貪吃蛇是一款經典的益智遊戲，有PC和手機等多種版本，既簡單又耐玩。玩家通過上下左右鍵控制蛇的方向，尋找食物，每吃到一次食物，就能得到一定的積分，而且蛇的身體會越來越長。隨著蛇的身體變長，遊戲的難度就會變大。當蛇碰到四周的牆壁，或者碰到自己的身體的某一個部位的時候，遊戲就結束了。
我們來看一下用Python編寫這款遊戲的主要思路。帶上娃一起編程既好玩又增長知識。
地圖
我們將整個遊戲界面看成是由許多個小方塊組成的，每個方塊代表一個單位。這樣一來，遊戲界面就由若干個小方塊形成一個地圖，地圖上的每個位置都可以表示為小方塊的整數倍，如圖1所示。
圖1
貪吃蛇的長度也用這個小方塊來表示，每次吃到食物，蛇身的長度就會增加一個單位。
程序界面
這是一款完整的遊戲，所以我們一共為其設計了3個界面，除了遊戲界面以外，還包括遊戲開始界面和遊戲結束界面。
自定義函數
我們要創建的函數包括：main（主程序）、startGame（遊戲開始）、runGame（運行遊戲）、drawFood（繪製食物）、drawSnake（繪製貪吃蛇）、drawScore（繪製成績）、moveSnake（移動貪吃蛇）、isEattingFood（是否吃到食物）、isAlive（判斷貪吃蛇是否死掉了）、gameOver（遊戲結束）和terminate（終止遊戲）。
事件
我們要用到的事件是鍵盤事件。鍵盤事件是玩家操控貪吃蛇移動的時候發生的事件。我們會在後面介紹的startGame()函數和gameOver()函數中監聽鍵盤事件，並且根據事件類型，來做相應的處理。
聲音
我們會在遊戲開始後，調用Sound對象的play()方法，播放的背景音樂。
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導入模塊
首先，將在程序中用到的模塊都導入。我們要使用Pygame的函數，因此需要導入Pygame模塊。除此之外，我們還會用到sys模塊和random模塊。sys模塊負責程序與Python解釋器的交互，用於操控Python運行時的環境，程序要使用sys模塊的exit()函數來退出遊戲。random模塊用於生成隨機數。導入這3個模塊的語句如下所示：
初始化設置
為了進行遊戲啟動和運行前的準備工作，程序需要做一些初始化設置工作，包括定義程序要用到的顏色、方向變量，確定遊戲窗口和地圖的大小，定義遊戲需要用到的一些其他變量等。先來看看這部分初始化代碼。定義顏色變量
遊戲中要用到的顏色主要包括如下幾種。
定義方向變量
為了能夠讓玩家能夠操控貪吃蛇的方向，我們在程序中定義了4個方向變量，分別和玩家操控貪吃蛇移動的上下左右相對應。
定義窗口大小
我們要為貪吃蛇遊戲定義一個窗口，讓貪吃蛇在這個窗口中移動。我們通過兩個變量來定義窗口的寬和高，這是一個寬800像素、高600像素的矩形窗口。
定義地圖大小
我們使用變量mapWidth 和mapHeight 來表示地圖的寬和高。需要注意的是，地圖的寬和高都是基礎單位cellSize的整數倍。
其他變量
程序還會用到如下兩個變量：
基礎函數
程序最終要以通過函數來定義所要執行的功能，並且通過函數調用來完成和實現這些功能。前面介紹了貪吃蛇這款遊戲需要定義的函數，這些函數是遊戲程序的核心代碼，接下來，我們依次來看看這些函數是如何實現的。
main()函數
main()函數是程序執行的入口。先來看一下main()函數的詳細代碼。
首先，初始化Pygame，調用pygame.init()函數進行模塊初始化。然後調用了pygame.display.set_mode()函數，創建了一個寬800像素、高600像素的顯示窗口，返回了用於該窗口的pygame.Surface 對象並將其存儲在名為screen的變量中。接下來，調用pygame.display.set_caption()函數來設置窗口的標題，這裡給遊戲窗口起名為“貪吃蛇”。調用screen.fill()函數，將窗口用白色填充。然後創建了一個時鐘（Clock）對象，將其賦值給snakeSpeedClock變量，用它來控制幀速率。
