不間斷 Python 挑戰 Day 26 - 專題：貪食蛇(下)

Wei-Jie Weng

2022/02/22閱讀時間約 14 分鐘

接續前一篇文章，說明貪食蛇遊戲架構的後半部份，來完成整個遊戲的程式設計。

遊戲架構(續)

控制方向

要透過鍵盤來控制貪食蛇移動的方向，需要使用到Turtle模組的按鍵事件方法，也就是透過鍵盤按鍵的按下或釋放來觸發某一段程式執行。在這裡，我們使用鍵盤的上、下、左、右鍵做為觸發事件的按鍵，當這些按鍵按下後，觸發某一段程式，其語法如下：

turtle.listen()
turtle.onkeypress(fun, key)

fun – 按鍵按下後執行的函數
key – 觸發事件的按鍵

當向上的按鍵按下後，如果當下貪食蛇的方向為向左或向右，在下一步即轉為向上移動，也就是說，如果當下貪食蛇的方向為向上或向下，該事件無效，因為蛇身已經同向，或是不能直接反轉，其它方向的事件以此類推。

首先我們在Snake類別的初始化函數內新增一個移動方向的串列。

# snake.py
self.move_angle_list = []

當上、下、左、右鍵按下後，立即在move_angle_list中新增一個元素，代表下一個要轉向的角度。

# snake.py
def move_up(self):
　　self.move_angle_list.append(90)
def move_down(self):
　　self.move_angle_list.append(270)
def turn_right(self):
　　self.move_angle_list.append(0)
def turn_left(self):
　　self.move_angle_list.append(180)

在move()方法中，新增一段程式檢查move_angle_list是否為空串列，若有元素存在，即執行轉向的動作，在下一步改變移動的方向。

# snake.py
def move(self):
　　# 檢查是否要轉彎
　　while self.move_angle_list:
　　　　next_move_angle = self.move_angle_list.pop(0)
　　　　if next_move_angle != self.head.heading() and \
　　　　　　next_move_angle != (self.head.heading() + 180) % 360:
　　　　　　self.head.setheading(next_move_angle)
　　　　　　break;
　　　　else:
　　　　　　continue;
# 往前移動
　　for body_seg in range(len(self.snake_body) - 1, 0, -1):
　　　　new_x = self.snake_body[body_seg - 1].xcor()
　　　　new_y = self.snake_body[body_seg - 1].ycor()
　　　　self.snake_body[body_seg].goto(new_x, new_y)
　　self.head.forward(MOVE_DISTANCE)

在主程式中，則利用listen()及onkeypress()方法，接受上、下、左、右鍵按下的事件。

# 主程式
# 按鍵設定
snake_screen.listen()
snake_screen.onkeypress(snake.move_up, "Up")
snake_screen.onkeypress(snake.move_down, "Down")
snake_screen.onkeypress(snake.turn_left, "Left")
snake_screen.onkeypress(snake.turn_right, "Right")

如此一來便可用鍵盤來控制貪食蛇移動的方向，下一步就可以開始讓貪食蛇吃食物並延長蛇身。

檢查是否吃到食物

在遊戲中吃食物必定是用蛇頭去吃，我們可以在每一步去檢查蛇頭和食物的距離，當距離足夠小即表示有吃到食物，這是和蛇相關的行為，因此在Snake類別中新增一個方法來執行這個任務。

# snake.py
def is_collision_with_food(self, food):
　　if self.head.distance(food) < 5:
　　　　return True
　　return False

在吃食物的同時也會增加身體的長度，同樣在Snake類別中新增一個方法，複製貪食蛇末端的元素到snake_body串列的最後方，當蛇身下一次移動時就會完成延長蛇身的動作。

# snake.py
def extend_snake(self):
　　self.add_snake_body(self.snake_body[-1].position())

最後，在主程式的while迴圈中，每一步移動之後即檢查是否吃到食物，若有，則呼叫food.random_food()隨機產生下一個食物，並執行snake.extend_snake()延長蛇身。

# 主程式
# 是否吃到食物
if snake.is_collision_with_food(food):
　　food.random_food()
　　snake.extend_snake()

執行結果：

建立記分板

上一篇文章畫出圍牆的時候，我們有在畫布的上方預留比較大的空間，做為顯示記分板文字的空間，在貪食蛇吃到食物的同時更新分數，例如一次加一分。做為一個相對獨立的功能，我們在snake資料夾內另開一個scoreboard.py檔案，建立Scoreboard類別，繼承自Turtle模組。在初始化函數中移動至適當的位置，設定初始分數為0，並用write()方法寫到畫布上。

