20244209 2024-2025-2 《Python程序设计》实验4报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2442
姓名： 韩仕炜
学号：20244209
实验教师：王志强
实验日期：2025年5月13日
必修/选修： 公选课
1、实验要求
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、实验内容
我选择了用 Python 制作贪吃蛇小游戏。根据上课所学和b站视频内容，我通过 Pygame 库设置窗口与颜色，用列表存储蛇身坐标，以此实现方向控制、食物随机生成及碰撞检测等。玩家则可控制蛇的前进方向让它吃到食物实现蛇身变长，若蛇撞到边界或撞到自己游戏结束。
3、实验过程
（1）导入模块与初始化
首先，我导入游戏开发所需的pygame库和随机数生成库random，并初始化 Pygame 的所有模块。实现了自定义窗口尺寸和单元格大小、游戏中的颜色、文本语言等。
其中，结合课上所学与网络视频教学，我运用到了多种代码。如运用变量赋值的代码，定义一个元组类型的变量window_size，实现存储游戏窗口的宽度（640像素）和高度（480像素）信息;运用变量赋值的代码，分别定义四个元组类型的变量，以RGB格式存储黑色、白色、绿色、红色的颜色值，实现为游戏中不同元素（如背景、蛇身、食物等）提供颜色定义;运用函数调用的代码，调用pygame.display.set_caption函数，传入字符串参数"Snake Game"，实现设置游戏窗口的标题。
（2）游戏变量初始化
在这一部分里，我多次运用变量赋值的代码格式定义了游戏的核心变量，如蛇的位置、方向、食物位置、游戏状态等。如snake_position = [(100, 100), (80, 100), (60, 100)]
用变量赋值的代码格式，定义了一个列表类型的变量snake_position，列表元素为元组，实现存储贪吃蛇初始状态下，各个身体部分在游戏窗口中的坐标位置。其中，clock = pygame.time.Clock()运用函数调用并赋值的代码，调用pygame.time.Clock函数，实现创建一个时钟对象clock，用于控制游戏的帧率。
（3）游戏辅助函数
在该部分，我使用了循环语句、条件判断语句等实现游戏搭建。
使用while True循环语句，作为游戏主循环，持续监听用户输入（如按键、窗口关闭）并更新游戏状态，持续生成食物位置坐标，直到找到不与蛇身重叠的位置。
使用if-elif 条件判断，处理方向控制（如按上键时改变蛇的移动方向），并防止蛇 180 度转向（如向右移动时不能直接向左转）。
运用列表操作知识，运用snake.insert(0, new_head) 和 snake.pop()，实现蛇的移动逻辑 —— 添加新头部并移除尾部，若吃到食物则不移除尾部（蛇身增长）。
（4）游戏主循环
在游戏主循环中，控制游戏帧率，处理用户事件（如关闭窗口），绘制游戏背景、蛇和食物，实现蛇的移动逻辑以及蛇与食物的碰撞检测和处理 ，并更新屏幕显示。
综合使用多种语句构建主循环。
首先，使用while True 循环语句，构建游戏的主循环，让游戏持续运行，不断处理游戏中的各种事件（如用户输入、游戏状态更新等），直到满足特定的退出条件（即发生碰撞）。
其次，使用for循环语句，结合 Pygame 的pygame.event.get()函数。pygame.event.get()用于获取当前所有的事件（如窗口关闭、键盘按键等），for循环对获取到的事件序列进行遍历，以便针对不同类型的事件（如退出事件、按键事件等）进行相应处理，实现游戏与用户的交互。
然后，我还使用if-elif-if 条件判断，根据条件判断是否执行相应代码块，elif用于添加额外的条件分支，多个if可以实现更复杂的并列条件判断。以便在事件处理过程中，对不同类型的事件以及同一类型事件下的不同情况（如不同按键按下）进行分类处理。比如，判断用户是否按下关闭窗口按钮来退出游戏；根据按下的方向键改变蛇的移动方向，同时避免蛇反向移动；在游戏结束后，判断用户按下的是重新开始键（r）还是退出键（q），并执行相应的操作（重置游戏或退出游戏 ）。
接着，我使用了赋值运算符的知识，将变量change_to 的值赋给snake_direction，更新蛇的移动方向。使游戏可依据用户按键操作，实时更新蛇在游戏中的移动方向。
我还通过 if-elif 结构进行多条件判断，根据 snake_direction 的不同取值（"UP"、"DOWN"、"LEFT"、"RIGHT" ），执行相应的坐标计算代码块。游戏根据当前蛇的移动方向，计算蛇头在游戏界面中的新坐标位置，实现蛇的移动逻辑。
最后，根据教学，我运用if 条件判断语句，在边界检测中，判断蛇头坐标是否超出游戏窗口边界，若超出则将游戏状态标记为结束（game_over = True ）；在自身碰撞检测中，判断新蛇头位置是否在蛇身（除蛇头外部分，通过切片 snake[1:] 表示 ）中，若在则将游戏状态标记为结束，以此实现游戏结束条件的检测。
pygame.draw.rect(screen, RED, (food_position[0], food_position[1], CELL_SIZE, CELL_SIZE)) 函数调用
最后一部分同样，我先调用 Pygame 库中的绘图函数pygame.draw.rect ，在游戏窗口指定位置，以指定大小绘制红色矩形来表示食物，完成食物的可视化呈现。
再调用自定义函数show_score ，执行show_score函数内的代码逻辑，在游戏界面上渲染并显示当前分数，让玩家能够看到游戏得分情况。
最后使用if语句进行条件判断，当游戏结束（game_over为True ）时，调用show_game_over()函数，在游戏界面上显示游戏结束相关信息，如提示重新开始或退出的文字、最终分数等。
4、实验成果展示
通过上下左右键可以实现对蛇行动方向的改变，若蛇碰到边缘或自己游戏便终止，总体结果理想。
视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1sm7SzLESK?t=15.6
