20231325贾罗祁 2023-2024-2《Python程序设计》实验四报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2313
姓名： 贾罗祁
学号： 20231325
实验教师：王志强
实验日期：2024年5月15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。
课代表和各小组负责人收集作业（源代码、视频、综合实践报告）
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
（1）实验内容
俄罗斯方块小游戏
（2）代码步骤
1.设置方块初始数据
设置游戏参数：定义方块的大小、游戏区域的宽度和高度、游戏窗口的宽度、颜色等。
2.设置屏幕
（1）创建游戏窗口：创建游戏窗口和设置游戏窗口标题；
（2）设置时钟和帧率：创建时钟对象，设置游戏帧率为30帧/秒。
（3）定义绘制网格的函数：draw_grids()绘制游戏区域的网格线。
（4）定义显示文本的函数：show_text(surf, text, size, x, y, color=white)在屏幕上显示文本。
（5）定义绘制得分和最高分的函数：定义得分、最高分和游戏等级，显示当前得分。
3.进行俄罗斯方块游戏的构建
（1）定义方块形状类：CubeShape类定义了方块的形状、颜色、中心位置和方向，以及方块的移动、旋转和冲突检测方法。
（2）定义移除满行的函数：remove_full_line()检测并移除满行，增加得分。
（3）主游戏循环：监听用户输入，更新方块位置，处理游戏结束逻辑，显示得分和最高分，以及绘制游戏界面。
（4）处理用户输入：通过键盘事件处理方块的移动、旋转、暂停和游戏重新开始。
（5）更新方块位置和游戏状态：在游戏循环中，根据帧率更新方块位置，检测方块是否到达底部或发生冲突，生成新的方块。
（6）显示游戏结束信息：当游戏结束时，显示游戏结束信息，等待用户按任意键重新开始游戏，在每次循环结束时，更新屏幕显示，确保所有绘制操作生效。
（3）完整代码
import random
pygame.init()
cell_size = 30
grid_width = 15
grid_height = 20
board_width = cell_size * grid_width
board_height = cell_size * grid_height
side_panel_width = 200
screen_width = board_width + side_panel_width
white = (245,245,245)
black = (0, 0, 0)
grid_line_color = (139,125,107)
block_colors = [(255, 0, 0),
(0, 255, 0),
(0, 0, 255),
(255, 255, 0),
(255, 0, 255),
(0, 255, 255),
(128, 128, 128)]
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, board_height))
pygame.display.set_caption("Tetris")
clock = pygame.time.Clock()
FPS = 30
def draw_grid():
for i in range(grid_width):
pygame.draw.line(screen, grid_line_color, (i * cell_size, 0), (i * cell_size, board_height))
for i in range(grid_height):
pygame.draw.line(screen, grid_line_color, (0, i * cell_size), (board_width, i * cell_size))
pygame.draw.line(screen, white, (cell_size * grid_width, 0), (cell_size * grid_width, cell_size * grid_height))
def display_text(surf, text, size, x, y, color=white):
font = pygame.font.SysFont("SimHei", size)
text_surface = font.render(text, True, color)
text_rect = text_surface.get_rect()
text_rect.midtop = (x, y)
surf.blit(text_surface, text_rect)
current_score = 0
max_score = 0
game_level = 1
def draw_current_score():
display_text(screen, u'当前得分：{}'.format(current_score), 20, board_width + side_panel_width // 2, 200)
def draw_max_score():
display_text(screen, u'最高得分：{}'.format(max_score), 20, board_width + side_panel_width // 2, 100)
def show_game_over(screen):
display_text(screen, '俄罗斯方块', 30, 225, 250)
display_text(screen, '按任意键开始游戏', 20, 225, 300)
board_color_matrix = []
for i in range(grid_height):
board_color_matrix.append([0] * grid_width)
class BlockForm(object):
shapes = ['I', 'J', 'L', 'O', 'S', 'T', 'Z']
I = [[(0, -1), (0, 0), (0, 1), (0, 2)], [(-1, 0), (0, 0), (1, 0), (2, 0)]]
J = [[(-2, 0), (-1, 0), (0, 0), (0, -1)], [(-1, 0), (0, 0), (0, 1), (0, 2)], [(0, 1), (0, 0), (1, 0), (2, 0)], [(0, -2), (0, -1), (0, 0), (1, 0)]]
