Учим Python, делая крутые игры 2018. Invent your owncomputer gameswith python

• Название: Invent your owncomputer gameswith python
• Дата: 10.12.2022
• Размер: 6.56 Mb.
• Имя файла: Учим Python, делая крутые игры 2018.pdf
• Тип: Документы; #837554
• страница: 23 из 39

232
Глава 13
Выход прост: добавьте пробел перед каждым однозначным числом. Стро- ки кода 34–37 задают переменную extraSpace равной либо пробелу, либо пу- стой строке. Переменная extraSpace выводится всегда, но символ пробела она содержит только при однозначных номерах рядов, в противном случае при- нимая значение пустой строки. Таким образом мы обеспечим правильный вывод рядов на экран.
Вывод ряда в океане
Параметр board — это структура данных, отвечающая за все океан- ские волны. Строки кода 39–44 считывают переменную board и выводят один ряд.
39. # Создать строку для этого ряда на игровом поле.
40. boardRow = ''
41. for column in range(60):
42. boardRow += board[column][row]
43.
44. print('%s%s %s %s' % (extraSpace, row, boardRow, row))
В строке кода 40 переменная boardRow сначала принимает значение пу- стой строки. Цикл for в строке кода 32 заставляет переменную row выво- дить текущий ряд океанских волн. Внутри этого цикла в строке кода 41 есть еще один цикл for, который перебирает каждый столбец текущего ряда. В этом цикле мы присваиваем переменной boardRow результат конка- тенации board[column][row], что подразумевает объединение board[0][row], board[1][row]
, board[2][row] и так далее до board[59][row]. Это связано с тем, что ряд содержит 60 символов, начиная с индекса 0 и заканчивая индек- сом 59.
Цикл for в строке кода 41 перебирает целые числа от 0 до 59. При каждой такой итерации, следующий символ в структуре данных игрового поля ко- пируется в конец boardRow. К моменту выхода из цикла переменная boardRow содержит полностью нарисованные с помощью ASCII волны ряда. Затем в строке кода 44 выводится строка в переменной boardRow вместе с номерами рядов.
Изображение координат x вдоль нижней части игрового поля
Код в строках 46–49 аналогичен строкам кода 26–29.

Игра «Охотник за сокровищами»
233
46. # Вывести числа в нижней части поля.
47. print()
48. print(' ' + ('0123456789' * 6))
49. print(tensDigitsLine)
Эти строки выводят ось координат x в нижней части поля.
Создание случайных сундуков с сокровищами
Код в игре случайным образом размещает скрытые сундуки с сокрови- щами. Сундуки с сокровищами представлены в виде списка списков из двух целых чисел. Эти два числа представляют собой координаты x и y каждого сундука. Например, если структура данных сундука была [[2, 2], [2, 4],
[10, 0]]
, то это означало бы наличие трех сундуков с сокровищами, одного в позиции с координатами (2, 2), другого — в позиции (2, 4) и третьего — в позиции (10, 0).
Функция getRandomChests() создает определенное количество структур данных сундука в случайных координатах.
51. def getRandomChests(numChests):
52. # Создать список структур данных сундука (двухэлементные списки целочисленных координат x и y)).
53. chests = []
54. while len(chests) < numChests:
55. newChest = [random.randint(0, 59), random.randint(0, 14)]
56. if newChest not in chests: # Убедиться, что сундука здесь еще нет.
57. chests.append(newChest)
58. return chests
Параметр numChests сообщает функции о том, сколько сундуков с со- кровищами нужно сгенерировать. Цикл while в строке кода 54 будет по- вторяться до тех пор, пока всем сундукам не будут назначены координаты.
Для координат в строке кода 55 выбраны два случайных целых числа. Ко- ордината x может быть любой в диапазоне значений от 0 до 59, а коорди- ната y — в диапазоне от 0 до 14. Выражение [random.randint(0, 59), random.
randint(0, 14)]
станет списком наподобие [2, 2],[2, 4] или [10, 0]. Если эти координаты еще не содержатся в списке chests, они присоединяются к нему в строке кода 57.

