Учим Python, делая крутые игры

Об авторе ..................................................................................................................15

Введение ...................................................................................................................16
Для кого эта книга? ......................................................................................................17
О книге ............................................................................................................................18
Как пользоваться этой книгой ..................................................................................19
Номера строк и отступов ...................................................................................... 19
Длинные строки кода ............................................................................................. 20
Загрузка и установка Python ......................................................................................21
Запуск интерактивной среды разработки ..............................................................22
Поиск справочной документации ............................................................................23

Глава 1. Интерактивная среда разработки...........................................................24
Немного арифметики ..................................................................................................24
Целые числа и числа с плавающей запятой ...................................................... 25
Выражения ................................................................................................................ 26
Вычисление выражений ..............................................................................................26
Синтаксические ошибки .............................................................................................27
Сохранение значений в переменных .......................................................................28
Заключение .....................................................................................................................33

Глава 2. Написание программ ................................................................................34
Строковые значения ....................................................................................................34
Конкатенация строк .....................................................................................................35
Написание кода в среде разработки ........................................................................36
Создание программы «Привет, мир!» ................................................................ 37
Сохранение программы ......................................................................................... 38
Запуск программы ................................................................................................... 39
Как работает программа «Привет, мир!» ................................................................40
Комментарии для программиста ........................................................................ 40
Функции: Мини-программы внутри программ .............................................. 41
Функция print() .............................................................................................41
Функция input() .............................................................................................41
Выражения в вызовах функций .................................................................42
Завершение программы ......................................................................................... 42
Имена переменных .......................................................................................................43
Заключение .....................................................................................................................44

Глава 3. Игра «Угадай число» .................................................................................45
Пример запуска игры «Угадай число» .....................................................................46
Исходный код игры «Угадай число» ........................................................................46
Импорт модуля random..................................................................................................47
Генерация случайных чисел при помощи функции random.randint() ..............49
Приветствие игрока .....................................................................................................51
Инструкции управления потоком ............................................................................51
Использование циклов для повторения кода .................................................. 51
Группировка в блоки ............................................................................................... 52
Создание циклов с инструкцией for .................................................................. 53
Игрок угадывает число................................................................................................55
Преобразование значений при помощи функций int(), float() и str() ..........55
Логический тип данных ..............................................................................................57
Операторы сравнения ............................................................................................ 58
Проверка условий и определение истинности/ложности ............................ 58
Эксперименты с логическими операторами, операторами
сравнения и условиями .......................................................................................... 59
Разница между операторами = и ==..................................................................... 61
Инструкции if...............................................................................................................61
Выход из цикла до его завершения при помощи инструкции break................62
Проверка, победил ли игрок ......................................................................................62
Проверка, проиграл ли игрок ....................................................................................63
Заключение .....................................................................................................................64

Глава 4. Программа-шутник ..................................................................................65
Пример запуска программы «Шутки» .....................................................................65
Исходный код программы «Шутки» ........................................................................66
Как работает код ...........................................................................................................66
Экранируемые символы ..............................................................................................67
Одинарные и двойные кавычки ................................................................................68
Параметр end функции print() .................................................................................70
Заключение .....................................................................................................................71

Глава 5. Игра «Царство драконов» ........................................................................72
Как играть в «Царство драконов».............................................................................72
Пример запуска игры «Царство драконов»............................................................73
Блок-схема игры «Царство драконов» ....................................................................73
Исходный код игры «Царство драконов» ...............................................................74
Импорт модулей random и time...................................................................................76
Функции в игре «Царство драконов» ......................................................................76
Инструкции def........................................................................................................ 76
Вызов функции ........................................................................................................ 77
Где указывать определение функций? ................................................................ 77
Многострочный текст .................................................................................................78
Выполнение циклов с помощью инструкций while .............................................79
Логические операторы .................................................................................................80
Оператор and ............................................................................................................. 80
Оператор or ............................................................................................................... 81
Оператор not ............................................................................................................. 82
Вычисление логических операций ...................................................................... 82
Возвращаемые значения функций ...........................................................................84
Глобальная и локальная области видимости переменных .................................84
Параметры функции ....................................................................................................86
Отображение результатов игры ................................................................................87
Определение пещеры с дружелюбным драконом .................................................88
Игровой цикл ................................................................................................................89
Вызов функций в программе................................................................................ 90
Запрос «сыграть снова» ......................................................................................... 91
Заключение .....................................................................................................................91