L = [[(-2, 0), (-1, 0), (0, 0), (0, 1)], [(1, 0), (0, 0), (0, 1), (0, 2)], [(0, -1), (0, 0), (1, 0), (2, 0)], [(0, -2), (0, -1), (0, 0), (-1, 0)]]
O = [[(0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1)]]
S = [[(-1, 0), (0, 0), (0, 1), (1, 1)], [(1, -1), (1, 0), (0, 0), (0, 1)]]
T = [[(0, -1), (0, 0), (0, 1), (-1, 0)], [(-1, 0), (0, 0), (1, 0), (0, 1)], [(0, -1), (0, 0), (0, 1), (1, 0)], [(-1, 0), (0, 0), (1, 0), (0, -1)]]
Z = [[(0, -1), (0, 0), (1, 0), (1, 1)], [(-1, 0), (0, 0), (0, -1), (1, -1)]]
shapes_with_dir = {'I': I, 'J': J, 'L': L, 'O': O, 'S': S, 'T': T, 'Z': Z}
def __init__(self):
self.form = self.shapes[random.randint(0, len(self.shapes) - 1)]
self.center = (2, grid_width // 2)
self.dir = random.randint(0, len(self.shapes_with_dir[self.form]) - 1)
self.color = block_colors[random.randint(0, len(block_colors) - 1)]
def get_all_cell_positions(self, center=None):
curr_form = self.shapes_with_dir[self.form][self.dir]
if center is None:
center = [self.center[0], self.center[1]]
return [(cell[0] + center[0], cell[1] + center[1]) for cell in curr_form]
def conflict(self, center):
for cell in self.get_all_cell_positions(center):
if cell[0] < 0 or cell[1] < 0 or cell[0] >= grid_height or cell[1] >= grid_width:
return True
if board_color_matrix[cell[0]][cell[1]] is not 0:
return True
return False
def rotate(self):
new_dir = self.dir + 1
new_dir %= len(self.shapes_with_dir[self.form])
old_dir = self.dir
self.dir = new_dir
if self.conflict(self.center):
self.dir = old_dir
return False
def move_down(self):
center = (self.center[0] + 1, self.center[1])
if self.conflict(center):
return False
self.center = center
return True
def move_left(self):
center = (self.center[0], self.center[1] - 1)
if self.conflict(center):
return False
self.center = center
return True
def move_right(self):
center = (self.center[0], self.center[1] + 1)
if self.conflict(center):
return False
self.center = center
return True
def pause(self):
is_pause = True
while is_pause:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
quit()
if event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_p:
is_pause = False
elif event.key == pygame.K_p:
is_pause = True
pygame.display.update()
def draw(self):
for cell in self.get_all_cell_positions():
pygame.draw.rect(screen, self.color, (cell[1] * cell_size, cell[0] * cell_size, cell_size, cell_size))
pygame.draw.rect(screen, white, (cell[1] * cell_size, cell[0] * cell_size, cell_size, cell_size), 1)
def draw_board():
for i, row in zip(range(grid_height), board_color_matrix):
for j, color in zip(range(grid_width), row):
if color is not 0:
pygame.draw.rect(screen, color, (j * cell_size, i * cell_size, cell_size, cell_size))
pygame.draw.rect(screen, white, (j * cell_size, i * cell_size, cell_size, cell_size), 2)
def remove_full_lines():
global board_color_matrix
global current_score
new_matrix = [[0] * grid_width for i in range(grid_height)]
index = grid_height - 1
n_full_lines = 0
