Python+Kivy編寫一個乒乓球遊戲

2022-05-25 22:01:55

前言

好久沒有寫遊戲系列教學了，今天恰好瀏覽到了 Kivy 這個開源跨平臺的Python 框架，它能用於開發多點觸控的使用者介面程式，允許快速簡單的互動設計，非常方便，於是有了製作本教學的想法。

本教學將教你如何使用 Kivy 編寫一款乒乓球遊戲。我們將從一個基本的應用程式開始，描述建立這個遊戲的每個步驟。

Kivy 是用 Python 和 Cython 編寫的，基於 OpenGL ES 2，支援各種輸入裝置並擁有豐富的部件庫。使用相同的程式碼，你可直接實現多平臺應用，包括 Windows、macOS、Linux、Android 和 iOS。所有 Kivy 部件都支援多點觸控。

1.準備

開始之前，你要確保Python和pip已經成功安裝在電腦上,如果沒有，可以存取這篇文章：超詳細Python安裝指南進行安裝。

(可選1) 如果你用Python的目的是資料分析，可以直接安裝Anaconda，它內建了Python和pip.

(可選2) 此外，推薦大家用VSCode編輯器，它有許多的優點

請選擇以下任一種方式輸入命令安裝依賴：

1. Windows 環境開啟 Cmd (開始-執行-CMD)。

2. MacOS 環境開啟 Terminal (command+空格輸入Terminal)。

3. 如果你用的是 VSCode編輯器或 Pycharm，可以直接使用介面下方的Terminal.

pip install kivy[base] kivy_examples

2.簡單使用 Kivy

這一節將簡單介紹Kivy的基本使用，首先為我們遊戲建立一個目錄和一個名為main.py的檔案：

# main.py
from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget


class PongGame(Widget):
    pass


class PongApp(App):
    def build(self):
        return PongGame()


if __name__ == '__main__':
    PongApp().run()

在命令列中輸入 python main.py 執行該應用程式。它應該只顯示一個黑色的視窗。所以我們所做的只是建立一個非常簡單的Kivy應用程式，它建立了一個 PongGame Widget 類的範例，並將其作為應用程式使用者介面的根元素返回。

在這一點上你應該把它想象成一個 Widget 的分層樹。Kivy 將這個 Widget 放在預設的視窗中。在下一步，我們將通過定義 PongGame 小部件的外觀來繪製Pong的背景和遊戲分數。

3.Kivy - 新增簡單圖形

我們將使用一個 .kv 檔案來定義 PongGame 類的外觀。由於我們的應用程式類被稱為 PongApp，我們可以簡單地在同一目錄下建立一個名為 pong.kv 的檔案，當應用程式執行時將會自動載入。

因此，為了定義遊戲的外觀，我們建立一個名為 pong.kv 的新檔案並新增以下內容：

#:kivy 1.0.9

<PongGame>:
    canvas:
        Rectangle:
            pos: self.center_x - 5, 0
            size: 10, self.height
            
    Label:
        font_size: 70
        center_x: root.width / 4
        top: root.top - 50
        text: "0"
        
    Label:
        font_size: 70
        center_x: root.width * 3 / 4
        top: root.top - 50
        text: "0"

注意一個常見錯誤：kv檔案的名稱，例如 pong.kv，必須與應用程式的名稱一致，例如 PongApp（App結尾之前的部分）。

如果你現在執行這個應用程式，你應該看到中間有一個豎條，還有兩個零，那裡將顯示玩家的分數，如下所示：

可以看到，在第一行，我們有：

#:kivy 1.0.9

每個 kv 檔案都需要第一行。它應該以 #:kivy 及一個空格開頭，然後是它要使用的 Kivy 版本（因此 Kivy 可以確保您至少擁有所需的版本，或者稍後處理向後相容性）。

再往下看 kv 檔案裡定義了三個元素，一個 canvas 和兩個 label。

先說說兩個label，他們代表的是左右兩個數位，設定了 font_size(字型大小), center_x(中心位置), top(離頂部距離), text(文字)，此外可以看到 root.width 和 root.top 的使用，這樣寫的好處是能跟跟隨視窗寬度和高度的變化而變化。

另一個元素 canvas，它的下面定義了 Rectangle 引數，意思是我們向畫布新增一個矩形。將矩形的 pos 設定為小部件水平中心左側 5 個畫素，y 設定為 0，這就定義了矩形的顯示位置。

矩形的大小 size 設定為寬度為 10 畫素，高度為小部件的高度。像這樣定義圖形的好處是，當值表示式中使用的任何小部件的屬性發生變化時，渲染的矩形將自動更新。

4. Kivy - 增加乒乓球球體

好了，我們有一個基本的乒乓球場（雖然很簡陋），但我們仍然需要球拍和一個球來打球。讓我們從球開始。我們將新增一個新的 PongBall 類來建立一個小部件，它將成為我們的球並使它彈跳起來。

PongBall 類：

class PongBall(Widget):

    # velocity of the ball on x and y axis
    velocity_x = NumericProperty(0)
    velocity_y = NumericProperty(0)

    # referencelist property so we can use ball.velocity as
    # a shorthand, just like e.g. w.pos for w.x and w.y
    velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y)

    # ``move`` function will move the ball one step. This
    # will be called in equal intervals to animate the ball
    def move(self):
        self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos

白球的 kv 設定如下：

<PongBall>:
    size: 50, 50
    canvas:
        Ellipse:
            pos: self.pos
            size: self.size

為了使這一切順利進行，你還必須為球體增加所用的Property屬性類。下面是這一步更新後的python程式碼和kv檔案。

from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget
from kivy.properties import NumericProperty, ReferenceListProperty
from kivy.vector import Vector


class PongBall(Widget):
    velocity_x = NumericProperty(0)
    velocity_y = NumericProperty(0)
    velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y)

    def move(self):
        self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos


class PongGame(Widget):
    pass


class PongApp(App):
    def build(self):
        return PongGame()


if __name__ == '__main__':
    PongApp().run()

kv檔案如下：

#:kivy 1.0.9

<PongBall>:
    size: 50, 50
    canvas:
        Ellipse:
            pos: self.pos
            size: self.size

<PongGame>:
    canvas:
        Rectangle:
            pos: self.center_x - 5, 0
            size: 10, self.height
    
    Label:
        font_size: 70
        center_x: root.width / 4
        top: root.top - 50
        text: "0"
        
    Label:
        font_size: 70
        center_x: root.width * 3 / 4
        top: root.top - 50
        text: "0"
    
    PongBall:
        center: self.parent.center

5. kivy - 增加乒乓球體運動

現在我們的目的是讓這個球動起來，因此必須定期呼叫 move 函數讓他動起來。使用 Kivy 提供的 Clock 函數可以輕易地做到這一點：

Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)

這一行將導致遊戲物件的更新函數每秒被呼叫60次。

不過我們還有一個問題。我們想確保PongBall的移動函數被定期呼叫，但是在我們的程式碼中沒有任何對球物件的參照，因為我們只是通過 kv 檔案在 PongGame 類的 kv 規則中新增了它。

由於我們要做的不僅僅是移動球（比如把球從牆上彈下來，然後再彈到球員的球拍上），我們可能需要為我們的PongGame類建立一個更新方法。

class PongGame(Widget):

    def update(self, dt):
        # call ball.move and other stuff
        pass

class PongApp(App):

    def build(self):
        game = PongGame()
        Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)
        return game

然而，這仍然不能改變我們沒有對kv規則所建立的 PongBall 進行操作的這一事實。為了解決這個問題，我們可以給PongGame類新增一個ObjectProperty，並將其與kv規則中建立的widget掛鉤。

一旦這樣做了，我們就可以很容易地在更新方法中參照球的屬性，甚至可以讓它從邊緣彈起。

class PongGame(Widget):
    ball = ObjectProperty(None)

    def update(self, dt):
        self.ball.move()

        # bounce off top and bottom
        if (self.ball.y < 0) or (self.ball.top > self.height):
            self.ball.velocity_y *= -1

        # bounce off left and right
        if (self.ball.x < 0) or (self.ball.right > self.width):
            self.ball.velocity_x *= -1

在kv檔案中將其與程式碼中設定的 id: ball 對映起來：

<PongGame>:
    ball: pong_ball

    # ... (canvas and Labels)

    PongBall:
        id: pong_ball
        center: self.parent.center

6. Kivy - 球拍移動事件

現在，我們的球正在彈來彈去。唯一缺少的是可移動的球拍和對分數的跟蹤。我們不會再去討論建立類和kv規則的所有細節，因為這些概念已經在前面的步驟中涵蓋了。

相反，讓我們把重點放在如何響應使用者的輸入而移動球拍上。你可以在Python實用寶典公眾號後臺回覆：乒乓球 獲得全部程式碼和kv規則。

在Kivy中，小部件可以通過實現 on_touch_down、on_touch_move和on_touch_up 方法對輸入做出反應。預設情況下，Widget類實現這些方法時，只是在其子部件上呼叫相應的方法來傳遞事件，直到其中一個子部件返回True。

乒乓運動是非常簡單的。球拍只需要向上和向下移動。事實上，它是如此簡單，我們甚至不需要讓球員小部件自己處理事件。我們只需為PongGame類實現on_touch_move函數：

def on_touch_move(self, touch):
    if touch.x < self.width/3:
        self.player1.center_y = touch.y
    if touch.x > self.width - self.width/3:
        self.player2.center_y = touch.y

我們將在NumericProperty中保留每個球員的分數。PongGame的分數標籤通過改變 NumericProperty score來保持更新，這反過來又會更新PongGame的子標籤文字屬性。

這是如何實現的？因為Kivy屬性會自動繫結到其對應的kv檔案中的任何參照。當球從兩側逃出時，我們將通過PongGame類中的更新方法來更新分數並再次發球。

PongPaddle類也實現了一個 bounce_ball 方法，這樣球就會根據它擊中球拍的位置而產生不同方向的彈跳，非常有意思。下面是PongPaddle類的程式碼：

class PongPaddle(Widget):

    score = NumericProperty(0)

    def bounce_ball(self, ball):
        if self.collide_widget(ball):
            speedup = 1.1
            offset = 0.02 * Vector(0, ball.center_y-self.center_y)
            ball.velocity = speedup * (offset - ball.velocity)

到這一步我們基本就完成了整個遊戲的製作，如何，你心動了嗎？

以上就是Python+Kivy編寫一個乒乓球遊戲的詳細內容，更多關於Python Kivy乒乓球遊戲的資料請關注it145.com其它相關文章！