python实现打砖块游戏-猿码集

1. 前言

Brick Breaker，也叫打砖块游戏，是一种非常经典的街机游戏，相信很多人小时候都玩过这个游戏。在这篇文章中，我们将使用Python编写一个简单的打砖块游戏。

2. 游戏规则

打砖块游戏的规则非常简单，玩家需要操纵一个反弹板，用球去打破上方不断下来的砖块。当所有砖块都被打破后，游戏获胜。

2.1 游戏界面

首先，让我们来看一下我们需要实现的游戏界面。游戏界面如下：

```

╔══════════════════════════════════╗

║ ║

╚══════════════════════════════════╝

```

我们需要维护一个二维数组表示游戏界面，每个元素的值表示相应位置上是否有砖块。同时，我们需要在左侧操纵一个反弹板，用来射出小球。

2.2 游戏流程

游戏流程如下：

1. 初始化游戏界面，生成起始的砖块布局；

2. 显示游戏界面；

3. 等待玩家按下空格键；

4. 每隔一定时间，更新球的位置；

5. 判断球的位置是否碰到砖块或者反弹板，如果碰到，改变球的运动方向；

6. 判断球是否越界，如果越界，游戏失败；

7. 判断所有砖块是否被打破，如果是，游戏胜利；

8. 重复步骤4-7，直到游戏胜利或失败。

3. 编码实现

3.1 初始化游戏界面

游戏界面使用一个NumPy数组来表示，每个元素的值为0或1，分别表示位置上没有砖块或有砖块。我们将使用Matplotlib来显示游戏界面。

下面是初始化游戏界面的代码：


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义屏幕大小
SCREEN_WIDTH = 10
SCREEN_HEIGHT = 10
# 定义砖块大小
BRICK_WIDTH = 2
BRICK_HEIGHT = 1
# 定义砖块间隔
BRICK_SPACE_X = 1
BRICK_SPACE_Y = 1
# 定义反弹板大小
PAD_WIDTH = 3
PAD_HEIGHT = 1
# 定义球大小
BALL_SIZE = 1
# 创建游戏界面
screen = np.zeros((SCREEN_HEIGHT, SCREEN_WIDTH))
# 随机生成砖块
bricks = np.zeros((SCREEN_HEIGHT // (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y), SCREEN_WIDTH // (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)))
for i in range(bricks.shape[0]):
    for j in range(bricks.shape[1]):
        if np.random.random() < 0.5:
            bricks[i, j] = 1
# 在游戏界面中放置砖块
for i in range(bricks.shape[0]):
    for j in range(bricks.shape[1]):
        if bricks[i, j]:
            y = i * (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y)
            x = j * (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)
            screen[y:y+BRICK_HEIGHT, x:x+BRICK_WIDTH] = 1
# 初始化反弹板和球的位置
pad_x = SCREEN_WIDTH // 2 - PAD_WIDTH // 2
ball_x = pad_x + PAD_WIDTH // 2
ball_y = SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT - BALL_SIZE
ball_dir_x = 1
ball_dir_y = -1
# 显示游戏界面
plt.imshow(screen, cmap='gray')

我们使用几个常量来定义游戏界面和游戏元素的大小。我们随机生成一个砖块布局，并将其放置在游戏界面中。最后初始化反弹板和球的位置，并显示游戏界面。运行代码，我们将会看到以下游戏界面：

![游戏界面](https://s3.ax1x.com/2021/03/20/6BaHs0.png)

3.2 更新球的位置

下面是更新球的位置的代码：


# 定义帧率和速度
FPS = 60
SPEED = 0.5
# 定义游戏状态
GAME_STATE_RUNNING = 1
GAME_STATE_OVER = 2
# 初始化游戏状态
game_state = GAME_STATE_RUNNING
# 开始游戏循环
while game_state == GAME_STATE_RUNNING:
    # 处理键盘事件
    for event in plt.gcf().canvas.key_press_events:
        if event.key == ' ':
            ball_dir_x = 1 if ball_dir_x == 0 else 0
    # 清空屏幕
    plt.clf()
    # 更新球的位置
    ball_x += ball_dir_x * SPEED
    ball_y += ball_dir_y * SPEED
    # 显示球和反弹板
    plt.fill([pad_x, pad_x+PAD_WIDTH, pad_x+PAD_WIDTH, pad_x], [0, 0, PAD_HEIGHT, PAD_HEIGHT], 'w')
    plt.fill([ball_x, ball_x+BALL_SIZE, ball_x+BALL_SIZE, ball_x], [ball_y, ball_y, ball_y+BALL_SIZE, ball_y+BALL_SIZE], 'w')
    # 显示砖块和边界
    plt.imshow(screen, cmap='gray')
    # 显示游戏界面
    plt.axis('off')
    plt.pause(1 / FPS)
    plt.show()