然後，調用startGame這個自定義函數，這是負責啟動遊戲的函數，給它傳遞的參數是變量screen，後面的小節會詳細介紹這個函數。
接下來，為了保持Pygame事件循環一直運行，我們使用while循環，並且循環條件就是布爾值True，這表示循環會一直進行，而退出這個循環的唯一方式是程序終止。在本書前面的示例中，我們通常都會使用一個變量作為循環條件，當程序退出時，修改這個變量來結束循環。這兩種做法的效果是相同的，相比之下，這裡的用法要更加簡單一些。
在循環體中，我們先初始化混合器，然後將一段背景音樂snake.wav加載到一個Sound對象中，並且將其存儲到變量music中。接下來調用play()函數播放音樂，參數−1表示會一直循環播放。通過上述代碼，我們就為遊戲添加了背景音樂。然後調用runGame函數，傳遞給它的參數是變量screen和snakeSpeedClock，這個函數負責遊戲運行，後面的小節還會詳細介紹這個函數。當這個函數執行完後，就會調用music.stop()函數來停止背景音樂播放。然後，調用gameOver函數結束遊戲，傳遞給它的參數是變量screen。
startGame()函數
這個函數負責控制我們的程序啟動，它接收的參數是窗口的pygame.Surface對象。我們來看一下該函數的代碼。
首先，調用image()函數在Pygame窗口中加載“gameStart.png”圖片，並創建一個名為gameStart的Surface對象。然後，調用blit()函數，將像素從一個Surface複製到另一個Surface之上。就是把gameStart對象複製到Screen這個Surface上。通過blit()將gameStart複製到指定位置（70, 30）。然後，調用pygame.font.SysFont函數來創建Font對象，並將其賦值給名為font的變量，這個對象允許我們以40點的SimHei字體繪製到Pygame的Surface上。接下來，在所創建的font對象上使用render()命令，把字符串“按任意鍵開始遊戲”繪製到Surface上。然後，調用blit()函數，將像素從一個Surface複製到另一個Surface之上。screen.blit(tip, (240, 550))負責把tip對象複製到screen這個Surface上的指定位置。調用pygame.display.update()函數，把繪製到Surface對象上的所有內容都顯示到窗口上。接下來，為了保持Pygame事件循環一直運行，我們使用while循環。在事件循環中，判斷事件類型如果是QUIT（關閉窗口），就調用terminate()函數終止程序，我們稍後會介紹terminate()函數。否則，如果事件類型是KEYDOWN，那麼事件對象將有一個key屬性來識別按下的是哪個鍵。如果key屬性等於K_ESCAPE，表示用戶按下的是Esc鍵，意味著玩家希望結束程序，那麼程序的處理方式和點擊關閉窗口一樣，調用terminate()函數終止程序。否則，表示用戶按下的是其他鍵，退出這個函數，表示遊戲開始運行。當這個函數執行後，會出現如圖1所示的遊戲界面，這個時候，玩家可以按Esc鍵關閉程序，如果按其他的任意鍵則會開始玩遊戲。runGame()函數這個函數控制著遊戲程序運行，它接受的參數是窗口的pygame.Surface對象和Pygame的時鐘對象。runGame()函數的代碼如下所示：
