20244127 2024-2025-2《Python程序设计》实验四报告

20244127 2024-2025-2 《Python程序设计》实验四报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2441
姓名： 王晓凤
学号：20244127
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、了解贪吃蛇小游戏的游戏规则，构思程序大致设计的逻辑框架
贪吃蛇小游戏的逻辑概述：
游戏角色会在屏幕上爬动。玩家可以通过按下方向键来控制小蛇的移动方向，从而使小蛇吃到食物。如果方向操作有误，使得小蛇撞上墙壁或者首尾相连，则游戏结束。
二、根据游戏规则和框架编写程序，不断改进优化
（1）配置好实验环境
在实验正式开始前，先确保Pycharm和Pygame的开发环境均已配备完毕，做好充足准备工作。
（2）导入库和创建游戏窗口
需要的库：
tkinter：用来做游戏界面
random：用来随机生成食物位置
使用 Tkinter 的Canvas创建游戏区域，尺寸为 600×400 像素，每个元素以 20×20 像素的块为单位。
蛇初始由 3 个黑色方块组成，坐标分别为(100,100)、(80,100)、(60,100)，形成水平向右的蛇身。
direction记录当前移动方向，next_direction避免反向移动（如向上时不能直接向下）。
game_over标志控制游戏循环是否结束。

（3）食物生成
通过random.randint计算食物坐标，确保其位于窗口内且不与蛇身重叠。
(width - block_size) // block_size确保食物右侧不超出窗口边界。
使用while True确保生成的食物位置合法，避免蛇初始状态与食物重叠。

（4）蛇移动与碰撞检测
移动机制：
①蛇头按当前方向移动一个块单位，蛇身通过insert(0)和pop()实现 “头部延伸、尾部收缩” 的效果。
②若吃到食物，保留蛇尾（蛇身增长一节），否则移除蛇尾。
碰撞检测：
①撞墙：判断蛇头是否超出窗口边界。
②自噬：检查新蛇头是否在蛇身坐标列表中，避免蛇咬到自己。

（5）方向控制
通过keysym获取按键名称，仅允许与当前方向非相反的按键生效（如当前向右时，禁止向左按键）。
使用next_direction暂存按键方向，避免同一帧内多次按键导致方向混乱。

（6）游戏循环与更新
通过after方法实现定时刷新（150ms / 次），形成动画效果。每次循环更新方向、移动蛇、重绘界面，直至game_over为True。
固定延迟导致游戏速度不变，可优化为根据分数动态调整速度（如分数越高，延迟越短）。

（7）元素绘制
每次循环清空画布后重新绘制所有元素，简单直观。
蛇身用矩形表示，食物用圆形表示，通过颜色区分（黑蛇、红食物）。

3.实验过程中遇到的问题和解决过程
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帮助下，将代码进行修改，使得游戏界面可正常进行显示并可进行操作。
问题2：一开始小蛇行进速度太快，影响玩家体验；
问题2解决方案：通过上网查找资料，修改行进速度并不断进行测试，使得游戏体验更加舒适。

4. 感悟思考
   初次翻开 Python 教材时，密密麻麻的代码符号让我这个文科生直犯怵，“for”“while”“if” 这些英文单词排列组合成的陌生句式，仿佛构筑起一道难以跨越的高墙。可当我真正走进这门公选课，才发现编程世界并非冰冷生硬，而是充满了趣味与惊喜。课堂上，老师化身，用一个个鲜活的案例将抽象知识具象化。记得“类”时，老师以图书馆类比，把不同的书比作元素，瞬间就让原本晦涩的概念变得清晰易懂。在掌握基础语法后，我们开始尝试用代码解决实际问题。从编写简单的“hello,world”语句，到运行石头剪刀布等小游戏程序，每一次成功运行代码，都像是解开一道复杂谜题，成就感如潮水般涌来。尤其是每次点下运行键，程序成功运行的那一刻，看着黑色屏幕上跳动的白色字符，我真切感受到了代码的神奇魔力。然而，学习之路并非一帆风顺。在完成实验三时，我忽略了电脑IP地址的转换，导致程序不断报错。望着满屏的红色提示，挫败感油然而生。但在老师耐心指导和同学的热心帮助下，我学会了利用调试工具逐行检查代码，终于找到问题根源。这次经历不仅让我掌握了排查错误的技巧，更培养了我面对困难时的耐心与细心。这种解决问题的能力，也悄然渗透到我日常学习中，帮助我更有条理地分析和解决复杂问题。
   感谢这门Python公选课，它不仅让我掌握了一项实用技能，更打破了我对编程的固有认知。如今的我，不再畏惧代码，反而期待着用所学知识探索更多未知领域，发现新的可能。
   5.参考资料
   《Python程序设计》

