Clone de Space Invaders – Real Python

Criar a tela

Para começar, crie um novo arquivo e importe o arquivo turtle :

O senhor chama turtle.done(), que exibe a janela e a mantém aberta. Essa linha deve ser sempre a última linha em qualquer programa que use o turtle. Isso evitará que o programa seja encerrado quando chegar à última linha. Para interromper o programa, feche a janela clicando no botão fechar janela no canto superior da janela, da mesma forma que faria com qualquer outra janela do sistema operacional.

Embora esse código crie e exiba uma tela, o senhor pode criar explicitamente a tela no seu código e atribuí-la a um nome de variável. Essa abordagem permite que o senhor personalize o tamanho e a cor da tela:

O senhor usa floats como argumentos para .setup()que define o tamanho da tela como uma fração da tela do seu computador. A largura da janela é 50% da largura da tela e sua altura é 75% da altura da tela. O senhor pode experimentar o uso de valores de pixel para definir as dimensões da tela, usando inteiros em vez de floats como argumentos em .setup().

O modo de cor padrão no turtle requer o módulo componentes vermelho, verde e azul para serem flutuantes no intervalo [0, 1]. O senhor também deve atualizar o texto na barra de título. Ao executar esse código, o senhor verá esta tela:

Esta versão tem um fundo escuro, mas o senhor pode personalizar o jogo com as cores de sua preferência. Agora, o senhor está pronto para criar o canhão laser.

Criar o canhão de laser

Assim como não é possível ter um jogo sem uma tela, não é possível ter um jogo clone do Space Invaders sem um canhão de laser. Para configurar o canhão, o senhor cria um Turtle usando turtle.Turtle(). Cada item independente no jogo precisa de seu próprio Turtle objeto.

Quando o senhor cria um objeto Turtle ele fica localizado no centro da tela e voltado para a direita. A imagem padrão é uma seta que mostra a direção do objeto. O senhor pode alterar esses valores usando Turtle métodos:

O canhão agora é um quadrado branco. O senhor chama cannon.penup() para que o Turtle não desenhe uma linha quando o senhor o mover. O senhor pode ver o canhão quando executar o código:

No entanto, o senhor quer que o canhão fique na parte inferior da tela. Veja como o senhor define a nova posição do canhão:

O senhor define as bordas da tela usando window.window_height() e window.window_width() já que esses valores serão diferentes em diferentes configurações de computador. O centro da tela tem as coordenadas (0, 0). Portanto, o senhor divide a largura e a altura por dois, para obter o x- e y-para as quatro bordas.

O senhor também define FLOOR_LEVEL como 90 por cento do y-da borda inferior. Em seguida, coloque o canhão nesse nível usando .setposition() de modo que ele fique ligeiramente elevado em relação à parte inferior da tela.

Lembre-se de que este é um clone de um jogo dos anos 1970, portanto, o senhor só precisa de gráficos simples! O senhor pode desenhar o canhão esticando a forma da tartaruga em retângulos de diferentes tamanhos usando .turtlesize() e chamando .stamp() para deixar uma cópia dessa forma na tela. O código abaixo mostra apenas a seção do código que foi alterada:

Ao executar esse código, o senhor verá o canhão na parte inferior da tela:

Sua próxima tarefa é introduzir alguma interatividade para que o senhor possa mover o canhão para a esquerda e para a direita.

Mova o Turtle Objeto

O senhor pode vincular uma função a uma chave usando window.onkeypress(). O pressionamento da tecla chama a função vinculada a essa tecla. O senhor pode definir duas funções para mover o canhão para a esquerda e para a direita e associá-las à tecla Esquerda e Certo em seu teclado:

O senhor notou que usou os nomes das funções move_left e move_right sem parênteses como argumentos para .onkeypress()? Se o senhor adicionar parênteses, o programa chamará a função quando executar a linha com .onkeypress()e vincula o valor de retorno da função à chave. As funções move_left() e move_right() retorno NonePortanto, se o senhor incluir parênteses, as teclas de seta permanecerão inativas.

As funções para mover o canhão usam CANNON_STEPque o senhor define na parte superior do seu código. O nome é escrito com letras maiúsculas para mostrar que se trata de um constante que o senhor usa para configurar o jogo. Tente alterar esse valor para ver como isso afetará o jogo.

O senhor também traz o foco para a tela usando window.listen() para que os eventos de pressionamento de tecla sejam coletados pelo programa. Por padrão, o turtle não usa recursos de computação para ouvir os pressionamentos de tecla enquanto o programa está em execução. Chamada window.listen() substitui esse padrão. Se as teclas não funcionarem quando o usuário executar um turtle verifique se o senhor incluiu o .listen() pois é fácil esquecer-se dele ao usar o .onkeypress().

