_y)
# 绘制平台 + 目标平台闪烁高亮
blink = (pygame.time.get_ticks()//300) % 2 == 0
for idx, p in enumerate(platforms):
px, py, pw, ph = p
draw_y = py - camera_y
rect_draw = pygame.Rect(px, draw_y, pw, ph)
if idx == current_stage:
pygame.draw.rect(screen, MAIN_PINK, rect_draw, border_radius=8)
elif idx == target_next_idx and blink:
pygame.draw.rect(screen, LIGHT_PINK, rect_draw, border_radius=8)
pygame.draw.rect(screen, WHITE, rect_draw, width=3, border_radius=8)
else:
pygame.draw.rect(screen, LIGHT_PINK, rect_draw, border_radius=8)
# 玩家方块起跳压缩、落地拉伸动态形变
draw_player_y = player_y - camera_y
squash = 1.0
if not on_ground and vel_y < -6:
squash = 0.82
elif on_ground and vel_y > 3:
squash = 1.15
p_w = int(player_size / squash)
p_h = int(player_size * squash)
p_x_draw = player_x + (player_size - p_w)//2
p_y_draw = draw_player_y + (player_size - p_h)
player_rect_draw = pygame.Rect(p_x_draw, p_y_draw, p_w, p_h)
pygame.draw.rect(screen, MAIN_PINK, player_rect_draw, border_radius=9)
# 上浮渐隐提示文字
if tip_countdown > 0:
tip_countdown -= 1
tip_y_offset -= 1.2
alpha = int(255 * (tip_countdown/90))
tip_surface = font_big.render(show_tip, True, WHITE)
tip_surface.set_alpha(alpha)
tip_rect = tip_surface.get_rect(center=(WIDTH//2, 80 + tip_y_offset))
screen.blit(tip_surface, tip_rect)
# 左上角关卡+分数UI（半透明底色）
info_text = f"Level:{current_stage+1}/10 | Score:{score}"
info_surf = font_small.render(info_text, True, WHITE)
bg_w = info_surf.get_width() + 10
bg_h = info_surf.get_height() + 6
info_bg = pygame.Surface((bg_w, bg_h), pygame.SRCALPHA)
info_bg.fill(BLACK_TRANS)
screen.blit(info_bg, (8,8))
screen.blit(info_surf, (13,11))
# 右上角操作提示
oper_text = tip_font.render("← → Move | ↑ Jump", True, WHITE)
oper_bg = pygame.Surface((oper_text.get_width()+10, oper_text.get_height()+6), pygame.SRCALPHA)
oper_bg.fill(BLACK_TRANS)
screen.blit(oper_bg, (WIDTH-oper_text.get_width()-18, 8))
screen.blit(oper_text, (WIDTH-oper_text.get_width()-13, 11))
# 绘制暂停按钮
btn_pause.check_mouse(mouse_pos)
btn_pause.draw()
# 结束界面
if game_status != "running":
overlay = pygame.Surface((WIDTH, HEIGHT), pygame.SRCALPHA)
overlay.fill((0,0,0,95))
screen.blit(overlay, (0,0))
if game_status == "win":
end_txt = font_big.render("You Win! Congratulations", True, WHITE)
score_txt = score_font.render(f"Final Score: {score}", True, WHITE)
else:
end_txt = font_big.render("Keep trying next time", True, WHITE)
score_txt = score_font.render(f"Score: {score}", True, WHITE)
txt_rect = end_txt.get_rect(center=(WIDTH//2, HEIGHT//2 - 55))
score_rect = score_txt.get_rect(center=(WIDTH//2, HEIGHT//2 - 15))
screen.blit(end_txt, txt_rect)
screen.blit(score_txt, score_rect)
btn_restart.check_mouse(mouse_pos)
btn_quit.check_mouse(mouse_pos)
btn_restart.draw()
btn_quit.draw()
if mouse_click:
if btn_restart.hover:
reset_game()
elif btn_quit.hover:
pygame.quit()
sys.exit()
pygame.display.update()
clock.tick(FPS)[]()
4.遇到的问题和解决方法
问题1：代码未反应出较大错误，但是无法运行；
问题1解决方案：上网查阅资料后发现，需要先在pycharm内安装pygame，根据网络上分享的教程并在同学的倾情帮助下，将pygame安装完成后即可成功运行代码，游戏界面也可正常进行显示并可进行操作。
问题2：不知道如何用代码设置不同的颜色
问题2解决方案：通过b站博主的讲解，了解到rgb元组，可通过调整三个值的范围来设置红绿蓝等颜色。此外还有rgba元组（含透明度）。
问题3：代表玩家的红色矩形方块的跳跃高度过高，影响玩家体验
问题3解决方案：不断设置不同的跳跃初始力度参数，并运行测试，最终确定最利于玩家体验的参数。
问题4：觉得整个画面不够精致
问题四解决方案：查找资料看有什么方式可以让整个游戏的体验感更好，最终借助豆包完成想法。
5.全课总结感悟与意见建议
（1）总结感悟与收获
回顾这一学期的Python，我收获很多，也有很多不足。最刚开始接触编程时，我完全是零基础小白，连基础概念都不懂，只能跟着老师的讲课节奏慢慢摸索。经过一学期的学习，现在掌握一些了Python基础内容，也能完成一些简单的编程。感谢老师技术上的支持和同学方法上的提醒。
我觉得实验是我印象最深刻的一部分，可能也是亲身尝试的原因，我的代码经常因为各种问题运行错误，运行失败之后就需要不停找问题、找解决方法，接着继续失败继续解决问题，常常改很多次才能成功运行。虽然过程很磨人，但当代码最终运行成功时，都会很有成就感。同时我也能感觉到，每一次排查问题，都能填补我一点知识盲区，让我对Python的基础用法多一点熟悉。在实验的过程中python的逻辑化、条理化也给了我多一种的思考方式。这段学习过程也让我意识到Python的知识专业性很强，想要学通透需要花很多心思。
我自身编程基础较为薄弱，独立思考、自主排错的能力比较差。日常完成作业或是碰到复杂报错时，大多时候都需要借助AI寻找思路、解决问题，自主钻研、独立分析问题的能力还有很大差距。但是蛮好的是在向AI提出问题之后慢慢也能看懂很多问题和错误。
（2）意见和建议
Python知识点繁杂且细致，如果可以直接梳理出清晰知识点和表格，作为课后复习资料会更加容易和吸收。可以课后利用学习通做一些小测试，例如选择、填空，课上再考一次原题，对于基础知识的吸收把握会更好。
参考资料
1.《python程序设计》
2.b站、小红书
浙公网安备 33010602011771号