Python之深入解析如何使用Python Kivy實現(xiàn)一個“乒乓球”游戲
一、前言
本文是基于 Kivy 開源跨平臺的 Python 框架上創(chuàng)作的，Kivy 開源跨平臺的 Python 框架能用于開發(fā)多點觸控的用戶界面程序，允許快速簡單的交互設計，非常方便。
那么，如何使用 Kivy 編寫一款乒乓球游戲呢？我們將從一個基本的應用程序開始，描述創(chuàng)建這個游戲的每個步驟。
Kivy 是用 Python 和 Cython 編寫的，基于 OpenGL ES 2，支持各種輸入設備并擁有豐富的部件庫。使用相同的代碼，可直接實現(xiàn)多平臺應用，包括 Windows、macOS、Linux、Android 和 iOS。
所有 Kivy 部件都支持多點觸控。
實現(xiàn)效果，一睹為快：
二、準備
① Python 安裝
在 windows 上安裝 Python：
下載 Python 的最新版本：訪問鏈接 Python 官網，在 Windows 操作系統(tǒng)上安裝 Python 3.10.0，大家也可以自行選擇最新版的下載。
進入下一個頁面后，拉到最下面，選擇 Windows embeddable package (64-bit) 下載：
雙擊下載完成的應用程序，記得一定要勾選 ADD Python 3.7 to PATH，否則 cmd 無法運行 Python，然后選擇 Install Now 進行安裝，默認會安裝 pip，而且將安裝到 C 盤（推薦）。如果希望換一個盤安裝，可以點擊 Customize installation 在里面選擇其他的盤。
在 macOS 上安裝 Python：
其實 macOS 上是默認安裝了 Python 的，只不過版本是 Python2.7，其相對于現(xiàn)在的 Python 3 缺少了很多特性，而且速度也比 Python 3 慢，因此還是建議大家裝 Python 3。
同樣地，下載 Python 的最新版本，訪問鏈接：Python 官網，在 macOS 操作系統(tǒng)上安裝 Python 3.7.4，大家也可以自行選擇最新版的下載。
進入下一個頁面后，拉到最下面，選擇 macOS 64-bit universal2 installer 下載：
下載完成后得到一個 pkg 文件，雙擊打開，按照指示步驟進行安裝即可。
② 安裝依賴
請選擇以下任一種方式輸入命令安裝依賴：
Windows 環(huán)境打開 Cmd (開始-運行-CMD)；
MacOS 環(huán)境打開 Terminal (command + 空格輸入 Terminal)；
如果用的是 VSCode 編輯器或 Pycharm，可以直接使用界面下方的 Terminal：
pip install kivy[base] kivy_examples
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三、簡單使用 Kivy
首先，簡單介紹 Kivy 的基本使用，為游戲創(chuàng)建一個目錄和一個名為 main.py 的文件：
# main.py from kivy.app import App from kivy.uix.widget import Widget class PongGame(Widget): pass class PongApp(App): def build(self): return PongGame() if __name__ == '__main__': PongApp().run()
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在命令行中輸入 python main.py 運行該應用程序，它應該只顯示一個黑色的窗口。因此我們所做的只是創(chuàng)建一個非常簡單的 Kivy 應用程序，它創(chuàng)建了一個 PongGame Widget 類的實例，并將其作為應用程序用戶界面的根元素返回。
在這一點上應該把它想象成一個 Widget 的分層樹，Kivy 將這個 Widget 放在默認的窗口中。在下一步，我們將通過定義 PongGame 小部件的外觀來繪制 Pong 的背景和游戲分數(shù)。
四、Kivy - 添加簡單圖形
我們將使用一個 .kv 文件來定義 PongGame 類的外觀，由于應用程序類被稱為 PongApp，可以簡單地在同一目錄下創(chuàng)建一個名為 pong.kv 的文件，當應用程序運行時將會自動加載。
因此，為了定義游戲的外觀，創(chuàng)建一個名為 pong.kv 的新文件并添加以下內容：
#:kivy 1.0.9
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注意一個常見錯誤：kv文件的名稱，例如 pong.kv，必須與應用程序的名稱一致，例如 PongApp（Ap p結尾之前的部分）。
如果現(xiàn)在運行這個應用程序，應該看到中間有一個豎條，還有兩個零，那里將顯示玩家的分數(shù)，如下所示：
可以看到，在第一行有：
#:kivy 1.0.9
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每個 kv 文件都需要第一行，它應該以 #:kivy 及一個空格開頭，然后是它要使用的 Kivy 版本（因此 Kivy 可以確保您至少擁有所需的版本，或者稍后處理向后兼容性）。
再往下看 kv 文件里定義了三個元素，一個 canvas 和兩個 label：
先說說兩個 label，它們代表的是左右兩個數(shù)字，設定了 font_size（字體大小）， center_x（中心位置）， top（離頂部距離），text（文本），此外可以看到 root.width 和 root.top 的使用，這樣寫的好處是能跟跟隨窗口寬度和高度的變化而變化。
另一個元素 canvas，它的下面定義了 Rectangle 參數(shù)，意思是向畫布添加一個矩形，將矩形的 pos 設置為小部件水平中心左側 5 個像素，y 設置為 0，這就定義了矩形的顯示位置。
矩形的大小 size 設置為寬度為 10 像素，高度為小部件的高度，像這樣定義圖形的好處是，當值表達式中使用的任何小部件的屬性發(fā)生變化時，渲染的矩形將自動更新。
五、Kivy - 增加乒乓球球體
現(xiàn)在有了一個基本的乒乓球場（雖然很簡陋），但我們仍然需要球拍和一個球來打球。從球開始，添加一個新的 PongBall 類來創(chuàng)建一個小部件，它將成為我們的球并使它彈跳起來。
PongBall 類：
class PongBall(Widget): # velocity of the ball on x and y axis velocity_x = NumericProperty(0) velocity_y = NumericProperty(0) # referencelist property so we can use ball.velocity as # a shorthand, just like e.g. w.pos for w.x and w.y velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y) # ``move`` function will move the ball one step. This # will be called in equal intervals to animate the ball def move(self): self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos
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白球的 kv 配置如下：
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為了使這一切順利進行，還必須為球體增加所用的 Property 屬性類，如下，是這一步更新后的 python 代碼和 kv 文件：
from kivy.app import App from kivy.uix.widget import Widget from kivy.properties import NumericProperty, ReferenceListProperty from kivy.vector import Vector class PongBall(Widget): velocity_x = NumericProperty(0) velocity_y = NumericProperty(0) velocity = ReferenceListProperty(velocity_x, velocity_y) def move(self): self.pos = Vector(*self.velocity) + self.pos class PongGame(Widget): pass class PongApp(App): def build(self): return PongGame() if __name__ == '__main__': PongApp().run()
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kv 文件如下：
#:kivy 1.0.9
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六、Kivy - 增加乒乓球體運動
現(xiàn)在我們的目的是讓這個球動起來，因此必須定期調用 move 函數(shù)讓它動起來。使用 Kivy 提供的 Clock 函數(shù)可以輕易地做到這一點：
Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)
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這一行將導致游戲對象的更新函數(shù)每秒被調用 60 次。
不過還有一個問題，想確保 PongBall 的移動函數(shù)被定期調用，但是在代碼中沒有任何對球對象的引用，因為只是通過 kv 文件在 PongGame 類的 kv 規(guī)則中添加了它。
由于要做的不僅僅是移動球（比如把球從墻上彈下來，然后再彈到球員的球拍上），我們可能需要為 PongGame 類建立一個更新方法：
class PongGame(Widget): def update(self, dt): # call ball.move and other stuff pass class PongApp(App): def build(self): game = PongGame() Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0) return game
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然而，這仍然不能改變我們沒有對 kv 規(guī)則所創(chuàng)建的 PongBall 進行操作的這一事實。為了解決這個問題，可以給 PongGame 類添加一個 ObjectProperty，并將其與 kv 規(guī)則中創(chuàng)建的 widget 掛鉤。
一旦這樣做了，就可以很容易地在更新方法中引用球的屬性，甚至可以讓它從邊緣彈起：
class PongGame(Widget): ball = ObjectProperty(None) def update(self, dt): self.ball.move() # bounce off top and bottom if (self.ball.y < 0) or (self.ball.top > self.height): self.ball.velocity_y *= -1 # bounce off left and right if (self.ball.x < 0) or (self.ball.right > self.width): self.ball.velocity_x *= -1
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在 kv 文件中將其與代碼中設定的 id: ball 映射起來：
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七、Kivy - 球拍移動事件
現(xiàn)在，球正在彈來彈去，唯一缺少的是可移動的球拍和對分數(shù)的跟蹤。這里不會再去討論創(chuàng)建類和 kv 規(guī)則的所有細節(jié)，因為這些概念已經在前面的步驟中涵蓋了。
相反，把重點放在如何響應用戶的輸入而移動球拍上，在 Kivy 中，小部件可以通過實現(xiàn) on_touch_down、on_touch_move 和 on_touch_up 方法對輸入做出反應。默認情況下，Widget 類實現(xiàn)這些方法時，只是在其子部件上調用相應的方法來傳遞事件，直到其中一個子部件返回 True。
乒乓運動是非常簡單的，球拍只需要向上和向下移動。事實上，它是如此簡單，甚至不需要讓球員小部件自己處理事件，只需為 PongGame 類實現(xiàn) on_touch_move 函數(shù)：
def on_touch_move(self, touch): if touch.x < self.width/3: self.player1.center_y = touch.y if touch.x > self.width - self.width/3: self.player2.center_y = touch.y
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我們將在 NumericProperty 中保留每個球員的分數(shù)，PongGame 的分數(shù)標簽通過改變 NumericProperty score 來保持更新，這反過來又會更新 PongGame 的子標簽文本屬性。
這是如何實現(xiàn)的？因為 Kivy 屬性會自動綁定到其對應的kv文件中的任何引用。當球從兩側逃出時，我們將通過 PongGame 類中的更新方法來更新分數(shù)并再次發(fā)球。
PongPaddle 類也實現(xiàn)了一個 bounce_ball 方法，這樣球就會根據(jù)它擊中球拍的位置而產生不同方向的彈跳，非常有意思。下面是 PongPaddle 類的代碼：
class PongPaddle(Widget): score = NumericProperty(0) def bounce_ball(self, ball): if self.collide_widget(ball): speedup = 1.1 offset = 0.02 * Vector(0, ball.center_y-self.center_y) ball.velocity = speedup * (offset - ball.velocity)
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結果如下：
到這一步，基本就完成了整個乒乓球游戲的制作。如何，你心動了嗎？
5G游戲 Python
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