如何用Python10分钟绘制贪吃蛇小游戏？

贪吃蛇是一款经典的益智游戏，有PC和手机等多种版本，既简单又耐玩。玩家通过上下左右键控制蛇的方向，寻找食物，每吃到一次食物，就能得到一定的积分，而且蛇的身体会越来越长。随着蛇的身体变长，游戏的难度就会变大。当蛇碰到四周的墙壁，或者碰到自己的身体的某一个部位的时候，游戏就结束了。

我们来看一下用Python编写这款游戏的主要思路。带上娃一起编程既好玩又增长知识。

地图

我们将整个游戏界面看成是由许多个小方块组成的，每个方块代表一个单位。这样一来，游戏界面就由若干个小方块形成一个地图，地图上的每个位置都可以表示为小方块的整数倍，如图1所示。

图1

贪吃蛇的长度也用这个小方块来表示，每次吃到食物，蛇身的长度就会增加一个单位。

程序界面

这是一款完整的游戏，所以我们一共为其设计了3个界面，除了游戏界面以外，还包括游戏开始界面和游戏结束界面。

自定义函数

我们要创建的函数包括：main（主程序）、startGame（游戏开始）、runGame（运行游戏）、drawFood（绘制食物）、drawSnake（绘制贪吃蛇）、drawScore（绘制成绩）、moveSnake（移动贪吃蛇）、isEattingFood（是否吃到食物）、isAlive（判断贪吃蛇是否死掉了）、gameOver（游戏结束）和terminate（终止游戏）。

事件

我们要用到的事件是键盘事件。键盘事件是玩家操控贪吃蛇移动的时候发生的事件。我们会在后面介绍的startGame()函数和gameOver()函数中监听键盘事件，并且根据事件类型，来做相应的处理。

声音

我们会在游戏开始后，调用Sound对象的play()方法，播放的背景音乐。

导入模块

首先，将在程序中用到的模块都导入。我们要使用pygame的函数，因此需要导入Pygame模块。除此之外，我们还会用到sys模块和random模块。sys模块负责程序与Python解释器的交互，用于操控Python运行时的环境，程序要使用sys模块的exit()函数来退出游戏。random模块用于生成随机数。导入这3个模块的语句如下所示：

初始化设置

为了进行游戏启动和运行前的准备工作，程序需要做一些初始化设置工作，包括定义程序要用到的颜色、方向变量，确定游戏窗口和地图的大小，定义游戏需要用到的一些其他变量等。先来看看这部分初始化代码。

定义颜色变量

游戏中要用到的颜色主要包括如下几种。

定义方向变量

为了能够让玩家能够操控贪吃蛇的方向，我们在程序中定义了4个方向变量，分别和玩家操控贪吃蛇移动的上下左右相对应。

定义窗口大小

我们要为贪吃蛇游戏定义一个窗口，让贪吃蛇在这个窗口中移动。我们通过两个变量来定义窗口的宽和高，这是一个宽800像素、高600像素的矩形窗口。

定义地图大小

我们使用变量mapWidth 和mapHeight 来表示地图的宽和高。需要注意的是，地图的宽和高都是基础单位cellSize的整数倍。

其他变量

程序还会用到如下两个变量：

基础函数

程序最终要以通过函数来定义所要执行的功能，并且通过函数调用来完成和实现这些功能。前面介绍了贪吃蛇这款游戏需要定义的函数，这些函数是游戏程序的核心代码，接下来，我们依次来看看这些函数是如何实现的。

main()函数

main()函数是程序执行的入口。先来看一下main()函数的详细代码。

首先，初始化Pygame，调用pygame.init()函数进行模块初始化。然后调用了pygame.display.set_mode()函数，创建了一个宽800像素、高600像素的显示窗口，返回了用于该窗口的pygame.Surface 对象并将其存储在名为screen的变量中。接下来，调用pygame.display.set_caption()函数来设置窗口的标题，这里给游戏窗口起名为“贪吃蛇”。调用screen.fill()函数，将窗口用白色填充。然后创建了一个时钟（Clock）对象，将其赋值给snakeSpeedClock变量，用它来控制帧速率。

然后，调用startGame这个自定义函数，这是负责启动游戏的函数，给它传递的参数是变量screen，后面的小节会详细介绍这个函数。

接下来，为了保持Pygame事件循环一直运行，我们使用while循环，并且循环条件就是布尔值True，这表示循环会一直进行，而退出这个循环的唯一方式是程序终止。在本书前面的示例中，我们通常都会使用一个变量作为循环条件，当程序退出时，修改这个变量来结束循环。这两种做法的效果是相同的，相比之下，这里的用法要更加简单一些。

