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: 31 из 39

ИИ случайного хода против ИИ лучшего углового хода
Давайте испробуем другую стратегию. В строке 274 замените вызов функ- ции getWorstMove() вызовом getRandomMove().
274. move =
getRandomMove(board, computerTile)
Когда вы запустите программу сейчас, вывод будет выглядеть пример- но так:
Приветствуем в игре "Реверси"!
#1: X набрал 32 очков. O набрал 32 очков.
#2: X набрал 44 очков. O набрал 20 очков.
#3: X набрал 31 очков. O набрал 33 очков.
#4: X набрал 45 очков. O набрал 19 очков.
#5: X набрал 49 очков. O набрал 15 очков.
--
пропуск--
#249: X набрал 20 очков. O набрал 44 очков.
#250: X набрал 38 очков. O набрал 26 очков.
Количество выигрышей X: 195 (78.0%)
Количество выигрышей O: 48 (19.2%)
Количество ничьих: 7 (2.8%)
Алгоритм случайного хода getRandomMove() справился немного лучше, чем алгоритм худшего хода. Это логично, потому что разумный выбор обычно лучше, чем выбор хода наугад, но выбор наугад немного лучше, чем целена- правленный выбор худшего хода.

Искусственный интеллект игры «Реверси»
317
ИИ лучшего углового-граничного хода против ИИ лучшего
углового хода
Выбор угловой клетки, если она доступна, — хорошая мысль, потому что фишка в углу не может быть перевернута. Помещение фишки в граничные клетки кажется неплохой идеей, так как существует меньше способов окру- жить и перевернуть такую фишку. Но разве это преимущество оправдывает отказ от ходов, которые переворачивают больше фишек? Давайте выясним, столкнув алгоритм лучшего углового угла и алгоритм лучшего углового- граничного хода.
Измените алгоритм в строке 274, чтобы использовать функцию getCornerSideBestMove()
274. move =
getCornerSideBestMove(board, computerTile)
Затем снова запустите программу.
Приветствуем в игре "Реверси"!
#1: X набрал 27 очков. O набрал 37 очков.
#2: X набрал 39 очков. O набрал 25 очков.
#3: X набрал 41 очков. O набрал 23 очков.
--
пропуск--
#249: X набрал 48 очков. O набрал 16 очков.
#250: X набрал 38 очков. O набрал 26 очков.
Количество выигрышей X: 152 (60.8%)
Количество выигрышей O: 89 (35.6%)
Количество ничьих: 9 (3.6%)
Ух ты! Это неожиданно. Оказывается, выбор граничных клеток вместо клетки, переворачивающей больше фишек, — плохая стратегия. Преимуще- ство граничной клетки не перевешивает ущерб от переворачивания мень- шего количества фишек противника. Можем ли мы быть уверены в этих результатах? Давайте запустим программу еще раз, но сыграем 1000 партий, заменив код в строке 278 в файле AISim3.py на NUM_GAMES = 1000. Теперь про- грамма, наверное, будет работать на протяжении нескольких минут, вам же понадобилось бы несколько недель, чтобы сделать то же самое вручную!
Вы увидите, что более точные статистические данные, полученные после
1000 партий, в целом согласующиеся статистике 250 партий. Кажется, выбор хода, переворачивающего наибольшее количество фишек, — более удачная идея, чем выбор граничной клетки.

Таким образом, с помощью программирования мы выяснили, какая игровая стратегия работает лучше всего. Когда вы слышите, что ученые ис- пользуют компьютерные модели, имеется в виду именно это. Они использу- ют модели для воссоздания какого-то реального процесса, а затем проводят тесты в этой модели, чтобы узнать больше о реальном мире.
Заключение
В этой главе не описывалась новая игра, а были сымитированы различ- ные стратегии для игры «Реверси». Если бы мы считали, что граничные ходы в «Реверси» — это хорошая идея, нам пришлось бы провести недели, даже ме- сяцы, вручную играя в «Реверси» и внимательно записывая результаты, что- бы проверить, так ли это на самом деле. Но если нам известен способ научить компьютер самостоятельно играть в «Реверси», тогда мы можем сделать так, чтобы он испытывал различные стратегии за нас. Только подумайте, компью- тер выполняет миллионы строк нашей программы на Python за считанные секунды! Эксперименты с моделями игры «Реверси» могут помочь вам узнать больше о том, как играть в нее в реальной жизни.
Вообще-то эта глава могла бы послужить основой для хорошего научного проекта. Вы могли бы исследовать, какой набор ходов приводит к наиболь- шему числу выигрышей в сравнении с другими наборами ходов, и могли бы составить гипотезу о том, какая стратегия лучшая. После тестирования не- скольких моделей, вы могли бы определить наверняка, какая стратегия рабо- тает лучше всего. С программированием вы можете сделать проект на основе моделирования любой настольной игры! И все это потому, что вы знаете, как поручить компьютеру делать это, шаг за шагом, строка за строкой. Вы умеете общаться на языке компьютера, заставлять его обрабатывать для вас боль- шие объемы данных и выполнять сложные числовые расчеты.
Это была последняя текстовая игра в этой книге. Конечно, такие игры могут быть интересны, хоть они и просты. Но в большинстве современных игр используется графика, звук и анимация, что делает игру более захваты- вающей. В следующих главах этой книги вы узнаете, как создавать игры с гра- фикой, используя модуль Python под названием pygame.