我们定义了帧率和速度，以及游戏状态，然后在游戏循环中更新球的位置。当玩家按下空格键时，我们改变球的运动方向。我们使用Matplotlib来显示球和反弹板，并显示当前的游戏界面。

运行代码，我们将会看到球在游戏界面中移动。

3.3 碰撞检测

下面是碰撞检测的代码：


# 检测是否碰到反弹板
if ball_y + BALL_SIZE >= SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT and ball_y < SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT:
    if ball_x + BALL_SIZE >= pad_x and ball_x <= pad_x + PAD_WIDTH:
        ball_dir_y *= -1
# 检测是否碰到边界
if ball_x < 0 or ball_x + BALL_SIZE >= SCREEN_WIDTH:
    ball_dir_x *= -1
if ball_y < 0:
    ball_dir_y *= -1
# 检测是否碰到砖块
if ball_y < SCREEN_HEIGHT - (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y) * bricks.shape[0]:
    i = (SCREEN_HEIGHT - ball_y - BALL_SIZE) // (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y)
    j = ball_x // (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)
    if i >= 0 and i < bricks.shape[0] and j >= 0 and j < bricks.shape[1] and bricks[i, j]:
        bricks[i, j] = 0
        screen[(bricks.shape[0]-i-1)*(BRICK_HEIGHT+BRICK_SPACE_Y):(bricks.shape[0]-i)*(BRICK_HEIGHT+BRICK_SPACE_Y)-BRICK_SPACE_Y, j*(BRICK_WIDTH+BRICK_SPACE_X):(j+1)*(BRICK_WIDTH+BRICK_SPACE_X)-BRICK_SPACE_X] = 0
        ball_dir_y *= -1
# 检查是否胜利
if np.sum(bricks) == 0:
    game_state = GAME_STATE_WIN

在碰撞检测中，我们首先判断球是否碰到了反弹板，并将球的运动方向反转。然后检查球是否碰到了边界，如果碰到了边界，同样将球的运动方向反转。最后，检查球是否碰到了砖块。如果球与砖块相碰，将该砖块从界面中移除，并将球的运动方向反转。当所有砖块都被打破时，游戏胜利。