在循环体中，我们先初始化混合器，然后将一段背景音乐snake.wav加载到一个Sound对象中，并且将其存储到变量music中。接下来调用play()函数播放音乐，参数−1表示会一直循环播放。通过上述代码，我们就为游戏添加了背景音乐。然后调用runGame函数，传递给它的参数是变量screen和snakeSpeedClock，这个函数负责游戏运行，后面的小节还会详细介绍这个函数。当这个函数执行完后，就会调用music.stop()函数来停止背景音乐播放。然后，调用gameOver函数结束游戏，传递给它的参数是变量screen。

startGame()函数

这个函数负责控制我们的程序启动，它接收的参数是窗口的pygame.Surface对象。我们来看一下该函数的代码。

首先，调用image()函数在Pygame窗口中加载“gameStart.png”图片，并创建一个名为gameStart的Surface对象。然后，调用blit()函数，将像素从一个Surface复制到另一个Surface之上。就是把gameStart对象复制到Screen这个Surface上。通过blit()将gameStart复制到指定位置（70, 30）。

然后，调用pygame.font.SysFont函数来创建Font对象，并将其赋值给名为font的变量，这个对象允许我们以40点的SimHei字体绘制到Pygame的Surface上。接下来，在所创建的font对象上使用render()命令，把字符串“按任意键开始游戏”绘制到Surface上。然后，调用blit()函数，将像素从一个Surface复制到另一个Surface之上。screen.blit(tip, (240, 550))负责把tip对象复制到screen这个Surface上的指定位置。

调用pygame.display.update()函数，把绘制到Surface对象上的所有内容都显示到窗口上。

接下来，为了保持Pygame事件循环一直运行，我们使用while循环。在事件循环中，判断事件类型如果是QUIT（关闭窗口），就调用terminate()函数终止程序，我们稍后会介绍terminate()函数。否则，如果事件类型是KEYDOWN，那么事件对象将有一个key属性来识别按下的是哪个键。如果key属性等于K_ESCAPE，表示用户按下的是Esc键，意味着玩家希望结束程序，那么程序的处理方式和点击关闭窗口一样，调用terminate()函数终止程序。否则，表示用户按下的是其他键，退出这个函数，表示游戏开始运行。

当这个函数执行后，会出现如图1所示的游戏界面，这个时候，玩家可以按Esc键关闭程序，如果按其他的任意键则会开始玩游戏。

runGame()函数

这个函数控制着游戏程序运行，它接受的参数是窗口的pygame.Surface对象和Pygame的时钟对象。runGame()函数的代码如下所示：

首先使用random.randint()函数在3到mapWidth−8之间选取一个随机整数赋值给变量startX，在3到mapHeight−8之间选取一个随机整数赋值给变量startY，这两个变量分别表示贪吃蛇初始的x坐标和y坐标。选取随机数的目的是让贪吃蛇出现的位置不是固定的，这样就增加了游戏的不确定性。

然后，用嵌套字典的一个列表来表示贪吃蛇。每个字典表示地图上的一个坐标，{'x': startX, 'y': startY}表示蛇头的位置，{'x': startX - 1, 'y': startY}和{'x': startX - 2, 'y': startY}表示蛇的身体。这是一条水平放置的蛇，蛇头靠右，有两节蛇身。

将direction设置为RIGHT，表示方向向右。RIGHT是我们前面定义过的方向变量。

然后使用random.randint()函数在0到mapWidth−1之间选取一个随机整数作为字典中x键的值，在0到mapHeight−1之间选取一个随机整数作为字典中y键的值，将字典赋值给变量food。用这个变量表示食物的坐标位置。

接下来，为了保持Pygame事件循环一直运行，我们使用while循环。在事件循环中，判断事件类型，如果是QUIT，那么调用terminate()函数终止程序。否则，如果事件类型是KEYDOWN，那么事件对象将有一个key属性来识别按下的是哪个键。

如果key属性等于K_LEFT，表示用户按下的是向左方向键，并且direction != RIGHT，那么将变量direction设置为LEFT，也就是将方向设置为向左。这里，direction != RIGHT的含义是蛇头不向右，因为蛇头向右的话，是没有办法再将方向设置为向左的（因为要避免贪吃蛇直接掉头导致头部和身体相碰撞的情况），只有蛇头向上、向下或向左的时候，我们才可以将蛇头方向设置为向左。

如果key属性等于K_RIGHT，并且direction != LEFT，那么将变量direction设置为RIGHT；如果key属性等于K_UP，并且direction != DOWN，那么将变量direction设置为UP；如果key属性等于K_DOWN，并且direction !=UP，那么将变量direction设置为DOWN。

如果key属性等于K_ESCAPE，表示用户按下的是Esc 键，意味着玩家希望结束程序，那么处理方式和玩家点击关闭窗口是一样的，调用terminate()函数终止程序。