Создание графики
319
17
СОЗДАНИЕ ГРАФИКИ
До сих пор все наши игры были исклю- чительно текстовые. Текст отображался на экране при выводе, текст набирался игроком при вводе. Использование толь- ко текста упрощает процесс обучения программированию. В этой главе мы созда- дим более занимательные программы с графикой, исполь- зуя модуль pygame.
Главы 17–20 научат вас использовать модуль pygame для разработки игр с графикой, анимацией, звуком и вводом с помощью мыши. В этих главах мы напишем исходный код для простых программ, отражающих методы pygame
. Затем, в главе 21? мы соберем все выученные ранее идеи для созда- ния игры.
В ЭТОЙ ГЛАВЕ РАССМАТРИВАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ТЕМЫ:
• Установка pygame
• Цвета и шрифты в pygame
• Сглаженная графика
• Атрибуты
• Типы данных pygame.font.Font
, pygame.Surface, pygame.Rect и pygame.
PixelArray
• Функции-конструкторы
• Функции рисования модуля pygame
• Метод blit()
для объектов поверхности
• События

320
Глава 17
Установка pygame
Модуль pygame помогает разработчикам создавать игры, упрощая отобра- жение графики на экране компьютера или процесс добавления музыки в про- граммы. Модуль не поставляется с Python, но, как и сам Python, его можно установить бесплатно. Для этого нужно запустить оболочку командной стро-
ки (а не среду разработки Python!) от имени администратора (командная строка в Windows и программа Терминал (Terminal) в macOS/Linux) и выпол- нить следующую команду:
>>>
pip3 install pygame
Система pip самостоятельно скачает и установит подходящую версию pygame
. Если возникает ошибка установки, может потребоваться указать пол- ный путь к исполняемому файлу системы pip. К примеру, в Windows это де- лается так:
>>>
C:\Python36\Scripts\pip3 install pygame
Чтобы проверить правильность установки, введите в интерактивной обо- лочке Python следующую команду:
>>>
import pygame
Если после нажатия клавиши Enter ничего не происходит, значит, pygame был установлен успешно. Если появляется ошибка ImportError: No module named pygame
, попробуйте переустановить pygame (и убедитесь, что вы правиль- но ввели команду import pygame).
Примечание.
При написании кода программ Python не сохраняйте файл под именем pygame.py. Если вы это сделаете, строка import pygame импорти- рует ваш файл вместо настоящего модуля pygame и код перестанет работать.
Привет, pygame!
Для начала мы напишем новую pygame-программу «Привет, мир!», подоб- ную той, которую вы создавали в начале книги. На этот раз вы будете ис- пользовать модуль pygame, чтобы надпись «Привет, мир!» появилась в графи-

Создание графики
321
ческом окне, а не в виде текста. В этой главе мы будем использовать модуль pygame только для того, чтобы отображать в окне фигуры и линии, но скоро вам пригодятся эти навыки, когда вы будете создавать свою первую анима- ционную игру.
Модуль pygame плохо совместим с интерактивной оболочкой, поэтому пи- сать программы с помощью pygame вы можете только в редакторе.
Кроме того, в программах pygame не используются функции print() или input()
. Там нет вводимого или выводимого текста. Вместо этого pygame по- казывает вывод путем отображения графики и текста в отдельном окне. Ввод в модуле pygame осуществляется с клавиатуры и мыши посредством событий, описанных в разделе «События и игровой цикл» в конце этой главы.
Пример запуска pygame-программы
«Привет, мир!»
Когда вы запускаете графическую программу «Привет, мир!», должно появиться новое окно, показанное на рис. 17.1.
Рис. 17.1. Pygame
-программа «Привет, мир!»
Самое удобное в использовании окна вместо консоли заключается в том, что текст может появляться в любом месте окна, а не только после текста, который вы вывели до этого. Шрифт может быть любого цвета и размера.
Окно представляет собой что-то вроде холста, и вы можете рисовать на нем все, что пожелаете.