程序源代码如下：
import pygame
import random
# 初始化游戏
pygame.init()
# 游戏窗口设置
WIDTH, HEIGHT = 640, 480
CELL_SIZE = 20
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("贪吃蛇游戏")
# 颜色定义
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GREEN = (0, 255, 0) # 蛇身颜色
RED = (255, 0, 0) # 食物颜色
BLUE = (0, 0, 255) # 边框颜色
GRAY = (100, 100, 100) # 背景网格
# 确保中文显示正常
font = pygame.font.SysFont(["SimHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Heiti TC"], 30)
# 游戏变量初始化
snake = [(100, 100), (80, 100), (60, 100)] # 蛇的初始位置
snake_direction = "RIGHT"
change_to = snake_direction
food_position = (300, 200)
food_spawned = True
score = 0
game_over = False
clock = pygame.time.Clock()
def generate_food():
"""随机生成食物位置，确保不与蛇身重叠"""
while True:
x = random.randint(1, (WIDTH - CELL_SIZE) // CELL_SIZE) * CELL_SIZE
y = random.randint(1, (HEIGHT - CELL_SIZE) // CELL_SIZE) * CELL_SIZE
food_pos = (x, y)
# 检查食物是否生成在蛇身上
if food_pos not in snake:
return food_pos
def show_score():
"""显示当前分数"""
score_text = font.render(f"分数: {score}", True, WHITE)
screen.blit(score_text, (10, 10))
def show_game_over():
"""显示游戏结束画面"""
over_text = font.render("游戏结束！按 R 重新开始，按 Q 退出", True, RED)
final_score_text = font.render(f"最终分数: {score}", True, WHITE)
screen.blit(over_text, (WIDTH // 4, HEIGHT // 2 - 30))
screen.blit(final_score_text, (WIDTH // 2 - 50, HEIGHT // 2 + 30))
def draw_grid():
"""绘制背景网格（可选美化）"""
for x in range(0, WIDTH, CELL_SIZE):
pygame.draw.line(screen, GRAY, (x, 0), (x, HEIGHT))
for y in range(0, HEIGHT, CELL_SIZE):
pygame.draw.line(screen, GRAY, (0, y), (WIDTH, y))
# 游戏主循环
while True:
# 事件处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
quit()
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
# 方向控制
if event.key == pygame.K_UP and snake_direction != "DOWN":
change_to = "UP"
if event.key == pygame.K_DOWN and snake_direction != "UP":
change_to = "DOWN"
if event.key == pygame.K_LEFT and snake_direction != "RIGHT":
change_to = "LEFT"
if event.key == pygame.K_RIGHT and snake_direction != "LEFT":
change_to = "RIGHT"
# 游戏结束后重新开始或退出
if event.key == pygame.K_r and game_over:
# 重置游戏状态
snake = [(100, 100), (80, 100), (60, 100)]
snake_direction = "RIGHT"
change_to = snake_direction
score = 0
game_over = False
food_position = generate_food()
food_spawned = True
if event.key == pygame.K_q and game_over:
pygame.quit()
quit()
# 更新蛇的方向
snake_direction = change_to
if not game_over:
# 计算新的蛇头位置
head_x, head_y = snake[0]
if snake_direction == "UP":
head_y -= CELL_SIZE
elif snake_direction == "DOWN":
head_y += CELL_SIZE
elif snake_direction == "LEFT":
head_x -= CELL_SIZE
elif snake_direction == "RIGHT":
head_x += CELL_SIZE