然后，调用moveSnake()函数移动贪吃蛇，该函数的参数是变量direction和snakeCoords，稍后我们还会详细介绍moveSnake()函数。

接下来调用isEattingFood()函数，判断贪吃蛇是否吃到食物，该函数参数是变量snakeCoords和 food，稍后我们还会详细介绍isEattingFood()函数。

然后调用isAlive()函数，判断贪吃蛇是否死亡，该函数的参数是变量snakeCoords，并且将它的返回结果赋值给变量ret，稍后会详细介绍isAlive()函数。判断变量ret是否是True，如果不是，跳出while循环，表示贪吃蛇已经死了，游戏结束。

调用image.load()函数加载游戏背景图片，并创建一个名为gameRun的Surface对象。调用blit()函数，把gameRun对象复制到screen这个Surface上，指定位置是左上角。

然后调用drawFood()函数绘制食物，该函数的参数是变量screen和food，稍后我们还会介绍drawFood()函数。

然后调用drawSnake()函数绘制贪吃蛇，该函数的参数是变量screen和snakeCoords，稍后我们还会详细介绍drawFood()函数。

接下来调用drawScore()函数绘制分数，该函数的参数是变量screen和len(snakeCoords) – 3的结果。len(snakeCoords)表示贪吃蛇的长度。减去3，是因为贪吃蛇最初有一个蛇头和两节身体，也就是snakeCoords初始有3个元素，减去3就是新增的身体部分，也就是相应的得分。

调用pygame.display.update()函数，把绘制到Surface对象上的所有内容，都显示到窗口上。调用时钟对象的tick()方法，表示游戏运行的帧速率是snakeSpeed FPS，即每秒snakeSpeed次。

当runGame()函数执行后，会出现如图3所示的游戏界面。

图3

下面分别介绍一下runGame()函数中用到的其他的自定义函数。

drawFood()函数

drawFood()函数用来绘制食物，它接受的参数是窗口的pygame.Surface对象和表示坐标的字典对象。drawFood()函数的代码如下所示。

将字典food的键“x”对应的值乘以变量cellSize的结果赋值给变量x，将字典food的键“y”对应的值乘以变量cellSize的结果赋值给变量y。因为food的坐标是相对于地图上的坐标，而不是真正窗口的坐标，只有在乘以cellSize后才能够得到窗口上对应的像素位置。然后，调用pygame.draw.rect()函数绘制用黄色填充的一个小方块。

drawSnake()函数

drawSnake()函数用来绘制贪吃蛇，它接受的参数是窗口的pygame.Surface对象和表示贪吃蛇的列表。drawSnake()函数的代码如下所示。

用一个for循环来遍历snakeCoords列表中所有的元素，把每个元素赋值给变量coord。

在每个循环体中，将字典coord的键“x”对应的值乘以变量cellSize，再把结果赋值给变量x，将字典coord的键“y”对应的值乘以变量cellSize，再把结果赋值给变量y。变量x和y对应的是窗口上的像素位置。然后调用pygame.draw.rect()函数绘制一个用深绿色填充的小方块，再次调用pygame.draw.rect()函数在深绿色方块中绘制一个浅绿色的小方块。一个大方块和一个小方块，一起构成了蛇的一节身体。

drawScore()函数

drawScore()函数用来绘制分数，它接受的参数是窗口的pygame.Surface对象和表示分数的变量。drawScore()函数的代码如下所示。

调用pygame.font.SysFont()函数，把字符串"得分:"以及变量score的值绘制到界面上，以抗锯齿方式绘制，文本颜色为白色，将生成的这个Font对象赋值给变量scoreSurf。然后获取scoreSurf的矩形对象并将其赋值给变量scoreRect。指定scoreRect的左上角的坐标为(windowsWidth - 200, 50)。然后，调用blit()函数，把scoreSurf对象复制到screen这个Surface上。

moveSnake()函数

moveSnake()函数用来移动贪吃蛇，它接受的参数是表示方向的变量和表示贪吃蛇的列表。moveSnake()函数会根据方向，来增加一个蛇头的元素到列表中。moveSnake()函数的代码如下所示。

如果变量direction等于UP，表示贪吃蛇的方向是向上，那么创建一个新的蛇头元素，“x”键的值是原来蛇头的“x”键的值不变，“y”键的值是原来蛇头的“y”键的值减去1个单位。

否则，如果变量direction等于DOWN，表示贪吃蛇的方向是向下，那么创建一个新的蛇头元素，“x”键的值是原来蛇头的“x”键的值不变，“y”键的值是原来蛇头的“y”键的值加上1个单位。