234
Глава 13
Определение допустимости хода
Когда игрок вводит координаты x и y позиции, где он желает опустить гидролокатор в воду, нужно убедиться, что введенные числа допустимы.
Как упоминалось ранее, существуют два условия для того, чтобы ход был допустимым: значение координаты x должно находиться в диапазоне от 0 до
59, а координаты y — в диапазоне от 0 до 14.
В коде функции isOnBoard() используются операторы and, чтобы объеди- нить упомянутые условия в одно выражение и удостовериться, что каждая часть выражения истинна.
60. def isOnBoard(x, y):
61. # Возвращать True, если координаты есть на поле; в противном случае возвращать False.
62. return x >= 0 and x <= 59 and y >= 0 and y <= 14
Поскольку мы используем логический оператор and, все выражение ста- новится ложным, если хотя бы одна из координат недопустима.
Отражение хода на игровом поле
В игре «Охотник за сокровищами» игровое поле обновляется, чтобы ото- бразить число, указывающее расстояние от каждого гидролокатора до бли- жайшего сундука с сокровищами. Поэтому, когда игрок делает ход, задавая программе координаты x и y, поле изменяется в зависимости от местонахож- дения сундуков с сокровищами.
64. def makeMove(board, chests, x, y):
65. # Изменить структуру данных поля, используя символ гидролокатора. Удалить сундуки
66. # с сокровищами из списка с сундуками, как только их нашли. Вернуть False, если это
67. # недопустимый ход. В противном случае, вернуть строку с результатом этого хода.
Функция makeMove() принимает четыре параметра: структуру данных игрового поля, структуру данных сундука с сокровищами, координату x и ко- ординату y. Функция makeMove() возвращает строковое значение, описываю- щее, что произошло в ответ на ход.
• Если координаты попадают прямо на сундук с сокровищами, функ- ция makeMove() возвращает 'Вы нашли сундук с сокровищами на затонувшем судне!'

Игра «Охотник за сокровищами»
235
• Если координаты находятся от сундука на расстоянии 9 или менее единиц, функция makeMove() возвращает 'Сундук с сокровищами обна- ружен на расстоянии %s от гидролокатора.'
(где %s заменяется на целое значение расстояния).
•
В противном случае функция makeMove() вернет 'Гидролокатор ничего не обнаружил. Все сундуки с сокровищами вне пределов досягае мости.'
Имея координаты позиции, в которой игрок хочет опустить в воду ги- дролокатор, и список координат x и y для сундуков с сокровищами, вам по- надобится алгоритм, чтобы узнать, какой сундук с сокровищами находится ближе всего.
Поиск ближайшего сундука с сокровищами
Строки кода 68–75 содержат алгоритм определения, какой сундук с со- кровищами находится ближе всего к гидролокатору.
68. smallestDistance = 100 # Все сундуки будут расположены ближе, чем на расстоянии в 100 единиц.
69. for cx, cy in chests:
70. distance = math.sqrt((cx - x) * (cx - x) + (cy - y) * (cy - y))
71.
72. if distance < smallestDistance: # Нам нужен ближайший сундук с сокровищами.
73. smallestDistance = distance
Параметры x и y являются целыми числами (например, 3 и 5), и в паре они обозначают позицию на игровом поле, которую игрок указал в своем предположении. Переменная chests получит значение типа [[5, 0], [0, 2],
[4, 2]]
, представляющее собой расположение трех сундуков с сокровищами.
На рис. 13.4 это значение представлено в графическом виде.
Чтобы определить расстояние между гидролокатором и сундуком с со- кровищами, нам нужно будет произвести некоторые арифметические расче- ты и найти расстояние между двумя координатами x и двумя y. Предположим, мы поместили гидролокатор в позицию (3, 5) и хотим определить расстояние до сундука с сокровищами, находящегося в позиции (4, 2).
Чтобы определить расстояние между двумя наборами координат x и y, мы воспользуемся теоремой Пифагора. Эта теорема применима к прямоугольным
треугольникам — таким, у которых один угол равен 90 градусам (такие же углы у прямоугольника). В теореме Пифагора сообщается, что диагональную сторону треугольника можно рассчитать исходя из длин горизонтальной и вертикальной сторон.

236
Глава 13 0
0 1
2 3
4 5
6 7
1 2
3 4
5 6
Рис. 13.4.
Сундуки с сокровищами, представленные значением [[5, 0], [0, 2], [4, 2]]
На рис. 13.5 показан прямоугольный треугольник, образованный путем соединения позиций гидролокатора (3, 5) и сундука с сокровищами (4, 2).
0 0
1 2
3 4
5 6
7 1
2 3
4 5
6
a
b
c
0 0
1 2
3 4
5 6
7 1
2 3
4 5
6
a
b
c
Рис. 13.5.
Поле с прямоугольным треугольником, соединяющим гидролокатор и сундук с сокровищами
Теорема Пифагора выглядит как a
2
+ b
2
= c
2
, где a — длина горизонтальной стороны, b — длина вертикальной стороны, c — длина диагональной стороны или гипотенузы. Эти длины возведены в квадрат, то есть числа были умноже- ны сами на себя. Обратная операция называется нахождением квадратного
корня числа — это то, что мы делаем, чтобы получить c из c
2
Давайте воспользуемся теоремой Пифагора, чтобы определить расстоя- ние между гидролокатором (3, 5) и сундуком (4, 2).
1. Чтобы вычислить
a, вычтите вторую координату x (4) из первой коор- динаты x (3): 3 − 4 = −1.
2. Чтобы определить
a
2
, умножьте a на a: −1 × −1 = 1. (Отрицательное чис- ло, умноженное на отрицательное, всегда дает положительное число.)
3. Чтобы вычислить
b, вычтите вторую координату y (2) из первой коор- динаты y (5): 5 − 2 = 3.