# scoreboard.py
from turtle import Turtle
SCORE_COLOR = "white"
SCORE_POSITION = (0, 265)
class Scoreboard(Turtle):
　　def __init__(self):
　　　　super().__init__()
　　　　self.score = 0
　　　　self.hideturtle()
　　　　self.penup()
　　　　self.color(SCORE_COLOR)
　　　　self.speed("fastest")
　　　　self.goto(SCORE_POSITION)
　　　　self.write(f"score: {self.score}", False, align="center", font=("Arial", 20, "normal"))
　　def get_score(self):
　　　　self.score += 1
　　　　self.clear()
　　　　self.write(f"score: {self.score}", False, align="center", font=("Arial", 20, "normal"))

主程式中建立Scoreboard類別的物件，並在while迴圈中當偵測到蛇頭吃到食物時呼叫scoreboard.get_score()方法更新分數。

# 主程式
# 建立遊戲相關物件
scoreboard = Scoreboard()
# 遊戲主程式
is_game_on = True
while is_game_on:
　　# 遊戲畫面更新
　　snake_screen.update()
　　time.sleep(time_delay)
　　snake.move()
　　# 是否吃到食物
　　if snake.is_collision_with_food(food):
　　　　food.random_food()
　　　　snake.extend_snake()
　　　　scoreboard.get_score()

執行結果：

檢查是否撞到牆

程式來到了最後的步驟，要決定遊戲何時該結束，可以歸納出兩個條件：

蛇頭撞到牆。
蛇頭撞到身體。

先處理撞到牆的部份，判斷撞到牆的條件是蛇頭超出了圍牆的範圍，前篇文章已知圍牆內緣的座標為：左上(-270, 250)、右上(270, 250)、左下(-270, -270)、右下(270, -270)，我們便以此為條件在Snake類別新增is_collision_with_wall()方法來判斷。

# snake.py
def is_collision_with_wall(self, width, height):
　　if self.head.xcor() > (width / 2 - 30) or \
　　　　self.head.xcor() < -(width / 2 - 30) or \
　　　　self.head.ycor() > (height / 2 - 50) or \
　　　　self.head.ycor() < -(height / 2 - 30):
　　　　return True
　　return False

主程式的while迴圈中，每一次更新位置後呼叫snake.is_collision_with_wall()判斷是否撞牆。

# 主程式
# 是否撞牆
if snake.is_collision_with_wall(width=SCREEN_WIDTH, height=SCREEN_HEIGHT):
　　is_game_on = False

執行結果：

檢查是否撞到蛇身

要判斷蛇頭是否撞到蛇身，我們將蛇頭和蛇身每一節的距離一一比對，當距離小於20，也就是每前進一次的距離，就表示撞到自己了，當然設定更小也是沒有問題的。

# snake.py
def is_collision_with_body(self):
　　for body_seg in self.snake_body[1:]:
　　　　if self.head.distance(body_seg) < 5:
　　　　　　return True
　　return False

在主程式的while迴圈中，同樣在每一次更新位置後呼叫snake.is_collision_with_body()，來判斷是否相撞。

# 主程式
# 是否撞身體
if snake.is_collision_with_body():
　　is_game_on = False

執行結果：

結束遊戲

為了讓遊戲結束時有明確的標示，讓遊戲看起來更完整，我們讓前面兩個條件成立時進一步在畫布上顯示出"Game Over"字樣以提示遊戲結束，因為性質和記分板類似，我們也在Scoreboard類別中新增此功能。

# scoreboard.py
def game_over(self):
　　self.color(GAMEOVER_COLOR)
　　self.goto(GAMEOVER_POSITION)
　　self.write("Game Over", False, align="center", font=("Arial", 40, "normal"))

最後，在判斷是否相撞的條件內呼叫scoreboard.game_over()方法，整個遊戲便大功告成。

# 主程式
# 遊戲主程式
is_game_on = True
while is_game_on:
　　# 遊戲畫面更新
　　snake_screen.update()
　　time.sleep(time_delay)
　　snake.move()
　　# 是否吃到食物
　　if snake.is_collision_with_food(food):
　　　　food.random_food()
　　　　snake.extend_snake()
　　　　scoreboard.get_score()
　　# 是否撞牆
　　if snake.is_collision_with_wall(width=SCREEN_WIDTH, height=SCREEN_HEIGHT):
　　　　is_game_on = False
　　　　scoreboard.game_over()
　　# 是否撞身體
　　if snake.is_collision_with_body():
　　　　is_game_on = False
　　　　scoreboard.game_over()