# 边界检测
if (head_x < 0 or head_x >= WIDTH or
head_y < 0 or head_y >= HEIGHT):
game_over = True
# 自身碰撞检测
new_head = (head_x, head_y)
if new_head in snake[1:]: # 检查是否撞到自己
game_over = True
# 更新蛇的位置
snake.insert(0, new_head)
# 检测是否吃到食物
if new_head == food_position:
score += 10
food_spawned = False
else:
snake.pop() # 如果没吃到食物，移除尾部
# 生成新食物
if not food_spawned:
food_position = generate_food()
food_spawned = True
# 绘制游戏界面
screen.fill(BLACK)
draw_grid() # 绘制背景网格
# 绘制蛇
for i, segment in enumerate(snake):
# 蛇头用不同颜色
if i == 0:
pygame.draw.rect(screen, BLUE, (segment[0], segment[1], CELL_SIZE, CELL_SIZE))
else:
pygame.draw.rect(screen, GREEN, (segment[0], segment[1], CELL_SIZE, CELL_SIZE))
# 绘制边框
pygame.draw.rect(screen, WHITE, (segment[0], segment[1], CELL_SIZE, CELL_SIZE), 1)
# 绘制食物
pygame.draw.rect(screen, RED, (food_position[0], food_position[1], CELL_SIZE, CELL_SIZE))
# 显示分数
show_score()
# 游戏结束画面
if game_over:
show_game_over()
pygame.display.update()
clock.tick(10) # 控制游戏速度（帧率）
5、实验中遇到的问题和解决过程
问题一：代码太复杂，我不会写
解决方案一：通过看书本和b站的教学视频以及询问ai最终学会了
问题二：运行不成功
解决方案二：没有安装pygame，最后询问同学成功安装pygame，运行成功
其他（感悟、思考等）
（1）实验总结
本次 Python 实验课给予我们自由编写程序的机会，起初我满心迷茫，不知从何下手。在浏览了众多B站教学视频及参考学长学姐的经验分享后，结合自己对休闲游戏的喜爱，我决定挑战编写贪吃蛇游戏。
从构思蛇的移动逻辑、食物的随机生成，到实现碰撞检测与计分系统，每一项任务都如同关卡，考验着我对 Python 知识的掌握与运用能力。实验途中，我遭遇了形形色色的难题，从一开始无从下手，到实验过程中遇到的像是在处理蛇的身体增长时，如何精准更新蛇身位置与列表数据，还有在优化游戏帧率，确保蛇移动流畅等问题都令我十分苦恼。当然，结合视频教学和课上所学知识以及询问ai大数据每个代码的意思我最终较为顺利地编写成功。最终呈现出的贪吃蛇游戏虽不完美，却饱含我的心血，令我深感欣慰哈哈哈哈哈。
在这不断探索、解决问题的过程中，我不仅提升了编程能力，更养成了独立思考和坚韧不拔的精神。如今，我对Python的语法规则、数据结构运用更为娴熟，也明白了编程不仅是代码堆砌，更是逻辑思维与创造力的结晶。虽然python课是短暂的，但一学期的python课教给我的道理确实终身的~
（2）课程总结
在Python课程的学习之旅中，我收获颇丰。从最初懵懂了解变量、数据类型，到熟练运用函数、循环、条件语句搭建复杂程序架构，每一节课都有所收获，有所进步。
起初，作为编程小白，面对复杂代码逻辑常感力不从心，课堂上老师的提问我一个也不会。但通过老师耐心细致的讲解，从原理剖析到实例演示，逐步为我拨开迷雾。每堂课的知识点梳理与课后实验作业的巩固练习，助力我不断夯实基础，取得进步。如今，我已能完成贪吃蛇游戏这类小型项目，让我领略到Python在游戏开发领域的魅力。
Python 的学习重塑了我的思维与习惯。它赋予我严谨的逻辑思维，让我学会从问题本质出发，拆解任务、分析流程，以高效算法解决问题。同时，也磨炼了我的耐心与专注力，编写代码时一个小错误都可能导致程序出错，如一开始的格式问题、符号全角半角问题等，这些都促使我更加细心严谨，反复检查、调试代码，确保最后可以成功运行。面对难题时，我不再轻易退缩，而是积极尝试不同方法，在挫折中积累经验，培养出越挫越勇的精神。
最后，经过大一上计算机基础和大一下python课的学习，让我意识到，作为文科生想要适应科学技术飞速发展的今天，我们必须在学好文科课程的基础上兼修类似计算机基础和python的技术性课程，这样才能更有利于我们适应时代发展，在将来的工作和生活中越走越远。
最最后，老师在最后一节课送给大家的话令我十分感动：脚踏实地时，抬头看路！（送给迷茫的你）!刚步入大学，面对陌生的城市、课程、学习方式，我感到十分迷茫与无措，学生工作与学习兼顾让我十分疲惫，但或许每个人都会有这样迷茫的时候，当身处这样的迷茫与焦虑中，我们便更应该放缓脚步，仔细思考未来的方向与道路，让一切努力都变得有意义有价值。我相信，只要把握好脚踏实地与抬头看路这两者的平衡，终能在这看似迷茫的旅程中，找到属于自己的清晰路径，收获成长与进步！
（3）意见和建议
学习Python过程中，前期基础知识的讲解循序渐进，让我能轻松跟上节奏，逐步建立起编程思维。但随着课程推进，涉及如服务端客户端监听等内容时，我便没有那么得心应手。老师可以在后续讲解此类复杂知识点时，能适当放慢节奏，多引入生活实例或趣味案例，帮助我们理解。同时，可以向大家提供一些优质的网络教学视频，让在课上没有完全明白的同学自行查缺补漏。
最后最后最后，老师讲的特别好，谢谢特别特别幽默特别特别包容特别特别认真的王老师！我永远是blackwall老师的粉丝哈哈哈哈哈~
参考资料
《python程序设计》、b站、小红书
浙公网安备 33010602011771号