Python100天打卡-Day10-图形用户界面和游戏开发

基于tkinter模块的GUI
Python默认的GUI开发模块是tkinter（在Python 3以前的版本中名为Tkinter）
使用tkinter来开发GUI应用需要以下5个步骤：

导入tkinter模块中我们需要的东西。
创建一个顶层窗口对象并用它来承载整个GUI应用。
在顶层窗口对象上添加GUI组件。
通过代码将这些GUI组件的功能组织起来。
进入主事件循环(main loop)。
GUI应用通常是事件驱动式的，之所以要进入主事件循环就是要监听鼠标、键盘等各种事件的发生并执行对应的代码对事件进行处理，因为事件会持续的发生，所以需要这样的一个循环一直运行着等待下一个事件的发生。
另一方面，Tk为控件的摆放提供了三种布局管理器，通过布局管理器可以对控件进行定位，这三种布局管理器分别是：

Placer（开发者提供控件的大小和摆放位置）
Packer（自动将控件填充到合适的位置）
Grid（基于网格坐标来摆放控件）
使用Pygame进行游戏开发
Pygame是一个开源的Python模块，专门用于多媒体应用（如电子游戏）的开发，其中包含对图像、声音、视频、事件、碰撞等的支持。
下面我们来完成一个简单的小游戏，游戏的名字叫“大球吃小球”

制作游戏窗口
import pygame

def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False

if __name__ == '__main__':
main()
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在窗口中绘图
可以通过pygame中draw模块的函数在窗口上绘图，可以绘制的图形包括：线条、矩形、多边形、圆、椭圆、圆弧等。
需要说明的是，屏幕坐标系是将屏幕左上角设置为坐标原点(0, 0)，向右是x轴的正向，向下是y轴的正向
在表示位置或者设置尺寸的时候，我们默认的单位都是像素。所谓像素就是屏幕上的一个点，你可以用浏览图片的软件试着将一张图片放大若干倍，就可以看到这些点。
pygame中表示颜色用的是色光三原色表示法，即通过一个元组或列表来指定颜色的RGB值，每个值都在0~255之间，因为是每种原色都用一个8位（bit）的值来表示，三种颜色相当于一共由24位构成，这也就是常说的“24位颜色表示法”。
import pygame

def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 设置窗口的背景色(颜色是由红绿蓝三原色构成的元组)
screen.fill((242, 242, 242))
# 绘制一个圆(参数分别是: 屏幕, 颜色, 圆心位置, 半径, 0表示填充圆)
pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (100, 100), 30, 0)
# 刷新当前窗口(渲染窗口将绘制的图像呈现出来)
pygame.display.flip()
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False

if __name__ == '__main__':
main()
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加载图像
如果需要直接加载图像到窗口上，可以使用pygame中image模块的函数来加载图像，再通过之前获得的窗口对象的blit方法渲染图像。
import pygame

def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 设置窗口的背景色(颜色是由红绿蓝三原色构成的元组)
screen.fill((255, 255, 255))
# 通过指定的文件名加载图像
ball_image = pygame.image.load('./res/ball.png')
# 在窗口上渲染图像
screen.blit(ball_image, (50, 50))
# 刷新当前窗口(渲染窗口将绘制的图像呈现出来)
pygame.display.flip()
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False

if __name__ == '__main__':
main()
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实现动画效果
要实现动画效果，本身的原理也非常简单，就是将不连续的图片连续的播放，只要每秒钟达到了一定的帧数，那么就可以做出比较流畅的动画效果。
import pygame

def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 定义变量来表示小球在屏幕上的位置
x, y = 50, 50
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
screen.fill((255, 255, 255))
pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (x, y), 30, 0)
pygame.display.flip()
# 每隔50毫秒就改变小球的位置再刷新窗口
pygame.time.delay(50)
x, y = x + 5, y + 5

if __name__ == '__main__':
main()
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碰撞检测
pygame的sprite（动画精灵）模块就提供了对碰撞检测的支持，这里我们暂时不介绍sprite模块提供的功能，因为要检测两个小球有没有碰撞其实非常简单，只需要检查球心的距离有没有小于两个球的半径之和。
from enum import Enum, unique
from math import sqrt
from random import randint

import pygame

@unique
class Color(Enum):
"""颜色"""

RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY = (242, 242, 242)

@staticmethod
def random_color():
"""获得随机颜色"""
r = randint(0, 255)
g = randint(0, 255)
b = randint(0, 255)
return (r, g, b)

class Ball(object):
"""球"""

def __init__(self, x, y, radius, sx, sy, color=Color.RED):
"""初始化方法"""
self.x = x
self.y = y
self.radius = radius
self.sx = sx
self.sy = sy
self.color = color
self.alive = True

def move(self, screen):
"""移动"""
self.x += self.sx
self.y += self.sy
if self.x - self.radius <= 0 or \
self.x + self.radius >= screen.get_width():
self.sx = -self.sx
if self.y - self.radius <= 0 or \
self.y + self.radius >= screen.get_height():
self.sy = -self.sy

def eat(self, other):
"""吃其他球"""
if self.alive and other.alive and self != other:
dx, dy = self.x - other.x, self.y - other.y
distance = sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
if distance < self.radius + other.radius \
and self.radius > other.radius:
other.alive = False
self.radius = self.radius + int(other.radius * 0.146)

def draw(self, screen):
"""在窗口上绘制球"""
pygame.draw.circle(screen, self.color,
(self.x, self.y), self.radius, 0)
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事件处理
可以在事件循环中对鼠标事件进行处理，通过事件对象的type属性可以判定事件类型，再通过pos属性就可以获得鼠标点击的位置。在点击鼠标的位置创建颜色、大小和移动速度都随机的小球.
def main():
# 定义用来装所有球的容器
balls = []
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
# 处理鼠标事件的代码
if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
# 获得点击鼠标的位置
x, y = event.pos
radius = randint(10, 100)
sx, sy = randint(-10, 10), randint(-10, 10)
color = Color.random_color()
# 在点击鼠标的位置创建一个球(大小、速度和颜色随机)
ball = Ball(x, y, radius, sx, sy, color)
# 将球添加到列表容器中
balls.append(ball)
screen.fill((255, 255, 255))
# 取出容器中的球 如果没被吃掉就绘制 被吃掉了就移除
for ball in balls:
if ball.alive:
ball.draw(screen)
else:
balls.remove(ball)
pygame.display.flip()
# 每隔50毫秒就改变球的位置再刷新窗口
pygame.time.delay(50)
for ball in balls:
ball.move(screen)
# 检查球有没有吃到其他的球
for other in balls:
ball.eat(other)

if __name__ == '__main__':
main()
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