周末在家，兒子鬧著要玩游戲，讓玩吧，不利于健康，不讓玩吧，扛不住他折騰，于是想，不如一起搞個(gè)小游戲玩玩！

之前給他編過(guò)猜數(shù)字 和 擲骰子 游戲，現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有吸引力了，就對(duì)他說(shuō)：“我們來(lái)玩?zhèn)€迷宮游戲吧。”

果不其然，有了興趣，于是和他一起設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)起來(lái)，現(xiàn)在一起看看我們是怎么做的吧，說(shuō)不定也能成為一個(gè)陪娃神器~

先一睹為快：

構(gòu)思

迷宮游戲，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，設(shè)置好地圖，然后用遞歸算法來(lái)尋找出口，并將過(guò)程顯示出來(lái)，增強(qiáng)趣味性。

不如想到需要讓孩子一起參與，選擇了繪圖程序 Turtle作為實(shí)現(xiàn)工具。

這樣就可以先在紙上繪制一個(gè)迷宮，然后編寫成代碼，讓 Turtle 去繪制，因?yàn)楹⒆佑霉P畫過(guò)，所以在實(shí)現(xiàn)代碼時(shí)，他可以充分參與，不僅是為了得到最終的游戲，而且更是享受制作過(guò)程，開發(fā)編程思維，說(shuō)不定省了一筆不小的少兒編程費(fèi)用哈哈哈~

首先和孩子一起制作迷宮，在紙上畫出 5 X 5 的小格子，然后，讓他在格子中畫一條通路，像這樣：

繪制迷宮

然后，將這幅圖轉(zhuǎn)化為一個(gè)迷宮矩陣，用 1 表示墻，用 空格 表示通路，需要注意的是網(wǎng)格每條邊線都是墻，連通部分的墻需要打通，成為路。

這時(shí)可以和他一起來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如讓他用自己的積木等擺設(shè)一個(gè)迷宮，而我們來(lái)做數(shù)字化轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)化成的結(jié)果是：

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
        1       1 1 1
1 1 1   1   1   1 1 1
1       1   1       1
1   1 1 1   1 1 1   1
1       1   1       1
1 1 1   1   1   1 1 1
1       1   1       1
1   1 1 1   1 1 1   1
1           1 1 1   1
1 1 1 1 1 1 1 1 1   1

如果孩子看不清楚，可以將路徑表示出來(lái) 哈哈哈：

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
->_____ 1 _____ 1 1 1
1 1 1 | 1 | 1 | 1 1 1
1 ____| 1 | 1 |___  1
1 | 1 1 1 | 1 1 1 | 1
1 |____ 1 | 1 ____| 1
1 1 1 | 1 | 1 | 1 1 1
1 ____| 1 | 1 |____ 1
1 | 1 1 1 | 1 1 1 | 1
1 |_______| 1 1 1 | 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1\|/1

做完了迷宮數(shù)字化，就需要將迷宮在電腦上表示出來(lái)了。

繪制迷宮

之所以選擇 Turtle，就是因?yàn)樗鼤?huì)像用筆做圖畫一樣，可以讓孩子充分參與。

找出一張紙，用剛才整理的迷宮數(shù)字化結(jié)果作為指導(dǎo)繪圖，遇到 1 就畫一個(gè)小方格，遇到 空格 就跳過(guò)，可以和孩子一起畫，主要是讓他體會(huì)過(guò)程中的規(guī)律。

好了，趁他繪制的時(shí)候，我們來(lái)實(shí)現(xiàn)繪制代碼吧。

首先需要知道 Turtle 的一些特點(diǎn)：

• Turtle 的初始坐標(biāo)在屏幕中心，可以將屏幕分成平面坐標(biāo)系的四個(gè)象限
• Turtle 畫筆默認(rèn)的移動(dòng)最小單位是一個(gè)像素，因此需要做坐標(biāo)點(diǎn)的初始化
• Turtle 畫筆移動(dòng)都是相對(duì)于筆尖的朝向的，因此需要特別注意筆尖朝向

實(shí)現(xiàn)的方式和孩子用筆畫是一樣的，從第一個(gè)格子畫起：

效果

下面看看代碼：

def drawCenteredBox(self, x, y, color):
    self.t.up()
    self.t.goto(x - 0.5,    y - 0.5)
    self.t.color('black', color)
    self.t.setheading(90)
    self.t.down()
    self.t.begin_fill()
    for _ in range(4):
        self.t.forward(1)
        self.t.right(90)
    self.t.end_fill()
    update()