否则，如果变量direction等于LEFT，表示贪吃蛇的方向是向左，那么创建一个新的蛇头元素，“x”键的值是原来蛇头的“x”键的值减去1个单位，“y”键的值是原来蛇头的“y”键的值不变。

否则，如果变量direction等于RIGHT，表示贪吃蛇的方向是向右，那么创建一个新的蛇头元素，“x”键的值是原来蛇头的“x”键的值加上1个单位，“y”键的值是原来蛇头的“y”键的值不变。

然后，把这个新创建的字典元素插入到贪吃蛇列表的第一个位置。

isEattingFood()函数

isEattingFood()函数用来判断贪吃蛇是否吃到了食物，它接受的参数是表示贪吃蛇的列表和表示食物位置的变量。isEattingFood()函数的代码如下所示。

首先判断列表snakeCoords的第一个元素的“x”键和“y”键的值是否等于变量food的“x”键和“y”键的值。变量HEAD等于0。

如果相等，表示蛇头碰到了食物。那么重新设置变量food的“x”键和“y”键的值。请注意，对于列表或字典，在函数内修改参数的内容，会影响到函数之外的对象。

如果不相等，删除snakeCoords列表中最后一个元素。在介绍moveSnake()函数的时候提到过，移动贪吃蛇，其实就是增加一个新的元素。例如，最初是3个元素，向右移动一步，就变成了4个元素。如果这个时候没有吃到食物，那么为了保证元素数量不变，就要删除最后一个元素，这样才能确保snakeCoords列表中的元素数量没有变化，仍然是3个元素。

isAlive()函数

isAive()函数用来判断贪吃蛇是否死亡，它接受的参数是表示贪吃蛇的列表。isAive()函数的代码如下所示。

首先，将变量tag设置为True。然后，判断在地图上的蛇头的x坐标是否等于−1，或者蛇头的x坐标是否等于mapWidth，或者蛇头的y坐标是否等于−1，或者蛇头的y坐标是否等于mapHeight，只要满足其中的任何一个条件，就表示蛇头碰到了墙壁，那么就将变量tag设置为False。

然后用一个for循环，来遍历snakeCoords列表中的第2个元素以及之后的元素，把每个元素赋值给变量snake_body，表示蛇的身体。

在循环体内，判断字典snake_body的键“x”和“y”对应的值是否等于snakeCoords列表第一个元素，也就是蛇头的键“x”和“y”对应的值，如果相等，表示蛇头碰到了蛇的身体，那么就将变量tag设置为False。

最后，该函数返回了变量tag。如果tag是True，表示蛇还活着；如果tag是False，表示蛇死掉了。

gameOver()函数

gameOver()函数控制整个程序的结束，它接受的参数是窗口的pygame.Surface对象。gameOver()函数的代码如下所示。

首先调用screen.fill()函数，用白色填充窗口。

然后调用image()函数在Pygame窗口中加载“gameover.png”图片，并创建一个名为gameOver的Surface对象。然后我们调用blit()函数，把gameOver对象复制到screen这个Surface上。通过blit()将gameOver复制到指定左上角位置（0, 0）。

然后调用pygame.font.SysFont函数，把字符串"按Q或者ESC退出游戏，按其他键重新开始游戏"绘制到界面上。然后我们调用blit()函数把tip对象复制到screen这个Surface上。

调用pygame .display.update()函数，把绘制到Surface对象上的所有内容，都显示到窗口上。

接下来，使用while循环监听键盘事件。在事件循环中，判断事件类型，如果是QUIT，那么调用terminate函数终止程序。否则，如果事件类型是KEYDOWN，那么事件对象将有一个key属性来识别按下的是哪个键。如果key属性等于K_ESCAPE或K_q，表示用户按下的是Esc或Q键，意味着玩家希望结束程序，那么处理方式和点击关闭窗口是一样的，调用terminate()函数终止程序。否则，表示用户按下的是其他键，结束这个函数，重新开始游戏。

当这个函数执行后，会出现如图4所示的游戏界面，这个时候，可以按Q键和Esc键结束程序，也可以按任意键重新开始一局游戏。

图4

terminate()函数

terminate()函数终止程序。我们来看一下该函数的代码。

调用pygame.quit()函数，它是和init()相对应的一个函数。在退出程序之前，需要调用它。然后才会退出Pygame。调用sys.exit()函数，退出主程序退。

调用入口函数

最后，我们只要调用入口函数main()，程序就可以开始运行了。

到这里，我们的贪吃蛇游戏就完成了。这是一个真正意义上的完整游戏，有开始界面和结束界面，有游戏背景，还有背景音乐。尝试着玩一玩，然后再回过头来看看游戏的程序代码，这样会更有助于对代码的理解。

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