Agora que está familiarizado com os atalhos de teclas, o senhor adicionará um recurso para sair do programa atrelando a tecla Q chave para turtle.bye. Como fez com as funções anteriores, o senhor não adiciona parênteses ao turtle.bye mesmo que seja uma função. Certifique-se de usar uma letra minúscula q porque se usar uma letra maiúscula no código, o senhor precisará pressionar Shift+Q para sair do programa.

Agora, ao executar o programa, o senhor pode pressionar as teclas de seta para a direita e para a esquerda para mover o Turtle objeto.

Veja como é o resultado nesta etapa:

Esse não é exatamente o comportamento que o senhor deseja. Observe como apenas uma parte do desenho se move quando o senhor pressiona as teclas de seta. Esse é o sprite que representa o Turtle objeto. O restante do desenho é o resultado do .stamp() na seção do código em que o senhor desenha o canhão laser.

Mover todo o canhão de laser

Sempre que mover o canhão de laser, o senhor pode limpar o desenho anterior e redesenhar o canhão no novo local. Para evitar a repetição, o senhor pode mover o código para desenhar o canhão em uma função draw_cannon(). No código a seguir, a maioria das linhas em draw_cannon() são as mesmas linhas que o senhor tinha na versão anterior, mas agora elas estão recuadas:

Quando o senhor chama cannon.clear(), todos os desenhos feitos pela cannon são excluídos da tela. O senhor chama draw_cannon() em ambos os move_left() e move_right() para redesenhar o canhão sempre que o senhor o mover. O senhor também chama draw_cannon() na seção principal do programa para desenhar o canhão no início do jogo.

Veja como o jogo está agora:

O canhão laser inteiro se move quando o senhor pressiona as teclas de seta para a esquerda ou para a direita. A função draw_cannon() exclui e redesenha os três retângulos que compõem o canhão.

No entanto, o movimento do canhão não é suave e pode apresentar falhas se o usuário tentar movê-lo muito rapidamente, como pode ser visto na segunda parte do vídeo. O senhor pode corrigir esse problema controlando quando os itens são desenhados na tela na função turtle módulo.

Controle quando os itens são exibidos

O turtle exibe várias pequenas etapas quando o Turtle os objetos se movem. Quando o senhor se move cannon de sua posição central inicial para a parte inferior da tela, o senhor pode ver o quadrado se mover para baixo até sua nova posição. Quando o senhor redesenha o canhão, o Turtle precisa se mover para vários locais, mudar de forma e criar um carimbo com essa forma.

Essas ações levam tempo e, se o senhor pressionar uma tecla de seta durante esse processo de desenho, o Turtle se moverá antes de ter tempo de concluir o desenho.

Esse problema se torna ainda mais perceptível quando há mais eventos ocorrendo no jogo. Agora é um bom momento para corrigir esse problema. O senhor pode impedir que qualquer alteração seja exibida na tela definindo window.tracer(0).

O programa ainda alterará as coordenadas de um Turtle e seu cabeçalho, mas não exibirá as alterações na tela. O senhor pode controlar quando a tela é atualizada chamando window.update(). Isso permite que o senhor controle quando a tela será atualizada.

O senhor pode chamar window.tracer(0) logo após criar a tela e window.update() no draw_cannon():

Agora não há falhas quando o senhor move o canhão, e o posicionamento inicial do cannon do centro para a parte inferior não é mais visível. Aqui está o seguinte turtle jogo até agora:

O senhor melhorará a suavidade com que o canhão se move mais adiante neste tutorial. Na próxima etapa, o senhor resolverá outro problema. Observe como, no final do vídeo, é possível ver o canhão laser saindo da tela quando a tecla de seta para a esquerda é pressionada muitas vezes. O senhor precisa impedir que o canhão saia da tela para que ele possa manter o centro do terreno e defender o planeta dos alienígenas invasores!

Impedir que o canhão laser saia da tela

As funções move_left() e move_right() são chamados sempre que o jogador pressiona uma das teclas de seta para mover o canhão laser para a esquerda ou para a direita. Para verificar se o canhão laser alcançou a borda da tela, é possível adicionar um if . Em vez de usar LEFT e RIGHTque são as bordas da tela, o senhor incluirá uma calha para parar o canhão logo antes de ele chegar às bordas:

Agora, o canhão de laser não pode sair da tela. O senhor usará técnicas semelhantes nas etapas seguintes ao adicionar lasers e alienígenas ao seu turtle jogo.

