python从零到pytorch【四】图形化界面和游戏开发 tkinter和pygame

1.安装tk

conda install -c anaconda tk

2.

基本上使用tkinter来开发GUI应用需要以下5个步骤：
1.导入tkinter模块中我们需要的东西。
2.创建一个顶层窗口对象并用它来承载整个GUI应用。
3.在顶层窗口对象上添加GUI组件。
4.通过代码将这些GUI组件的功能组织起来。
5.进入主事件循环(main loop)。

下面的代码演示了如何使用tkinter做一个简单的GUI应用。

import tkinter
import tkinter.messagebox

def main():
    flag = True

    def change_label_text():
        nonlocal flag
        flag = not flag
        color, msg = ('red', 'hello world')\
            if flag else ('blue', '3333')
        label.config(text=msg,fg=color)

    def confirm_to_quit():
        if tkinter.messagebox.askokcancel('提示','确认吗'):
            top.quit()

    #创建窗口
    top = tkinter.Tk()
    #设置窗口大小
    top.geometry('240x160')
    #设置窗口标题
    top.title("小软件")
    #添加标签对象，并添加到顶层窗口
    label = tkinter.Label(top, text='hello world333', font='Arial -32', fg='red')
    label.pack(expand=1)

    #创建按钮的容器
    panel = tkinter.Frame(top)
    button1 = tkinter.Button(panel, text='修改', command=change_label_text)
    button1.pack(side='left')

    button2 = tkinter.Button(panel, text='退出', command=confirm_to_quit)
    button2.pack(side='right')
    panel.pack(side='bottom')

    #开启主事件循环
    tkinter.mainloop()

if __name__ == '__main__':
    main()

3.使用pygame设计一个大球吃小球的游戏

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。

#安装pygame
conda install -c cogsci pygame

步骤解析

3.1 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()

3.2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()

3.3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()

3.4实现动画效果

说到动画这个词大家都不会陌生，事实上要实现动画效果，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。如果要让上面代码中的小球动起来，
可以将小球的位置用变量来表示，并在循环中修改小球的位置再刷新整个窗口即可。

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()

3.5碰撞检测

通常一个游戏中会有很多对象出现，而这些对象之间的“碰撞”在所难免，比如炮弹击中了飞机、箱子撞到了地面等。
碰撞检测在绝大多数的游戏中都是一个必须得处理的至关重要的问题，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。为了制造出更多的小球，我们可以通过对鼠标事件的处理，
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，当然要做到这一点，我们可以把之前学习到的面向对象
的知识应用起来。

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)

3.6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。如果要处理键盘事件也是在这个地方，做法与处理鼠标事件类似。

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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