1. drawCenteredBox 是 迷宮類 Maze 的成員方法，self 指的就是迷宮類本身，可以暫時(shí)將其理解為全局變量
2. self.t 是一個(gè) Turtle 模塊實(shí)例，可以理解成畫筆
3. up 方法表示抬起筆尖
4. goto 方法的作用是移動(dòng)到指定的位置，這里需要移動(dòng)到指定位置的左下角，所以各自減去了 0.5（這里做了坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化，后面會(huì)有說(shuō)明）
5. color 表示設(shè)置顏色，兩個(gè)參數(shù)分別是筆的顏色和填充顏色
6. setheading 表示讓筆尖朝上，即將筆尖朝向 90 度
7. down 表示落下筆尖，意思是隨后的移動(dòng)相當(dāng)于繪制
8. begin_fill 表示準(zhǔn)備填充，也就是它會(huì)把從調(diào)用起到調(diào)用 end_fill 為止所繪制的區(qū)域做填充
9. 然后是循環(huán)四次，用來(lái)繪制方格，循環(huán)內(nèi)，每次向前（筆尖朝向）繪制一個(gè)單位，向右轉(zhuǎn) 90 度，這樣就繪制好了一個(gè)方格
10. end_fill 即為填充當(dāng)前繪制的方格
11. update 表示更新一下繪圖區(qū)域

看看這個(gè)過(guò)程，是不是和孩子手工繪制一模一樣！

現(xiàn)在遍歷整個(gè)迷宮矩陣，不斷調(diào)用 drawCenteredBox 就可以繪制出迷宮了：

效果

代碼如下：

def drawMaze(self):
    for y in range(self.rowsInMaze):
        for x in range(self.columnsInMaze):
            if self.mazelist[y][x] == 1:
                self.drawCenteredBox(x + self.xTranslate, -y + self.yTranslate, 'tan')

rowsInMaze、columnsInMaze 表示迷宮矩陣的行和列

tan 為沙漠迷彩色的顏色名稱

走出迷宮

迷宮繪制好了，如何走出出呢？

可以先問(wèn)問(wèn)孩子，讓他想想辦法。

實(shí)現(xiàn)思路也很簡(jiǎn)單，就是超一個(gè)方向走，如果是墻，就換一個(gè)方向，如果不是墻，就繼續(xù)走下去，如此往復(fù)……

但是，這里可以和孩子做個(gè)預(yù)演，比如迷宮很大的時(shí)候，記不住走過(guò)哪些路怎么辦？

探索了一條路，走不通，返回后，不記得走過(guò)哪些路，這是非常危險(xiǎn)的事情，如果有種方法可以記住走過(guò)的路，就好了。

這里我給兒子講了一下忒修斯大戰(zhàn)牛頭怪[3]的古希臘神話傳說(shuō)，啟發(fā)他想出好的方法。

如何用代碼實(shí)現(xiàn)呢，只要在迷宮矩陣種，標(biāo)記一下走過(guò)的路就可以了：

PART_OF_PATH = 0
OBSTACLE = 1
TRIED = 3
DEAD_END = 4
 
def search(maze, startRow, startColumn):  # 從指定的點(diǎn)開始搜索
    if maze[startRow][startColumn] == OBSTACLE:
        return False
    if maze[startRow][startColumn] == TRIED:
        return False
    if maze.isExit(startRow, startColumn):
        maze.updatePosition(startRow, startColumn, PART_OF_PATH)
        return True
 
    maze.updatePosition(startRow, startColumn, TRIED)
 
    found = search(maze, startRow-1, startColumn) or \
            search(maze, startRow, startColumn-1) or \
            search(maze, startRow+1, startColumn) or \
            search(maze, startRow, startColumn+1)
    if found:
        maze.updatePosition(startRow, startColumn, PART_OF_PATH)
    else:
        maze.updatePosition(startRow, startColumn, DEAD_END)
 