Глава 6. Использование отладчика .......................................................................93
Типы багов ......................................................................................................................93
Отладка ...........................................................................................................................95
Запуск отладчика ..................................................................................................... 95
Пошаговое выполнение программы с помощью отладчика ........................ 97
Область глобальных переменных ..............................................................97
Область локальных переменных ................................................................98
Обычное выполнение и завершение работы ..........................................98
Навигация по коду ........................................................................................98
Поиск багов ..................................................................................................................100
Установка точек останова .........................................................................................104
Использование точек останова ...............................................................................105
Заключение ...................................................................................................................107

Глава 7. Проектирование игры «Виселица» с помощью блок-схем ................108
Правила игры «Виселица» ........................................................................................108
Пример запуска игры «Виселица» ..........................................................................109
ASCII-графика .............................................................................................................110
Проектирование игры с помощью блок-схем .....................................................111
Создание блок-схем .............................................................................................. 112
Ветвление в блок-схемах ..................................................................................... 113
Заканчиваем или начинаем игру сначала ....................................................... 115
Следующая попытка ............................................................................................. 115
Обратная связь с игроком ................................................................................... 117
Заключение ...................................................................................................................118

Глава 8. Написание кода игры «Виселица» ........................................................119
Исходный код игры «Виселица» .............................................................................119
Импорт модуля random................................................................................................123
Константы ....................................................................................................................123
Списки ...........................................................................................................................124
Доступ к элементам по их индексам ................................................................ 125
Индекс за пределами диапазона и ошибка IndexError ........................126
Присваивание индексов элементам ........................................................126
Конкатенация списков ......................................................................................... 126
Оператор in ............................................................................................................. 127
Вызов методов .............................................................................................................127
Методы списков reverse() и append()................................................................ 128
Строковый метод split()..................................................................................... 128
Получение секретного слова из списка .................................................................129
Отображение игрового поля для игрока ..............................................................130
Функции list() и range()..................................................................................... 131
Срезы списков и строк ......................................................................................... 132
Вывод секретного слова с пробелами .............................................................. 134
Получение предположений игрока ........................................................................136
Строковые методы lower() и upper()................................................................. 136
Завершение цикла while....................................................................................... 138
Инструкции elif .........................................................................................................138
Проверка допустимости предположения игрока ...............................................139
Предложение игроку сыграть заново ....................................................................140
Обзор функций игры .................................................................................................141
Игровой цикл ..............................................................................................................141
Вызов функции displayBoard() ........................................................................... 142
Ввод игроком угадываемой буквы .................................................................... 142
Проверка наличия буквы в секретном слове ................................................. 143
Проверка — не победил ли игрок ..................................................................... 143
Обработка ошибочных предположений ......................................................... 144
Проверка — не проиграл ли игрок ................................................................... 144
Завершение или перезагрузка игры ................................................................. 145
Заключение ...................................................................................................................146

Глава 9. Доработка игры «Виселица» ..................................................................147
Увеличение числа угадываний ................................................................................147
Словари .........................................................................................................................148
Определение размера словаря с помощью функции len()......................... 149
Различия между списком и словарем .............................................................. 150
Методы словаря keys() и values()...................................................................... 151
Использование словаря слов в игре «Виселица» ........................................... 152
Случайный выбор из списка ....................................................................................152
Удаление элементов списка ......................................................................................154
Множественное присваивание ...............................................................................156
Выбор игроком категории слов ...............................................................................157
Заключение ...................................................................................................................158

Глава 10. Игра «Крестики-нолики» .....................................................................159
Пример запуска игры «Крестики-нолики» ..........................................................160
Исходный код игры «Крестики-нолики» ..............................................................161
Проектирование программы ...................................................................................166
Данные для прорисовки игрового поля .......................................................... 166
Стратегия игры ИИ ............................................................................................... 167
Импорт модуля random................................................................................................168
Вывод игрового поля на экран ................................................................................169
Предоставление игроку выбора между «Х» или «О» .........................................170
Выбор — кто будет ходить первым ........................................................................171
Размещение меток на игровом поле .......................................................................171
Ссылки на список .................................................................................................. 172
Использование ссылок на списки в функции makeMove() ............................ 175
Проверка — не победил ли игрок ...........................................................................175
Дублирование данных игрового поля ...................................................................178
Проверка — свободна ли клетка игрового поля .................................................178
Разрешение игроку сделать ход ...............................................................................179
Вычисление по короткой схеме ..............................................................................180
Выбор хода из списка.................................................................................................182
Значение None ...............................................................................................................183
Создание искусственного интеллекта ...................................................................184
Проверка — сможет ли компьютер победить, сделав ход .......................... 185
Проверка — сможет ли игрок победить, сделав ход .................................... 185
Проверка угловых, центральной и боковых клеток
(в порядке очереди) .............................................................................................. 186
Проверка — заполнено ли поле ......................................................................... 187
Игровой цикл ..............................................................................................................187
Выбор буквы игрока и того, кто будет ходить первым ............................... 188
Переменная turn в значении 'Человек' ............................................................. 188
Переменная turn в значении 'Компьютер'.......................................................... 190
Предложение игроку сыграть заново............................................................... 190
Заключение ...................................................................................................................191