Игра «Охотник за сокровищами»
237
4. Чтобы вычислить
b
2
, умножьте b на b: 3 × 3 = 9.
5. Чтобы определить
c
2
, сложите a
2
и b
2
: 1 + 9 = 10.
6. Чтобы получить
c из c
2
, вам нужно найти квадратный корень c
2
Модуль math, который мы импортировали в строке кода 5, содержит функцию с именем sqrt(), вычисляющую квадратный корень. В интерактив- ной оболочке введите следующие команды:
>>>
import math
>>>
math.sqrt(10)
3.1622776601683795
>>>
3.1622776601683795 * 3.1622776601683795
10.000000000000002
Обратите внимание, что результатом умножения квадратного корня чис- ла на самого себя будет это число. (Дополнительная 2 в конце 10 — результат погрешности нахождения корня числа 10.)
Передав значение c
2
функции sqrt(), можно утверждать, что сундук с со- кровищами находится на расстоянии 3,16 единицы от гидролокатора. Игра округлит это значение до 3.
Давайте снова взглянем на строки кода с 68 по 70.
68. smallestDistance = 100 # Все сундуки будут расположены ближе, чем на расстоянии в 100 единиц.
69. for cx, cy in chests:
70. distance = math.sqrt((cx - x) * (cx - x) + (cy - y) * (cy - y))
Код внутри цикла for в строке кода 69 вычисляет расстояние до каждого сундука.
В начале цикла код в строке 68 присваивает переменной smallestDistance невероятно большое расстояние в 100 единиц, так что по крайней мере один из сундуков с сокровищами, что вы найдете, будет помещен в smallestDistance в строке кода 73.
Так как cx – x представляет собой горизонтальное расстояние a между сундуком и гидролокатором, то (cx – x) * (cx – x) — это, согласно нашей теореме Пифагора, а
2
Значение а
2
добавляется к (cy – y) * (cy – y), то есть к b
2
. Эта сумма равна
c
2
и передается функции sqrt(), чтобы определить расстояние между сунду- ком и гидролокатором.
Нам нужно определить расстояние между гидролокатором и ближайшим сундуком, поэтому, если это расстояние меньше, чем минимальное, оно со- храняется как новое минимальное расстояние в строке кода 73.

238
Глава 13 72. if distance < smallestDistance: # Нам нужен ближайший сундук с сокровищами.
73. smallestDistance = distance
К моменту завершения цикла for вам известно, что переменная smallestDistance содержит наиболее короткое расстояние между гидролока- тором и всеми существующими в игре сундуками с сокровищами.
Удаление значений с помощью метода списка remove()
Метод списка remove() удаляет первое вхождение значения, соответству- ющее переданному аргументу. Например, введите следующий код в интерак- тивной оболочке:
>>>
x = [42, 5, 10, 42, 15, 42]
>>>
x.remove(10)
>>>
x
[42, 5, 42, 15, 42]
Значение 10 было удалено из списка x.
Теперь введите в интерактивной оболочке следующее:
>>>
x = [42, 5, 10, 42, 15, 42]
>>>
x.remove(42)
>>>
x
[5, 10, 42, 15, 42]
Обратите внимание, что было удалено только первое значение 42, а вто- рое и третье остались на месте. Метод remove() удаляет только первое вхож- дение значения, которое вы ему передаете.
Если вы попытаетесь удалить значение, которого нет в списке, то получи- те сообщение об ошибке.
>>>
x = [5, 42]
>>>
x.remove(10)
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
ValueError: list.remove(x): x not in list

