Przejście ze Scratcha

Ten przewodnik porównuje implementację gry Flappy Bird napisaną w Scratchu i napisaną w Pygame Zero. Programy w Scratchu i Pygame Zero są podobne w zadziwiającym stopniu.

Wersję w Pygame Zero można znaleźć w repozytorium Pygame Zero.

Z repozytorium możesz też pobrać wersję w Scratchu 1.4 i wersję w Scratchu 3.

Wersja w Pygame Zero zawiera mechanizm punktacji, którą pomijamy w przykładach kodu na tej stronie, by porównanie było bliższe.

Pokazany niżej kod w Pythonie został przeorganizowany dla większej jasności przykładów.

Scena

Tak wygląda scena w naszym programie w Scratchu:

_images/flappybird-stage.png

Są tu tylko trzy obiekty, oprócz tła: ptak i dwie rury, górna i dolna.

W kodzie w Pygame Zero odpowiadają im definicje obiektów Aktorów:

bird = Actor('bird1', (75, 200))
pipe_top = Actor('top', anchor=('left', 'bottom'))
pipe_bottom = Actor('bottom', anchor=('left', 'top'))

W Pygame Zero musimy też zapewnić rysowanie tych obiektów. Co do zasaday daje to nieco więcej elastyczności przy rysowaniu sceny:

def draw():
    screen.blit('background', (0, 0))
    pipe_top.draw()
    pipe_bottom.draw()
    bird.draw()

Ruch rur

Rury przesuwają się w stałym tempie niezależnie od ptaka. Kiedy chowają się za lewą krawędzią ekranu, pojawiają się znowu z prawej, a ich pozycja w pionie zmienia się losowo.

W Scratchu osiągamy to tworząc dwa osobne skrypty dla górnej i dolnej rury.

_images/flappybird-top-start.png _images/flappybird-bottom-start.png

Podsumowując, co tu się dzieje:

  • Warunek współrzędna x < -240 jest spełniony, gdy rura chowa się za lewą krawędzią ekranu — to sygnał do zresetowania położenia rur.

  • Zmienna pipe_height służy do koordynacji obu rur. Ponieważ przerwa między rurami powinna pozostać stała, nie możemy wybrać losowo położenia obu rur. Dlatego jeden ze skryptów ma ten mechanizm, a drugi nie.

  • Instrukcja ustaw y na pipe height +/- 230 ustawia jedną rurę nad pipe_height, a drugą rurę pod pipe_height.

Ten kod staje się znacznie prostszy w Pygame Zero. Możemy napisać jedną funkcję, która aktualizuje obie rury. Faktycznie dzielę ją w inny sposób, by było jasno widać, że akcje resetowania zachodzą razem:

import random

WIDTH = 400
HEIGHT = 708
GAP = 130
SPEED = 3

def reset_pipes():
    pipe_gap_y = random.randint(200, HEIGHT - 200)
    pipe_top.pos = (WIDTH, pipe_gap_y - GAP // 2)
    pipe_bottom.pos = (WIDTH, pipe_gap_y + GAP // 2)

def update_pipes():
    pipe_top.left -= SPEED
    pipe_bottom.left -= SPEED
    if pipe_top.right < 0:
        reset_pipes()

Drobna różnica jest taka, że wartości, których chcę użyć wiele razy, mogę zdefiniować jako „stałe”, zapisywane DUŻYMI LITERAMI. Pozwala mi to zmieniać je w jednym miejscu, gdy chcę inaczej wyregulować grę. Na przykład, w kodzie powyżej, mogę rozszerzyć albo zwęzić przerwę między rurami, po prostu zmieniając wartość GAP.

Największa różnica jest taka, że w kodzie w Pythonie nie ma żadnej pętli typu „zawsze”. To jest duża różnica między Scratchem a większością tekstowych języków programowania: musisz zaktualizować grę o jeden krok animacji i wyjść z funkcji. Wyjście z funkcji daje Pygame Zero szansę na zajęcie się rzeczami takimi jak obsługa wejść albo rysowanie zawartości ekranu. Wieczna pętla sprawiłaby, że gra po prostu by się zatrzymała, więc wszelkie pętle muszą się kończyć szybko.

Pygame Zero wywołuje funkcję update() kiedy przychodzi czas zaktualizować animację o jeden krok, musimy więc tylko dodać wywołanie funkcji update_pipes():

def update():
   update_pipes()

Ptak

Wyżej opisany schemat tego jak logika Scratcha przekłada się na kod Pythona pasuje też do logiki ptaka. Tym razem najpierw obejrzyjmy kod w Pythonie.

Kod aktualizujący ptaka jest zorganizowany w funkcji o nazwie update_bird(). Pierwsza rzecz w tej funkcji to kod przesuwający ptaka zgodnie z prawem grawitacji:

GRAVITY = 0.3

# Początkowy stan ptaka
bird.dead = False
bird.vy = 0

def update_bird():
    uy = bird.vy
    bird.vy += GRAVITY
    bird.y += bird.vy
    bird.x = 75

To bardzo prosty wzór na grawitację:

  • Grawitacja oznacza stałe przyspieszenie w dół.

  • Przyspieszenie to zmiana prędkości.

  • Prędkość to zmiana pozycji.

Aby to przedstawić, potrzebujemy śledzić zmienną bird.vy, która oznacza prędkość ptaka w kierunku y (v to oznaczenie prędkości, y to kierunek pionowy). To jest nowa zmienna, którą sami definiujemy, a nie coś dostarczonego nam przez Pygame Zero.