Глава 11. Дедуктивная игра «Холодно-горячо» .................................................192
Пример запуска игры «Холодно-горячо» .............................................................193
Исходный код игры «Холодно-горячо».................................................................193
Блок-схема игры «Холодно-горячо» ......................................................................195
Импорт модуля random и определение функции getSecretNum().......................196
Перетасовка уникального набора цифр ...............................................................197
Изменение порядка элементов списка с помощью функции
random.shuffle() ........................................................................................................ 197
Получение секретного числа из перетасованных цифр.............................. 198
Расширенные операторы присваивания...............................................................198
Подсчет выдаваемых подсказок ..............................................................................200
Метод списка sort() ...................................................................................................201
Строковый метод join()............................................................................................202
Проверка на содержание в строке только чисел .................................................203
Начало игры .................................................................................................................203
Интерполяция строк ..................................................................................................204
Игровой цикл ..............................................................................................................205
Получение предположения игрока ................................................................... 206
Получение подсказок в зависимости от предположения игрока ............. 206
Проверка победы или поражения игрока ....................................................... 207
Предложение сыграть снова ............................................................................... 207
Заключение ...................................................................................................................208

Глава 12. Декартова система координат .............................................................209
Сетки и декартовы координаты ..............................................................................209
Отрицательные числа ................................................................................................211
Система координат компьютерного экрана .........................................................213
Математические хитрости ........................................................................................213
Хитрость 1: минус «съедает» плюс слева от себя .......................................... 214
Хитрость 2: два минуса в сумме дают плюс ................................................... 214
Хитрость 3: два слагаемых числа можно переставлять местами ............. 214
Абсолютные величины и функция abs() ..............................................................215
Заключение ...................................................................................................................216

Глава 13. Игра «Охотник за сокровищами» .......................................................217
Пример запуска игры «Охотник за сокровищами» ...........................................218
Исходный код игры «Охотник за сокровищами» ...............................................222
Проектирование программы ...................................................................................227
Импорт модулей random, sys и math ..........................................................................227
Создание поля для новой игры ...............................................................................228
Генерация игрового поля ..........................................................................................229
Изображение координат x вдоль верхней части поля ................................. 230
Рисование океана ................................................................................................... 231
Вывод ряда в океане .............................................................................................. 232
Изображение координат x вдоль нижней части игрового поля ............... 233
Создание случайных сундуков с сокровищами ..................................................233
Определение допустимости хода ............................................................................234
Отражение хода на игровом поле ...........................................................................234
Поиск ближайшего сундука с сокровищами ................................................. 235
Удаление значений с помощью метода списка remove() .............................. 238
Получение хода игрока ..............................................................................................239
Вывод игроку инструкций по игре ........................................................................241
Игровой цикл ..............................................................................................................242
Демонстрация игроку статуса игры ................................................................. 243
Обработка хода игрока ........................................................................................ 243
Нахождение затонувшего сундука с сокровищами ..................................... 244
Проверка победы игрока ..................................................................................... 245
Проверка проигрыша игрока ............................................................................. 245
Завершение работы программы с помощью функции sys.exit()............ 246
Заключение ...................................................................................................................246