for i in range(grid_height - 1, -1, -1):
is_full = True
for j in range(grid_width):
if board_color_matrix[i][j] is 0:
is_full = False
continue
if not is_full:
new_matrix[index] = board_color_matrix[i]
index -= 1
else:
n_full_lines += 1
current_score += n_full_lines
board_color_matrix = new_matrix
running = True
game_paused = False
game_over = True
frame_counter = 0
active_block = 0
while running:
clock.tick(FPS // game_level) # 根据等级调整FPS
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if game_over:
game_over = False
active_block = BlockForm()
break
if event.key == pygame.K_LEFT:
active_block.move_left()
elif event.key == pygame.K_RIGHT:
active_block.move_right()
elif event.key == pygame.K_DOWN:
active_block.move_down()
elif event.key == pygame.K_UP:
active_block.rotate()
elif event.key == pygame.K_p:
active_block.pause()
elif event.key == pygame.K_SPACE:
while active_block.move_down() == True:
pass
elif event.key == pygame.K_o:
game_over = True
current_score = 0
active_block = 0
board_color_matrix = [[0] * grid_width for i in range(grid_height)]
remove_full_lines()
if game_over is False and frame_counter % (FPS // game_level) == 0:
if active_block.move_down() == False:
for cell in active_block.get_all_cell_positions():
board_color_matrix[cell[0]][cell[1]] = active_block.color
active_block = BlockForm()
if active_block.conflict(active_block.center):
game_over = True
current_score = 0
active_block = 0
board_color_matrix = [[0] * grid_width for i in range(grid_height)]
remove_full_lines()
frame_counter += 1
screen.fill(black)
draw_grid()
draw_board()
draw_current_score()
draw_max_score()
if max_score <= current_score:
max_score = current_score
else:
max_score = max_score
if active_block is not 0:
active_block.draw()
if game_over:
show_game_over(screen)
pygame.display.update()
（4）运行结果
3.实验过程中遇到的问题和解决过程
1、
问题一：运行界面中出现了中文显示为乱码的情况
问题一解决方法：我的pycharm没有下载想要的字体，这个可以通过使用系统中默认安装的字体SimHei（黑体）解决
def show_text(surf, text, size, x, y, color=white):
font = pygame.font.SysFont("SimHei", size)
text_surface = font.render(text, True, color)
text_rect = text_surface.get_rect()
text_rect.midtop = (x, y)
surf.blit(text_surface, text_rect)
２、
问题二：下落的速度比较慢，游戏的趣味性很低
问题二解决方法：通过调整每秒帧数来实现速度的变化，每增加10分，方块下落的速度就增加一点，直到达到100分后速度不再增加
４.其他（感悟、思考等）
设计俄罗斯方块小游戏，首先我感觉是很麻烦的，哪怕是借助ＧＰＴ的帮助，但同时，也让我很强烈很强烈地感觉到Python的优势，pygame这个库确实带来了极大地便利；其次，在写这个代码的过程中，制作简易的图形界面，丰富游戏可玩性以及修复一大堆bug，制作完毕让我感觉很有成就感。同时，这个实验也让我感觉到了我还需要在编程语言、程序设计等继续学习努力。
５.对Python程序设计课：
- 感想与体会
经过了一个学期的Python课程学习，我对于Python这一编程语言有了一定的了解，也为我将来的课程学习打下了一定的基础。
随着课程的深入，我逐渐领悟到Python的简洁（尤其是相较于C语言）从基础的变量赋值到复杂的数据结构，从函数的定义到类的创建，每一步的学习都让我对编程有了更深的理解。
在课程中，我完成了几个实验，比如Socket的使用、剪刀石头布游戏，这些实验极大地提升了我的编程能力，让我更好的理解了如何将理论知识应用到实际问题中，如何通过调试和测试来优化代码。
当然，必须提到，王老师的课非常有趣，幽默易懂的风格让我对于Python的学习也产生了很大的兴趣（尤其是相较于C语言），就像老师讲到的“‘蛋炒饭’和“‘盖浇饭’”，让我很清楚地区分了面向对象和面向过程，还有老师经常提的“人生苦短，我用python”，我感觉我在以后得学习中都不会忘记了。 - 意见建议
老师可以考虑留一些课后作业之类的，感觉这个对于巩固课堂的知识还是有着很好的帮助；
感觉可以搞一个小组作业之类的，这样对同学之间的交流合作也有一定的帮助吧。