Практика: Pygame и шарики

Теория

В данной лабораторной работе предлагается ознакомиться с библиотекой Pygame для 2d графики, анимации, игр и т.п. Начнем с примера. Рассмотрим следующее простенькое приложение на Pygame:

import sys
import pygame

pygame.init()

width = 500
height = 500

screen = pygame.display.set_mode((width, height))
pygame.display.set_caption('YAHOOOO')
clock = pygame.time.Clock()

x = 30
y = 30
vx = 50
vy = 50

while True:
    dt = clock.tick(50) / 1000.0

    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT or event.type == pygame.KEYDOWN:
            sys.exit()

    x += vx * dt
    y += vy * dt

    screen.fill((0, 0, 0))
    pygame.draw.circle(screen, (150, 10, 50), (int(x), int(y)), 20)

    pygame.display.flip()

Если запустить этот код, мы увидим кружок, двигающийся с постоянной скоростью.

Разберемся что здесь происходит. Импортировали модуль pygame. Что бы работать с этой библиотекой нужно позвать pygame.init() в начале. Далее инициализируем окно. Обратите внимание, функции pygame.disaplay.set_mode() в качестве параметра передается кортеж из ширины и высоты окна. Создали часы (clock), этот объект поможет нам считать время между кадрами анимации и контролировать FPS.

Далее идет вечный цикл, в котором мы будем отрисовывать наши кадры и обрабатывать события от пользователя (нажатия кнопок, например). Что же мы делаем в цикле?

В первую очередь, зовем метод tick() наших часов. Возвращаемое значение - время в миллисекундах, прошедшее от предыдущего кадра (т.е., на самом деле от предыдущего вызова .tick()). Параметр - это ограничение FPS (frames per second - количество кадров в секунду). Т.е. с таким параметром метода tick(), часы позаботятся о том, чтобы у нас не было больше 50 кадров в секунду. На самом деле, если вы снова позовете .tick() раньше положенного времени (1/50 секунды в данном случае), то она просто зависнет, пока не пройдет нужное время. Таким образом, итерации нашего цикла будут выполняться не друг за другом а через паузу. Это необдимо, т.к. цикл вида

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT or event.type == pygame.KEYDOWN:
            sys.exit()

сожрет 100% cpu.

В приложениях на Pygame используется событийная модель: программа крутится в цикле и обрабатывает поступающие события (нажатия кнопок, срабатывание таймера и т.п.). Список событий нам возвращает метод pygame.event.get(). События при этом удаляются из очереди в Pygame, т.е. если позвать этот метод дважды, то во второй раз мы не получим события, который получили в первый. Итак, в нашем примере, мы всего лишь проверяем, нажал ли пользователь любую клавишу, или может закрыл окно (событие QUIT, например если нажать на крестик в заголовке окна или Alt+F4), и если да, завершаем выполнение программы (только для этого мы и импортировали модуль sys).

Далее, обновляем координаты (no comments).

Далее, две функции рисования. screen.fill(цвет) красит весь экран (т.е. все наше окошко), pygame.draw.circle(screen, цвет, координаты, радиус). Что характерно:

1. В обоих случаях нам нужен объект screen, который мы получили в начале программы, это наше окошко, собственно, где нужно рисовать.
2. Координаты в Pygame представлены кортежем целых чисел (x, y). Ось x направлена вправо, y вниз. Точка (0,0) находится в левом верхнем углу экрана. Заметьте, расчеты координат в примере ведутся в дробных числах, т.к. нам нужно точность. Но для рисования мы должны преобразовать координаты к типу int, т.к. для Pygame координаты - это номера пикселей на экране.
3. Цвет задается кортежем трех целих чисел: (red, green, blue). Каждая составляющая цвета изменяется от 0 до 255. Никогда, пусть вы и не художник. не используйте прогерские цвета, вроде (255, 0, 0) или (0, 255, 255), будьте чуть более оригинальны.

И последнее. В Pygame все функции рисования не рисуют сразу на экране. Они рисуют в некоем скрытом буфере. И только вызов pygame.display.flip() обновляет экран и отображает все. Без вызова pygame.display.flip() мы ничего не увидим на экране.

Справка по Pygame

if pygame.key.get_pressed()[pygame.K_a]:
    ...

if pygame.mouse.get_pressed()[0]:
    ...

Практика