Criar lasers

O senhor quer poder disparar lasers sempre que pressionar Espaço. Como seu código precisa armazenar todos os lasers presentes, o senhor pode criar um Turtle para cada laser e armazená-lo em uma lista. O senhor também precisará de uma função para criar novos lasers:

A barra de espaço está vinculada a create_laser()que cria um novo Turtle para representar um laser, define seus atributos iniciais e o anexa à lista de todos os lasers. Para não complicar o código, este tutorial faz algumas simplificações, sobre as quais o senhor poderá ler na seção a seguir:

O programa cria novos Turtle para cada laser quando o senhor pressiona Espaço. O senhor pode adicionar print(len(lasers)) em create_laser() para garantir que o programa crie um novo laser quando o senhor pressionar a barra de espaço.

Na próxima seção, o senhor moverá os lasers em cada quadro do jogo. Em seguida, o senhor criará um loop de jogo para levar em conta tudo o que ocorre em cada quadro.

Criar o loop do jogo para mover os lasers

A estrutura de um jogo pode ser dividida em três partes:

• Inicialização: É aqui que o senhor cria os objetos necessários e seus estados iniciais para configurar o ambiente do jogo. Também é aqui que o senhor inclui definições de funções para ações que precisam ocorrer no jogo.
• Loop do jogo: Essa é a parte central de um jogo. Ela verifica e processa as entradas do usuário, altera o estado dos objetos no jogo e outros valores, como a pontuação, e atualiza a exibição para refletir as alterações. O loop do jogo é um loop porque precisa ser executado continuamente para executar o jogo. Cada iteração do loop do jogo representa um quadro do jogo.
• Finalização: Quando o loop do jogo termina, seja porque o jogador ganha ou perde, o programa pode terminar instantaneamente. Normalmente, os jogos exibem uma tela final, mas também podem salvar qualquer resultado em um arquivo e oferecer opções ao jogador, como jogar novamente.

O senhor já lidou com uma parte significativa da inicialização desse turtle jogo. Agora, é hora de trabalhar no loop do jogo.

A estrutura de um loop de jogo depende da plataforma que o senhor usa. Na plataforma turtle o senhor precisará escrever seu próprio while para atualizar o estado dos objetos no jogo e verificar se há eventos, como colisões entre objetos. Entretanto, outros eventos são gerenciados pelo turtle métodos como o .onkeypress(). A turtle executa um loop de eventos, que começa quando o senhor chama turtle.done() e trata de eventos como o pressionamento de teclas.

O senhor pode comparar o game loop de que precisará ao trabalhar com turtlecom as estruturas de loop de jogo em outros pacotes de jogos Python, como pygame e arcade.

Neste turtle até o momento, o único item que se move é o canhão, que o senhor move com as teclas de seta. Em outras ocasiões, o canhão não se move.

Entretanto, na maioria dos jogos, há itens que precisam se mover ou executar outras ações continuamente. Aqui, os lasers que o senhor cria quando pressiona a barra de espaço precisam se mover para cima em uma quantidade fixa em cada quadro do jogo. Portanto, agora o senhor criará um while para fazer essas alterações que ocorrem em cada quadro:

O senhor define a função move_laser(), que aceita um Turtle objeto. A função limpa o desenho anterior de um laser e move o Turtle para frente em uma quantidade que representa a velocidade do laser. Essa é a primeira das três chamadas para laser.forward().

Para desenhar o laser na tela, o senhor usa uma técnica diferente. Quando criou o canhão, o senhor usou a forma do Turtle objeto. Para desenhar o laser, o senhor desenhou uma linha com o objeto Turtle objeto.

Veja o que aconteceu com o create_laser() e observe que o senhor chamou laser.hideturtle() para ocultar o sprite, e o senhor chamou laser.pendown() e laser.pensize(5) para habilitar o Turtle desenhe linhas de cinco pixels de largura quando se mover. Agora, o senhor precisará trazer o Turtle de volta à sua posição inicial no move_laser() para que ele esteja pronto para o próximo quadro.

O while contém um for que itera por todos os lasers e os move para frente. O senhor também pode adicionar window.update() no loop do jogo para atualizar a tela uma vez em cada quadro. Nesse ponto, o senhor também pode remover window.update() do draw_cannon() pois o senhor não precisa mais dele.