    return found

因?yàn)槭褂昧诉f歸方式，所以代碼比較簡(jiǎn)短，我們來(lái)看看：

1. PART_OF_PATH、OBSTACLE、TRIED、DEAD_END 是四個(gè)全局變量，分別表示迷宮矩陣中的通路，墻，探索過(guò)的路和死路
2. search 方法用于探索迷宮，接受一個(gè)迷宮對(duì)象，和起始位置
3. 然后看看指定的位置是否為墻、或者是走過(guò)的，以及是否是出口
4. 然后繼續(xù)探索，講指定的位置標(biāo)記為已走過(guò)
5. 接下來(lái)朝四個(gè)方向探索，分別是像西、向東、向南、向北
6. 每個(gè)方向的探索都是遞歸的調(diào)用 search 方法
7. 如果探索的結(jié)果是找到了出口，就將當(dāng)前的位置標(biāo)記為路線，否則標(biāo)記為死路

這里還需要看看 updatePosition 方法的實(shí)現(xiàn)：

def updatePosition(self, row, col, val=None):
    if val:
        self.mazelist[row][col] = val
    self.moveTurtle(col, row)
 
    if val == PART_OF_PATH:
        color = 'green'
    elif val == OBSTACLE:
        color = 'red'
    elif val == TRIED:
        color = 'black'
    elif val == DEAD_END:
        color = 'red'
    else:
        color = None
 
    if color:
        self.dropBreadcrumb(color)
 
def moveTurtle(self, x, y):
        self.t.up()
        self.t.setheading(self.t.towards(x+self.xTranslate, -y+self.yTranslate))
        self.t.goto(x+self.xTranslate, -y+self.yTranslate)
 
def dropBreadcrumb(self, color):
    self.t.dot(color)

• updatePosition 方法本身不復(fù)雜，首先對(duì)迷宮矩陣做標(biāo)記，然后將筆尖移動(dòng)到指定的點(diǎn)，之后判斷標(biāo)記的值，在指定的點(diǎn)上畫點(diǎn)
• 移動(dòng)的方法是 moveTurtle，首先抬起筆尖，然后將筆尖轉(zhuǎn)向?qū)⒁苿?dòng)過(guò)去的點(diǎn)
• Turtle 的 towards 方法會(huì)計(jì)算一個(gè)筆尖當(dāng)前點(diǎn)到指定點(diǎn)之間的一個(gè)夾角，作用是讓筆尖轉(zhuǎn)向要移動(dòng)過(guò)去的點(diǎn)，其中 xTranslate 和 yTranslate 是在坐標(biāo)系中像素點(diǎn)的偏移量（后面會(huì)有說(shuō)明）
• Turtle 的 dot 方法作用是繪制一個(gè)點(diǎn)

看一下效果：

走出迷宮

完整代碼

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@author: 閑歡
"""
import pygame, random, sys, time

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode([600, 400])
screen.fill((255, 255, 255))
# 圓的半徑
radius = [0] * 10
# 圓的半徑增量
circleDelt = [0] * 10
# 圓是否存在,False代表該索引值下的圓不存在，True代表存在
circleExists = [False] * 10
# 圓的坐標(biāo)x軸
circleX = [0] * 10
# 圓的坐標(biāo)y軸
circleY = [0] * 10
# 顏色RGB值
RGBx = [0] * 10
RGBy = [0] * 10
RGBz = [0] * 10

while True:
    # 停頓0.1秒
    time.sleep(0.1)
    for event in pygame.event.get():
        # 鼠標(biāo)按下
        if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            # 獲取圓不存在的索引值
            num = circleExists.index(False)
            # 將該索引值的圓設(shè)置為存在
            circleExists[num] = True
            # 圓的半徑設(shè)置為0
            radius[num] = 0
            # 獲取鼠標(biāo)坐標(biāo)
            circleX[num], circleY[num] = pygame.mouse.get_pos()
            # 隨機(jī)獲取顏色值
            RGBx[num] = random.randint(0, 255)
            RGBy[num] = random.randint(0, 255)
            RGBz[num] = random.randint(0, 255)
            # 畫圓
            pygame.draw.circle(screen, pygame.Color(RGBx[num], RGBy[num], RGBz[num]),
                               (circleX[num], circleY[num]), radius[num], 1)
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    for i in range(10):
        # 圓不存在則跳過(guò)循環(huán)
        if not circleExists[i]:
            pass
        else:
            # 隨機(jī)圓的大小
            if radius[i] < random.randint(10, 50):
                # 圓的隨機(jī)半徑增量
                circleDelt[i] = random.randint(0, 5)
                radius[i] += circleDelt[i]
                # 畫圓
                pygame.draw.circle(screen, pygame.Color(RGBx[i], RGBy[i], RGBz[i]),
                                   (circleX[i], circleY[i]), radius[i], 1)
            else:
                # 若圓已達(dá)到最大，這將該索引值的圓設(shè)置為不存在
                circleExists[i] = False
    pygame.display.update()