3.4 完整代码

下面是完整的代码：


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义屏幕大小
SCREEN_WIDTH = 10
SCREEN_HEIGHT = 10
# 定义砖块大小
BRICK_WIDTH = 2
BRICK_HEIGHT = 1
# 定义砖块间隔
BRICK_SPACE_X = 1
BRICK_SPACE_Y = 1
# 定义反弹板大小
PAD_WIDTH = 3
PAD_HEIGHT = 1
# 定义球大小
BALL_SIZE = 1
# 定义帧率和速度
FPS = 60
SPEED = 0.5
# 定义游戏状态
GAME_STATE_RUNNING = 1
GAME_STATE_WIN = 2
GAME_STATE_OVER = 3
# 创建游戏界面
screen = np.zeros((SCREEN_HEIGHT, SCREEN_WIDTH))
# 随机生成砖块
bricks = np.zeros((SCREEN_HEIGHT // (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y), SCREEN_WIDTH // (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)))
for i in range(bricks.shape[0]):
    for j in range(bricks.shape[1]):
        if np.random.random() < 0.5:
            bricks[i, j] = 1
# 在游戏界面中放置砖块
for i in range(bricks.shape[0]):
    for j in range(bricks.shape[1]):
        if bricks[i, j]:
            y = i * (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y)
            x = j * (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)
            screen[y:y+BRICK_HEIGHT, x:x+BRICK_WIDTH] = 1
# 初始化反弹板和球的位置
pad_x = SCREEN_WIDTH // 2 - PAD_WIDTH // 2
ball_x = pad_x + PAD_WIDTH // 2
ball_y = SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT - BALL_SIZE
ball_dir_x = 1
ball_dir_y = -1
# 初始化游戏状态
game_state = GAME_STATE_RUNNING
# 开始游戏循环
while game_state == GAME_STATE_RUNNING:
    # 处理键盘事件
    for event in plt.gcf().canvas.key_press_events:
        if event.key == ' ':
            ball_dir_x = 1 if ball_dir_x == 0 else 0
    # 清空屏幕
    plt.clf()
    # 更新球的位置
    ball_x += ball_dir_x * SPEED
    ball_y += ball_dir_y * SPEED
    # 检测是否碰到反弹板
    if ball_y + BALL_SIZE >= SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT and ball_y < SCREEN_HEIGHT - PAD_HEIGHT:
        if ball_x + BALL_SIZE >= pad_x and ball_x <= pad_x + PAD_WIDTH:
            ball_dir_y *= -1
    # 检测是否碰到边界
    if ball_x < 0 or ball_x + BALL_SIZE >= SCREEN_WIDTH:
        ball_dir_x *= -1
    if ball_y < 0:
        ball_dir_y *= -1
    # 检测是否碰到砖块
    if ball_y < SCREEN_HEIGHT - (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y) * bricks.shape[0]:
        i = (SCREEN_HEIGHT - ball_y - BALL_SIZE) // (BRICK_HEIGHT + BRICK_SPACE_Y)
        j = ball_x // (BRICK_WIDTH + BRICK_SPACE_X)
        if i >= 0 and i < bricks.shape[0] and j >= 0 and j < bricks.shape[1] and bricks[i, j]:
            bricks[i, j] = 0
            screen[(bricks.shape[0]-i-1)*(BRICK_HEIGHT+BRICK_SPACE_Y):(bricks.shape[0]-i)*(BRICK_HEIGHT+BRICK_SPACE_Y)-BRICK_SPACE_Y, j*(BRICK_WIDTH+BRICK_SPACE_X):(j+1)*(BRICK_WIDTH+BRICK_SPACE_X)-BRICK_SPACE_X] = 0
            ball_dir_y *= -1
    # 检查是否胜利
    if np.sum(bricks) == 0:
        game_state = GAME_STATE_WIN
    # 显示球和反弹板
    plt.fill([pad_x, pad_x+PAD_WIDTH, pad_x+PAD_WIDTH, pad_x], [0, 0, PAD_HEIGHT, PAD_HEIGHT], 'w')
    plt.fill([ball_x, ball_x+BALL_SIZE, ball_x+BALL_SIZE, ball_x], [ball_y, ball_y, ball_y+BALL_SIZE, ball_y+BALL_SIZE], 'w')
    # 显示砖块和边界
    plt.imshow(screen, cmap='gray')
    # 显示游戏界面
    plt.axis('off')
    plt.pause(1 / FPS)
    plt.show()
    # 检查是否失败
    if ball_y + BALL_SIZE >= SCREEN_HEIGHT:
        game_state = GAME_STATE_OVER
# 显示游戏结束界面
plt.clf()
if game_state == GAME_STATE_WIN:
    plt.text(0.5, 0.5, 'You win!', ha='center', va='center', fontsize=20)
elif game_state == GAME_STATE_OVER:
    plt.text(0.5, 0.5, 'Game over!', ha='center', va='center', fontsize=20)
plt.axis('off')
plt.show()

我们将游戏状态和游戏界面显示的逻辑加入到游戏循环中，并在游戏结束时，显示相应的游戏结束界面。

4. 结论

在这篇文章中，我们使用Python编写了一个简单的打砖块游戏。我们通过Matplotlib来显示游戏界面，并使用NumPy数组来维护游戏状态。我们实现了游戏的规则和碰撞检测，使得玩家可以在游戏界面中与砖块和反弹板交互。这个游戏虽然简单，但是可以作为学习Matplotlib和NumPy的一个好例子。

python实现打砖块游戏