Ao executar esse código e pressionar a barra de espaço, o senhor verá lasers disparando do canhão:

Em seguida, o senhor tratará do que fazer com os lasers quando eles saírem da parte superior da tela.

Remover lasers que saem da tela

Quando um laser sai da tela, o senhor não o verá mais. Porém, o Turtle ainda está na lista de lasers e o programa ainda precisa lidar com esse laser. Mesmo quando o laser está fora de vista, o programa ainda move o laser para cima, até o infinito e além! Com o tempo, a lista de lasers conterá um grande número de objetos que não têm mais nenhuma função no jogo.

Quando o programa move um laser, o gargalo de desempenho é o processo de desenhar o laser na tela. A atualização do Turtle do objeto y-coordenadas é uma solução rápida. Quando um laser sai da tela, o programa não precisa mais desenhá-lo. Portanto, o senhor precisará disparar muitos lasers antes de observar uma desaceleração perceptível do jogo. No entanto, é sempre uma boa prática remover os objetos de que o senhor não precisa mais.

Para remover esses objetos quando eles saírem da tela, o senhor os remove da lista laserse isso impede que o loop do jogo os mova para frente. Mas como o turtle mantém uma lista interna de todos os Turtle se o senhor remover os lasers dessa lista interna usando o turtle.turtles()os objetos também serão removidos da memória:

Observe como o for itera através de uma cópia do lasersjá que é melhor não fazer um loop em uma lista que está sendo alterada dentro da mesma for loop.

Neste ponto, o senhor pode adicionar print(len(turtle.turtles())) e print(len(lasers)) no loop do jogo para confirmar que os lasers são removidos dessas listas quando saem da tela.

Bom trabalho! O senhor está pronto para criar alienígenas e movê-los pela tela.

Criar novos alienígenas

Para começar, o senhor define a nova função create_alien() e uma lista para armazenar os aliens:

O senhor coloca os alienígenas na parte superior da tela de forma aleatória x-posição. Os alienígenas estão voltados para baixo. O senhor também atribui valores aleatórios para os componentes de cor vermelho, verde e azul, de modo que cada alienígena tenha uma cor aleatória.

Os alienígenas aparecem em intervalos de tempo regulares nesse turtle jogo. O senhor pode importar os time e definir um cronômetro para gerar um novo alienígena:

O código agora gera um novo alienígena a cada 1,2 segundos. O senhor pode ajustar esse valor para tornar o jogo mais difícil ou mais fácil. Aqui está o jogo até agora:

Os alienígenas estão surgindo em intervalos regulares, mas estão presos na parte superior da tela. A seguir, o senhor aprenderá a mover os alienígenas pela tela.

Mover os alienígenas

É aqui que o senhor moverá todos os alienígenas da lista de alienígenas do loop do jogo:

Os alienígenas agora estão se movendo continuamente para baixo:

Se os alienígenas não estiverem se movendo na velocidade correta, o senhor pode ajustar a velocidade deles usando um valor diferente para ALIEN_SPEED. Lembre-se de que a velocidade do jogo varia de acordo com o sistema em que o senhor está trabalhando. O senhor definirá a taxa de quadros do jogo na última etapa deste tutorial, portanto, não precisa se preocupar com a velocidade por enquanto.

Este turtle está mais perto de ser concluído, mas ainda há algumas etapas importantes que o senhor precisa seguir antes de poder jogar. A primeira dessas etapas é detectar quando um laser atinge um alienígena.

Criar um cronômetro

O senhor já importou o time quando gerou os alienígenas. O senhor pode usar esse módulo para armazenar a hora no início do loop do jogo e calcular quanto tempo se passou em cada quadro. O senhor também pode criar um novo módulo Turtle para exibir texto na tela:

O senhor escreve o tempo decorrido no canto superior direito da tela no início de cada quadro. No primeiro argumento do .write(), o senhor usa o especificador de formato :5.1f para exibir o tempo decorrido com um total de cinco caracteres e um dígito após o ponto decimal.

Adicionar a pontuação

Crie outra variável para manter a pontuação. Aumente a pontuação sempre que o jogador atingir um alienígena e exiba a pontuação abaixo do tempo decorrido:

Isso turtle agora mostra o número de alienígenas atingidos e o tempo decorrido em cada quadro do jogo:

O jogo está totalmente funcional, mas o senhor notou que o canhão laser salta de uma posição para outra? E, se o senhor quisesse mover o canhão mais rapidamente, os saltos seriam ainda mais perceptíveis. Na próxima etapa, o senhor alterará a forma como o canhão laser se move para torná-lo mais suave.