Глава 14. Шифр Цезаря .........................................................................................248
Криптография и шифрование .................................................................................248
Как работает шифр Цезаря ......................................................................................249
Пример запуска программы «Шифр Цезаря» .....................................................251
Исходный код программы «Шифр Цезаря» .........................................................252
Установление максимальной длины ключа .........................................................253
Выбор между шифрованием и расшифровыванием сообщения ...................254
Получение сообщения от игрока ............................................................................254
Получение ключа от игрока .....................................................................................255
Шифрование/расшифровывание сообщения .....................................................255
Нахождение переданных строк с помощью строчного
метода find()............................................................................................................. 256
Шифрование/расшифровка каждой буквы .................................................... 257
Запуск программы ......................................................................................................258
Полный перебор .........................................................................................................259
Добавление режима полного перебора .................................................................260
Заключение ...................................................................................................................261

Глава 15. Игра «Реверси» ......................................................................................263
Как играть в «Реверси» ..............................................................................................263
Пример запуска игры «Реверси» .............................................................................266
Исходный код игры «Реверси» ................................................................................268
Импорт модулей и создание констант ..................................................................275
Структура данных игрового поля ..........................................................................275
Отображение на экране структуры данных игрового поля....................... 276
Создание структуры данных нового игрового поля.................................... 277
Проверка допустимости хода ..................................................................................278
Проверка каждого из восьми направлений ................................................... 279
Определение наличия фишек, которые можно перевернуть .................... 280
Проверка допустимости координат .......................................................................282
Получение списка со всеми допустимыми ходами ...................................... 282
Вызов функции bool().......................................................................................... 283
Получение игрового счета ........................................................................................284
Получение сделанного игроком выбора фишки .................................................285
Определение первого игрока ...................................................................................285
Помещение фишки на поле ......................................................................................286
Создание копии структуры данных игрового поля ...........................................286
Определение того, находится ли клетка в углу ...................................................287
Получение хода игрока ..............................................................................................287
Получение хода компьютера ....................................................................................290
Разработка стратегии с угловыми ходами ...................................................... 290
Получения списка самых результативных ходов ......................................... 291
Вывод игрового счета на экран ...............................................................................292
Начало игры .................................................................................................................292
Проверка на попадание в тупик ........................................................................ 293
Выполнение хода игроком .................................................................................. 294
Выполнение хода компьютером ........................................................................ 295
Игровой цикл ..............................................................................................................296
Предложение сыграть снова ....................................................................................297
Заключение ...................................................................................................................298

Глава 16. Искусственный интеллект игры «Реверси» .......................................299
Компьютер против компьютера .............................................................................300
Пример запуска модели 1 .................................................................................... 300
Исходный код модели 1 ....................................................................................... 301
Удаление приглашений для игрока и добавление
игрока-компьютера ............................................................................................... 303
Компьютер против компьютера — несколько партий ......................................304
Пример запуска модели 2 .................................................................................... 304
Исходный код модели 2 ....................................................................................... 305
Отслеживание результатов партий .................................................................. 306
Отключение вызовов функции print()............................................................ 307
Оценка искусственных интеллектов в процентном соотношении ............307
Деление приводит к получению числа с плавающей запятой ........... 308
Функция round() ...........................................................................................309
Сравнение различных алгоритмов ИИ .................................................................309
Исходный код модели 3 ....................................................................................... 310
Принципы работы искусственных интеллектов в модели 3 ..................... 312
ИИ лучшего углового хода ........................................................................312
ИИ худшего хода ..........................................................................................312
ИИ случайного хода ....................................................................................313
Проверка на граничные ходы ...................................................................314
ИИ лучшего углового-граничного хода .................................................314
Сравнение искусственных интеллектов .......................................................... 315
ИИ худшего хода против ИИ лучшего углового хода ........................315
ИИ случайного хода против ИИ лучшего углового хода ..................316
ИИ лучшего углового-граничного хода против ИИ лучшего
углового хода ................................................................................................317
Заключение ...................................................................................................................318

Глава 17. Создание графики .................................................................................319
Установка pygame .......................................................................................................320
Привет, pygame! ..........................................................................................................320
Пример запуска pygame-программы «Привет, мир!» ..........................................321
Исходный код pygame-программы «Привет, мир!» ..............................................322
Импорт модуля pygame .............................................................................................323
Инициализация pygame...............................................................................................324
Настройка окна pygame ...............................................................................................324
Кортежи ................................................................................................................... 325
Объекты поверхности .......................................................................................... 326
Работа с цветом ...........................................................................................................326
Вывод текста в окне pygame .......................................................................................327
Использование шрифтов для оформления текста ....................................... 327
Рендеринг объекта Font........................................................................................ 328
Настройка местоположения текста с помощью атрибутов Rect............... 329
Заливка цветом объекта Surface..............................................................................331
Функции рисования pygame ....................................................................................332
Рисование многоугольника ................................................................................ 332
Рисование линии ................................................................................................... 333
Рисование круга ..................................................................................................... 333
Рисование эллипса ................................................................................................ 334
Рисование прямоугольника ................................................................................ 334
Окрашивание пикселей ....................................................................................... 335
Метод blit() для объектов Surface .........................................................................336
Вывод объекта Surface на экран ..............................................................................336
События и игровой цикл ..........................................................................................336
Получение объектов Event................................................................................... 337
Выход из программы ............................................................................................ 338
Заключение ...................................................................................................................338