Игра «Охотник за сокровищами»
239
Как и append(), метод remove() вызывается в списке и не возвращает список.
Вам необходимо использовать код типа x.remove(42), а не x = x.remove(42).
Давайте вернемся к определению расстояний между гидролокатора- ми и сундуками с сокровищами. Единственный случай, когда переменная smallestDistance принимает значение 0, — когда координаты x и y гидролока- тора совпадают с соответствующими координатами сундука. Это значит, что игрок угадал местонахождение сундука с сокровищами.
77. if smallestDistance == 0:
78. # Координаты xy попали прямо в сундук с сокровищами!
79. chests.remove([x, y])
80. return 'Вы нашли сундук с сокровищами на затонувшем судне!'
В этом случае программа с помощью метода списка remove() удаляет из структуры данных chests список из двух чисел, относящийся к этому сунду- ку. Затем функция возвращает строку 'Вы нашли сундук с сокровищами на за- тонувшем судне!'
Но если переменная smallestDistance не равна 0, это значит, что игрок не угадал точное местоположение сундука с сокровищами, и запускается блок else со строки 81.
81. else:
82. if smallestDistance < 10:
83. board[x][y] = str(smallestDistance)
84. return 'Сундук с сокровищами обнаружен на расстоянии %s от гидролокатора.' % (smallestDistance)
85. else:
86. board[x][y] = 'X'
87. return 'Гидролокатор ничего не обнаружил. Все сундуки с сокровищами вне пределов досягаемости.'
Если расстояние от гидролокатора до сундука с сокровищами меньше 10, код в строке 83 отмечает поле строковой версией переменной smallestDistance.
В противном случае на поле выводится символ 'X'.
Таким образом, игрок знает, насколько близко каждый гидролокатор рас- положен к сундуку с сокровищами. Если игрок видит X, то понимает, что он очень далеко.
Получение хода игрока
Функция enterPlayerMove() получает координаты x и y следующего хода игрока.

240
Глава 13 89. def enterPlayerMove(previousMoves):
90. # Позволить игроку сделать ход. Вернуть двухэлементный список с целыми координатами x и y.
91. print('Где следует опустить гидролокатор? (координаты: 0-59 0-14) (или введите "выход")')
92. while True:
93. move = input()
94. if move.lower() == 'выход':
95. print('Спасибо за игру!')
96. sys.exit()
Параметр previousMoves представляет собой список списков с двумя це- лыми числами, обозначающими предыдущие позиции, в которых игрок опу- скал гидролокатор. Это нужно для того, чтобы игрок не сделал повторный ход в одной и той же позиции. Цикл while будет продолжать предлагать игро- ку сделать следующий ход, пока он не введет координаты позиции, где еще нет гидролокатора. Игрок может также ввести 'выход', чтобы выйти из игры.
В этом случае код в строке 96 вызывает функцию sys.exit(), немедленно за- вершающую работу программы.
Предполагая, что игрок не ввел 'выход', программа проверяет, что ввод представляет собой два целых числа, разделенных пробелом. Код в строке 98 вызывает метод split() в списке move как новое значение move.
98. move = move.split()
99. if len(move) == 2 and move[0].isdigit() and move[1].isdigit() and isOnBoard(int(move[0]), int(move[1])):
100. if [int(move[0]), int(move[1])] in previousMoves:
101. print('Здесь вы уже опускали гидролокатор.')
102. continue
103. return [int(move[0]), int(move[1])]
104.
105. print('Введите число от 0 до 59, потом пробел, а затем число от 0 до 14.')
Если игрок ввел значение, подобное '1 2 3', тогда список, возвращаемый функцией split(), будет иметь вид ['1', '2', '3']. В этом случае выраже- ние len(move) == 2 станет ложным (список позиции должен содержать лишь два числа, поскольку он представляет собой координаты), и все выражение немедленно станет ложным. Интерпретатор Python не проверяет остальную часть выражения из-за короткого замыкания (описанного в разделе «Вычис- ление по короткой схеме» главы 10).

Игра «Охотник за сокровищами»
241
Если длина списка равна 2, то два значения будут иметь индексы move[0] и move[1]. Чтобы проверить, числовые ли это значения (как '2' или '17'), вы можете использовать функцию типа isOnlyDigits(), описанную в разделе
«Проверка на содержание в строке только чисел» главы 11. Но в Python уже есть метод, который делает это.
Строковый метод isdigit() возвращает True, если строка состоит исклю- чительно из чисел. В противном случае он возвращает значение False. В инте- рактивной оболочке введите следующие команды:
>>>
'42'.isdigit()
True
>>>
'сорок'.isdigit()
False
>>>
''.isdigit()
False
>>>
'привет'.isdigit()
False
>>>
x = '10'
>>>
x.isdigit()
True
И move[0].isdigit(), и move[1].isdigit() должны принимать значение True, чтобы все условие было истинным. Заключительная часть условия в строке кода 99 вызывает функцию isOnBoard(), чтобы проверить, существуют ли ко- ординаты x и y на игровом поле.
Если все условие истинно, код в строке 100 проверяет, есть ли данный ход в списке previousMoves. Если есть, тогда инструкция continue в строке 102 воз- вращает интерпретатор к началу цикла while в строке кода 92, а затем снова предлагает игроку сделать ход. Если хода нет в списке, код в строке 103 воз- вращает список с двумя целыми числами — координатами x и y.