322
Глава 17
Исходный код pygame-программы «Привет, мир!»
В редакторе файлов создайте новый файл, вы- брав команду меню File
⇒ New File (Файл ⇒ Новый файл). В открывшемся окне введите приведенный ниже исходный код и сохраните файл под именем
pygameHelloWorld.py. Затем нажмите клавишу F5 и запустите программу. Если при выполнении про- граммы возникают ошибки, сравните код, который вы набрали, с оригинальным кодом с помощью онлайн-инструмента на сайте inventwithpython.
com/diff/.
pygameHelloWorld.py
1. import pygame, sys
2. from pygame.locals import *
3.
4. # Настройка pygame.
5. pygame.init()
6.
7. # Настройка окна.
8. windowSurface = pygame.display.set_mode((500, 400), 0, 32)
9. pygame.display.set_caption('Привет, мир!')
10.
11. # Назначение цветов.
12. BLACK = (0, 0, 0)
13. WHITE = (255, 255, 255)
14. RED = (255, 0, 0)
15. GREEN = (0, 255, 0)
16. BLUE = (0, 0, 255)
17.
18. # Назначение шрифтов.
19. basicFont = pygame.font.SysFont(None, 48)
20.
21. # Настройка текста.
22. text = basicFont.render('Привет, мир!', True, WHITE, BLUE)
23. textRect = text.get_rect()
24. textRect.centerx = windowSurface.get_rect().centerx
25. textRect.centery = windowSurface.get_rect().centery
26.
27. # Нанесение на поверхность белого фона.
Make sure you’re using Python 3, not Python 2!
УБЕ ДИТЕСЬ,
ЧТО ИСПО ЛЬЗУЕТЕ
PY THON 3,
А НЕ PY THON 2!

Создание графики
323
28. windowSurface.fill(WHITE)
29.
30. # Нанесение на поверхность зеленого многоугольника.
31. pygame.draw.polygon(windowSurface, GREEN, ((146, 0), (291, 106), (236, 277), (56, 277), (0, 106)))
32.
33. # Нанесение на поверхность синих линий.
34. pygame.draw.line(windowSurface, BLUE, (60, 60), (120, 60), 4)
35. pygame.draw.line(windowSurface, BLUE, (120, 60), (60, 120))
36. pygame.draw.line(windowSurface, BLUE, (60, 120), (120, 120), 4)
37.
38. # Нанесение на поверхность синего круга.
39. pygame.draw.circle(windowSurface, BLUE, (300, 50), 20, 0)
40.
41. # Нанесение на поверхность красного эллипса.
42. pygame.draw.ellipse(windowSurface, RED, (300, 250, 40, 80), 1)
43.
44. # Нанесение на поверхность фонового прямоугольника для текста.
45. pygame.draw.rect(windowSurface, RED, (textRect.left - 20, textRect.top - 20, textRect.width + 40, textRect.height + 40))
46.
47. # Получение массива пикселов поверхности.
48. pixArray = pygame.PixelArray(windowSurface)
49. pixArray[480][380] = BLACK
50. del pixArray
51.
52. # Нанесение текста на поверхность.
53. windowSurface.blit(text, textRect)
54.
55. # Отображение окна на экране.
56. pygame.display.update()
57.
58. # Запуск игрового цикла.
59. while True:
60. for event in pygame.event.get():
61. if event.type == QUIT:
62. pygame.quit()
63. sys.exit()
Импорт модуля pygame
Давайте рассмотрим каждую из этих строк кода и узнаем, что они делают .

324
Глава 17
Сначала вам нужно импортировать модуль pygame, чтобы получить воз- можность вызывать его функции. Вы можете импортировать несколько мо- дулей в одной строке, разделяя имена модулей запятыми. Код в строке 1 им- портирует модули pygame и sys.
1. import pygame, sys
2. from pygame.locals import *
Код во второй строке импортирует модуль pygame.locals. Этот модуль со- держит много констант, которые вы будете использовать с pygame, таких как
QUIT
(помогает выйти из программы) и K_ESCAPE (обрабатывает нажатие кла- виши Esc).
Код в строке 2 также позволяет вам использовать модуль pygames.locals без дополнительного указания кода pygames.locals. перед каждым методом, константой или чем-либо еще, что вы вызываете из модуля.
Если вместо кода import sys указать from sys import *, можно вызывать просто функцию exit() вместо sys.exit(). Но в большинстве случаев лучше всего использовать полное имя функции, чтобы знать, в каком модуле она находится.
Инициализация pygame
Код любой pygame-программы должен содержать вызов pygame.init() после импорта модуля pygame, но перед вызовом любых других функций pygame
4. # Настройка pygame.
5. pygame.init()
Эта операция инициализирует pygame, то есть подготавливает модуль к использованию. Вам не нужно знать, что делает init(); просто запомните, что нужно выполнить такой вызов, прежде чем использовать любые другие функции pygame.
Настройка окна pygame
Код в строке 8 создает окно графического интерфейса пользователя (англ.
GUI, graphical user interface) , вызывая метод set_mode() в модуле pygame.display.