Глава 18. Анимированная графика .....................................................................339
Пример запуска игры программы ..........................................................................339
Исходный код программы ........................................................................................339
Перемещение и контроль отскока блоков ............................................................342
Создание констант .....................................................................................................343
Константы для направлений .............................................................................. 344
Константы для цвета ............................................................................................ 345
Создание структуры данных блока ........................................................................345
Игровой цикл ..............................................................................................................346
Обработка решения игрока завершить игру ................................................. 346
Перемещение каждого блока .............................................................................. 347
Управление отскакиванием блока ..................................................................... 349
Отображение в окне блоков в новых положениях ....................................... 350
Отображение окна на экране ............................................................................. 350
Заключение ...................................................................................................................351

Глава 19. Обнаружение столкновений ................................................................352
Пример работы программы .....................................................................................353
Исходный код программы ........................................................................................353
Импорт модулей .........................................................................................................356
Использование объекта Clock для управления скоростью работы
программы ....................................................................................................................357
Настройка окна и структур данных .......................................................................357
Создание переменных для отслеживания перемещения ..................................359
Обработка событий ....................................................................................................359
Обработка события KEYDOWN ................................................................................ 361
Обработка события KEYUP .................................................................................... 363
Телепортация игрока .................................................................................................364
Добавление новых блоков «еды» ............................................................................364
Перемещение игрока по окну ..................................................................................365
Отображение блока игрока в окне .................................................................... 366
Проверка на столкновения ................................................................................. 366
Отображение блоков «еды» ......................................................................................367
Заключение ...................................................................................................................368

Глава 20. Использование звуков и изображений ..............................................369
Добавление изображений с помощью спрайтов ................................................369
Графические и звуковые файлы ..............................................................................370
Пример запуска игры .................................................................................................371
Исходный код программы ........................................................................................371
Настройка окна и создание структуры данных ..................................................375
Добавление спрайта .............................................................................................. 375
Изменение размера спрайта ............................................................................... 376
Установка музыки и звуков ......................................................................................376
Добавление аудиофайлов .................................................................................... 376
Включение/отключение звука ............................................................................ 377
Отображение спрайта игрока в окне .....................................................................378
Проверка на столкновения.......................................................................................378
Отображение спрайтов вишен в окне ...................................................................379
Заключение ...................................................................................................................380

Глава 21. Игра «Ловкач» с графикой и звуком ...................................................381
Обзор основных типов данных pygame...................................................................381
Пример запуска игры «Ловкач» ..............................................................................383
Исходный код игры «Ловкач» ..................................................................................383
Импорт модулей .........................................................................................................388
Создание констант .....................................................................................................389
Определение функций ...............................................................................................390
Завершение игры и добавление паузы ............................................................. 390
Отслеживание столкновений со злодеями ..................................................... 391
Отображение текста в окне................................................................................. 392
Инициализация pygame и настройка окна ..........................................................393
Установка шрифтов, изображений и звуков ........................................................394
Отображение начального экрана ............................................................................395
Начало игры .................................................................................................................396
Игровой цикл ..............................................................................................................398
Обработка событий клавиатуры ....................................................................... 398
Обработка событий мыши .................................................................................. 400
Добавление новых злодеев .......................................................................................401
Перемещение спрайтов игрока и злодеев .............................................................402
Реализация чит-кодов ...............................................................................................404
Удаление спрайтов злодеев.......................................................................................404
Отображение окна ......................................................................................................405
Отображение очков игрока ................................................................................ 405
Отображение спрайтов игрока и злодеев ....................................................... 406
Проверка на столкновения.......................................................................................406
Экран окончания игры ..............................................................................................407
Изменение игры «Ловкач» ........................................................................................408
Заключение ...................................................................................................................409

Предметный указатель .........................................................................................410