运行过程视频
https://www.bilibili.com/video/BV1as7nzBEQj?t=11.6
源代码
import tkinter as tk
import random

class SnakeGame:
def init(self, master):
self.master = master
self.master.title("贪吃蛇")
self.width = 600
self.height = 400
self.block_size = 20
self.canvas = tk.Canvas(self.master, width=self.width, height=self.height, bg="white")
self.canvas.pack()

    # 初始化游戏变量
    self.snake = [(100, 100), (80, 100), (60, 100)]
    self.direction = "Right"
    self.next_direction = "Right"
    self.food = self.create_food()
    self.score = 0
    self.game_over = False

    # 绑定按键
    self.master.bind("<Key>", self.on_key_press)

    # 开始游戏
    self.update()

def create_food(self):
    """随机生成食物位置"""
    while True:
        x = random.randint(1, (self.width - self.block_size) // self.block_size) * self.block_size
        y = random.randint(1, (self.height - self.block_size) // self.block_size) * self.block_size
        food_pos = (x, y)
        if food_pos not in self.snake:
            return food_pos

def move_snake(self):
    """移动蛇"""
    head_x, head_y = self.snake[0]

    if self.direction == "Up":
        head_y -= self.block_size
    elif self.direction == "Down":
        head_y += self.block_size
    elif self.direction == "Left":
        head_x -= self.block_size
    elif self.direction == "Right":
        head_x += self.block_size

    # 检查是否撞墙
    if (head_x < 0 or head_x >= self.width or
            head_y < 0 or head_y >= self.height):
        self.game_over = True
        return

    # 检查是否吃到自己
    new_head = (head_x, head_y)
    if new_head in self.snake:
        self.game_over = True
        return

    # 移动蛇
    self.snake.insert(0, new_head)

    # 检查是否吃到食物
    if new_head == self.food:
        self.score += 1
        self.food = self.create_food()
    else:
        self.snake.pop()

def on_key_press(self, event):
    """处理键盘事件"""
    key = event.keysym

    if (key == "Up" and self.direction != "Down") or \
            (key == "Down" and self.direction != "Up") or \
            (key == "Left" and self.direction != "Right") or \
            (key == "Right" and self.direction != "Left"):
        self.next_direction = key

def update(self):
    """更新游戏状态"""
    if not self.game_over:
        self.direction = self.next_direction
        self.move_snake()
        self.draw()
        self.master.after(150, self.update)  # 控制游戏速度
    else:
        self.canvas.create_text(self.width / 2, self.height / 2,
                                text=f"游戏结束！分数: {self.score}",
                                font=("Arial", 20), fill="red")

def draw(self):
    """绘制游戏元素"""
    self.canvas.delete("all")

    # 绘制蛇
    for segment in self.snake:
        x, y = segment
        self.canvas.create_rectangle(x, y, x + self.block_size, y + self.block_size,
                                     fill="black")

    # 绘制食物
    x, y = self.food
    self.canvas.create_oval(x, y, x + self.block_size, y + self.block_size,
                            fill="red")

    # 显示分数
    self.canvas.create_text(50, 20, text=f"分数: {self.score}",
                            font=("Arial", 12))

if name == "main":
root = tk.Tk()
game = SnakeGame(root)
root.mainloop()