更大的挑戰(zhàn)

當(dāng)孩子看到自己做的迷宮，被小烏龜走出來(lái)時(shí)，別提有多開心了。

不過(guò)，沒(méi)多久，他就想要更復(fù)雜的迷宮，有多條分支的迷宮。

顯然有手工的方式有點(diǎn)困難，而且無(wú)趣。需要讓程序自動(dòng)生成迷宮。

分析代碼之后，將其中的迷宮類移植過(guò)來(lái)，生成的結(jié)果之間導(dǎo)入到筆者寫的迷宮類中，將迷宮規(guī)模設(shè)置為 100 X 100，震撼了：

巨型迷宮

看著小烏龜在巨大的迷宮中蹣跚，還有種莫名的悲傷~

有了有了迷宮生成工具，就很多好玩的了：

如何讓烏龜更快的找到出路

如何讓烏龜隨機(jī)出現(xiàn)在迷宮中

如何動(dòng)態(tài)設(shè)置迷宮的出入口

……

對(duì)這些問(wèn)題，我們一一做了實(shí)現(xiàn)，孩子在整個(gè)過(guò)程中，積極參與，時(shí)不時(shí)因?yàn)楹玫南敕ǘ治枳愕?，不亦?lè)乎……

關(guān)于坐標(biāo)系設(shè)置

前面留了幾個(gè)坑，是關(guān)于 Turtle 坐標(biāo)系的，這里統(tǒng)一做下說(shuō)明。

第一個(gè)問(wèn)題，坐標(biāo)單位

默認(rèn)情況下，Turtle 的坐標(biāo)單位是一個(gè)像素，如果要放大顯示的華，需要計(jì)算出來(lái)我們使用的單元相當(dāng)于多少個(gè)像素，然后每次計(jì)算坐標(biāo)時(shí)都得考慮到這個(gè)值，當(dāng)現(xiàn)實(shí)區(qū)域發(fā)生變化時(shí)還得調(diào)整這個(gè)數(shù)值，非常麻煩，而且容易出錯(cuò)。

所以 Turtle 提供了一個(gè)設(shè)置我們自己坐標(biāo)單位的方法 setworldcoordinates，它接受四個(gè)參數(shù)，分別是坐標(biāo)系中，左下角的點(diǎn) x坐標(biāo)，y坐標(biāo)，和 右上角的 x坐標(biāo)、y坐標(biāo)。

如果將左下角設(shè)置為 (-5, -5)，右上角設(shè)置為 (5, 5)，那么 Turtle 就會(huì)將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置在屏幕中心，并將屏幕分割成 10 X 10 的方塊，每個(gè)塊的邊長(zhǎng)，相當(dāng)于一個(gè)坐標(biāo)單位，也就是說(shuō)，當(dāng)我們說(shuō)將筆尖移動(dòng)到 (3, 4) 這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，Turtle 就會(huì)從屏幕中心向右移動(dòng)三個(gè)單位，再向上移動(dòng)4個(gè)單位。

這樣就非常方便了，無(wú)論屏幕大小如何，像素大小如何，Turtle 都會(huì)按照我們的指令，做出正確的響應(yīng)。

另一個(gè)問(wèn)題是 兩個(gè)偏移量 xTranslate 和 yTranslate

分別是這樣計(jì)算得到的:

self.xTranslate = -columnsInMaze/2
self.yTranslate = rowsInMaze/2

存在的意義就是從行和列值中，轉(zhuǎn)化為 Turtle 坐標(biāo)系的值，比如行列表示法中，(0, 0) 點(diǎn)，在我們變換后的 10 X 10 的坐標(biāo)系中，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)是 (-5, 5)。

因?yàn)槲覀儾檎覕?shù)據(jù)時(shí)用行列表示法比較方便，但在坐標(biāo)系中，以原點(diǎn)為基準(zhǔn)表示比較方便。

以上就是詳解如何利用Python繪制迷宮小游戲的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python迷宮游戲的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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