  • Grawitacja oznacza stałe przyspieszenie w dół: stała GRAVITY jest większa niż 0.

  • Przyspieszenie to zmiana prędkości: stałą GRAVITY dodajemy do bird.vy

  • Prędkość to zmiana pozycji: zmienną bird.vy dodajemy do bird.y

Zwróć uwagę, że ptak nie porusza się w poziomie! Jego pozycja x ma wartość 75 w ciągu całej gry. Symulujemy ruch przesuwając rury w kierunku ptaka. Wygląda to, jak gdyby kamera poruszała się razem z ptakiem. Dlatego nie potrzebujemy zmiennej vx w tej grze.

Następna sekcja sprawia, że ptak macha skrzydłami:

if not bird.dead:
    if bird.vy < -3:
        bird.image = 'bird2'
    else:
        bird.image = 'bird1'

Sprawdzamy tutaj, czy ptak porusza się w górę, czy w dół. Pokazujemy obraz bird2, gdy porusza się w górę, a obraz bird1 w przeciwnym przypadku (wartość -3 została dobrana metodą prób i błędów, by uzyskać przekonujący wygląd).

Kolejna sekcja sprawdza, czy ptak zderzył się ze ścianą:

if bird.colliderect(pipe_top) or bird.colliderect(pipe_bottom):
    bird.dead = True
    bird.image = 'birddead'

Jeśli tak, to ustawiamy bird.dead na True. To jest wartość logiczna, czyli ma wartość albo True (prawda) albo False (fałsz). Dzięki niej możemy łatwo sprawdzać, czy ptak jest żywy. Jeśli nie jest żywy, nie będzie reagował na sterowanie nim przez użytkownika.

Ostatnia sekcja sprawda, czy ptak wypadł poza dolną (albo górną) krawędź ekranu gry. Gdy tak się stanie, ptak jest resetowany:

if not 0 < bird.y < 720:
    bird.y = 200
    bird.dead = False
    bird.vy = 0
    reset_pipes()

Co tu robi reset_pipes()? Ponieważ mój kod dotyczący rur znajduje się w osobnej funkcji, mogę wywołać ją zawsze, gdy chcę zresetować moje ściany. W tym przypadku poprawia to grę, bo daje graczowi szansę na reakcję, gdy ptak powróci do swojej pozycji startowej.

I znowu, tę funkcję trzeba wywoływać przed każdą klatką, więc dodajemy ją do update():

def update():
   update_pipes()
   update_bird()

Ostatnia część logiki ptaka to reagowanie na sterowanie nim przez gracza. Kiedy naciskamy klawisz, ptak odpycha się w górę. Pygame Zero wywoła funkcję on_key_down() — jeśli taką zdefiniujesz — zawsze gdy zostanie wciścięty klawisz:

FLAP_VELOCITY = -6.5

def on_key_down():
    if not bird.dead:
        bird.vy = FLAP_VELOCITY

Tutaj, jeśli ptak nie jest martwy, ustawiamy jego vy na ujemną wartość: w Pygame Zero oznacza to ruch w górę.

Powinno Ci być łatwo znaleźć dużo podobieństw między kodem w Pythonie a tym kodem w Scratchu:

_images/flappybird-bird-start.png _images/flappybird-bird-space.png

Największe różnice między Scratchem a Pygame Zero są takie:

  • W Pygame Zero nie możesz tworzyć wiecznych pętli — uaktualniasz tylko stan dla kolejnej klatki i kończysz funkcję.

  • Współrzędne są inne. W Pygame Zero, lewy górny róg ekranu to x = 0, y = 0. Kierunek x idzie od lewej do prawej jak wcześniej, ale y idzie w dół ekranu! To dlatego w Pythonie GRAVITY jest liczbą dodatnią, a FLAP_VELOCITY — ujemną.

  • bird.dead jest wartością logiczną, dlatego mogę pisać np. if not bird.dead zamiast dead = 0 jak w Scratchu.

Podsumowanie

Wiele pojęć dostępnych w Scratchu da się przełożyć bezpośrednio do Pygame Zero.

Tutaj jest kilka porównań:

W Scratchu

W Pygame Zero

zmień y o 1 (w górę)

bird.y -= 1

zmień y o -1 (w dół)

bird.y += 1

zmień na kostium <name>

bird.image = 'name'

jeżeli dead = 0

if not bird.dead:

ustaw dead na 0

bird.dead = False

jeżeli dotyka Top?

if bird.colliderect(pipe_top)

kiedy kliknięto Flagę… zawsze

Umieść kod w funkcji update().

kiedy klawisz […] naciśnięty

def on_key_down():

losuj liczbę pomiędzy A a B

import random by załadować moduł random, następnie random.randint(A, B)

(0, 0) jest w środku sceny

(0, 0) jest w lewym górnym roku okna

Kod w Pythonie bywa czasem prostszy, bo może być zorganizowany w sposób pomagający go zrozumieć podczas czytaniu.

Dzięki mocy aktorów Pygame Zero także używanie współrzędnych jest łatwiejsze. Użyliśmy ustawienia anchor, by ustawiać pozycję rur, i mogliśmy zobaczyć czy rura jest poza ekranem, sprawdzając czy pipe_top.right < 0, a nie if x position < -240.

Informacja

W polskiej wersji Scratcha komendy (nazwy bloków) są wyświetlane po polsku. W tekstowych językach programowania, takich jak Python, wszystkie standardowe nazwy są zazwyczaj po angielsku. Podobnie w Pygame Zero, wszystkie nazwy wbudowanych obiektów i funkcji haków są zawsze w języku angielskim.