Создание графики
325
(display — это модуль в составе модуля pygame. Даже у модуля pygame есть свои собственные модули!)
7. # Настройка окна.
8. windowSurface = pygame.display.set_mode((500, 400), 0, 32)
9. pygame.display.set_caption('Привет, мир!')
Эти методы помогают настроить окно, в котором будет работать pygame.
Как и в игре «Охотник за сокровищами», эти окна используют систему коор- динат, но их система координат организована в пикселях.
Пиксель — наименьшая точка на экране вашего компьютера. Пиксель может быть окрашен в любой цвет. Все пиксели на экране работают вместе, отображая изображения, которые вы видите. Мы создадим окно размером
500 пикселей в ширину и 400 пикселей в высоту с помощью кортежа.
Кортежи
Кортежи подобны спискам, за исключением того, что кортежи использу- ют круглые скобки вместо квадратных и, как и строки, кортежи нельзя изме- нять. Для примера введите следующие команды в интерактивной оболочке:
>>>
spam = ('Жизнь', 'Вселенная', 'Бытие', 42)
 >>> spam[0]
'Жизнь'
>>>
spam[3]
42
 >>> spam[1:3]
('Вселенная',
'Бытие')
 >>> spam[3] = 'привет'
 Traceback (most recent call last):
File "
", line 1, in
spam[3]
=
'привет'
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
Как видно из примера, если требуется получить только один элемент кор- тежа
 или диапазон элементов , то по-прежнему используете квадратные скобки, как и в случае со списком. Однако если вы попытаетесь заменить эле- мент с индексом 3 строкой 'привет'
, Python выдаст ошибку .

326
Глава 17
Мы будем использовать кортежи для настройки окон pygame. У метода pygame.display.set_mode()
есть три параметра. Первый — это кортеж из двух целых чисел для ширины и высоты окна в пикселях. Чтобы создать окно раз- мером 500×400 пикселей, нужно использовать кортеж (500, 400) для первого аргумента функции set_mode(). Второй и третий параметры касаются проблем, выходящих за рамки этой книги. Просто передайте 0 и 32 соответст венно.
Объекты поверхности
Функция set_mode() возвращает объект pygame.Surface (который мы для краткости будем называть объектом Surface). Объект — это экземпляр не- которого типа данных, имеющего свои методы. Например, строки в Python являются объектами, потому что они содержат данные (саму строку) и у них есть методы (например, lower() и split()). Объект Surface представляет окно.
Переменные хранят ссылки на объекты так же, как они хранят ссылки для списков и словарей (см. раздел «Ссылки на список» в главе 10).
Метод set_caption() в строке 9 назначает заголовок окна — 'Привет, мир!'.
Заголовок находится в верхнем левом углу окна.
Работа с цветом
У пикселей есть три основных цвета: красный, зеленый и синий. Объеди- няя эти три цвета в различных пропорциях (что и делает монитор вашего ком- пьютера), вы можете получить любой оттенок. В pygame оттенки представлены кортежами из трех целых чисел. Они называются цветами RGB , и в нашей программе мы будем их использовать для окрашивания пикселей. Посколь- ку неудобно указывать кортеж из трех чисел каждый раз, когда требуется ис- пользовать определенный оттенок, мы создадим константы для хранения кор- тежей, названные по цвету, который представляет соответствующий кортеж.
11. # Назначение цветов.
12. BLACK = (0, 0, 0)
13. WHITE = (255, 255, 255)
14. RED = (255, 0, 0)
15. GREEN = (0, 255, 0)
16. BLUE = (0, 0, 255)
Первое значение в кортеже определяет, какое количество красного содер- жится в данном оттенке. Значение 0 сообщает о том, что в оттенке нет красного, а значение 255 указывает на максимальное количество красного цвета. Второе

Создание графики
327
значение предназначено для зеленого цвета, третье — для синего. Эти три целых числа образуют кортеж RGB. Например, кортеж (0, 0, 0) не содержит ни крас- ного, ни зеленого, ни синего цветов. Полученный цвет полностью черный, как в строке 12. Кортеж (255, 255, 255) содержит максимальное количество красно- го, зеленого и синего цветов, что в сочетании дает белый цвет, как в строке 13.
Мы также будем использовать красный, зеленый и синий цвета, которые на- значаются в строках с 14 по 16. Кортеж (255, 0, 0) содержит максимальное коли- чество красного, и поскольку там нет ни зеленого, ни синего, то в результате бу- дет получен цвет. Аналогично (0, 255, 0) — зеленый цвет, а (0, 0, 255) — синий.
Вы можете смешивать количества красного, зеленого и синего цветов и по- лучать любой оттенок. Таблица 17.1 представляет некоторые часто используе- мые цвета и их соответствующие значения RGB. На веб-сайте