首先使用random.randint()函數在3到mapWidth−8之間選取一個隨機整數賦值給變量startX，在3到mapHeight−8之間選取一個隨機整數賦值給變量startY，這兩個變量分別表示貪吃蛇初始的x座標和y座標。選取隨機數的目的是讓貪吃蛇出現的位置不是固定的，這樣就增加了遊戲的不確定性。然後，用嵌套字典的一個列表來表示貪吃蛇。每個字典表示地圖上的一個座標，{'x': startX, 'y': startY}表示蛇頭的位置，{'x': startX - 1, 'y': startY}和{'x': startX - 2, 'y': startY}表示蛇的身體。這是一條水平放置的蛇，蛇頭靠右，有兩節蛇身。將direction設置為RIGHT，表示方向向右。RIGHT是我們前面定義過的方向變量。然後使用random.randint()函數在0到mapWidth−1之間選取一個隨機整數作為字典中x鍵的值，在0到mapHeight−1之間選取一個隨機整數作為字典中y鍵的值，將字典賦值給變量food。用這個變量表示食物的座標位置。接下來，為了保持Pygame事件循環一直運行，我們使用while循環。在事件循環中，判斷事件類型，如果是QUIT，那麼調用terminate()函數終止程序。否則，如果事件類型是KEYDOWN，那麼事件對象將有一個key屬性來識別按下的是哪個鍵。如果key屬性等於K_LEFT，表示用戶按下的是向左方向鍵，並且direction != RIGHT，那麼將變量direction設置為LEFT，也就是將方向設置為向左。這裡，direction != RIGHT的含義是蛇頭不向右，因為蛇頭向右的話，是沒有辦法再將方向設置為向左的（因為要避免貪吃蛇直接掉頭導致頭部和身體相碰撞的情況），只有蛇頭向上、向下或向左的時候，我們才可以將蛇頭方向設置為向左。如果key屬性等於K_RIGHT，並且direction != LEFT，那麼將變量direction設置為RIGHT；如果key屬性等於K_UP，並且direction != DOWN，那麼將變量direction設置為UP；如果key屬性等於K_DOWN，並且direction !=UP，那麼將變量direction設置為DOWN。如果key屬性等於K_ESCAPE，表示用戶按下的是Esc 鍵，意味著玩家希望結束程序，那麼處理方式和玩家點擊關閉窗口是一樣的，調用terminate()函數終止程序。然後，調用moveSnake()函數移動貪吃蛇，該函數的參數是變量direction和snakeCoords，稍後我們還會詳細介紹moveSnake()函數。接下來調用isEattingFood()函數，判斷貪吃蛇是否吃到食物，該函數參數是變量snakeCoords和 food，稍後我們還會詳細介紹isEattingFood()函數。然後調用isAlive()函數，判斷貪吃蛇是否死亡，該函數的參數是變量snakeCoords，並且將它的返回結果賦值給變量ret，稍後會詳細介紹isAlive()函數。判斷變量ret是否是True，如果不是，跳出while循環，表示貪吃蛇已經死了，遊戲結束。調用image.load()函數加載遊戲背景圖片，並創建一個名為gameRun的Surface對象。調用blit()函數，把gameRun對象複製到screen這個Surface上，指定位置是左上角。然後調用drawFood()函數繪製食物，該函數的參數是變量screen和food，稍後我們還會介紹drawFood()函數。然後調用drawSnake()函數繪製貪吃蛇，該函數的參數是變量screen和snakeCoords，稍後我們還會詳細介紹drawFood()函數。接下來調用drawScore()函數繪製分數，該函數的參數是變量screen和len(snakeCoords) – 3的結果。len(snakeCoords)表示貪吃蛇的長度。減去3，是因為貪吃蛇最初有一個蛇頭和兩節身體，也就是snakeCoords初始有3個元素，減去3就是新增的身體部分，也就是相應的得分。調用pygame.display.update()函數，把繪製到Surface對象上的所有內容，都顯示到窗口上。調用時鐘對象的tick()方法，表示遊戲運行的幀速率是snakeSpeed FPS，即每秒snakeSpeed次。當runGame()函數執行後，會出現如圖3所示的遊戲界面。
圖3
下面分別介紹一下runGame()函數中用到的其他的自定義函數。drawFood()函數drawFood()函數用來繪製食物，它接受的參數是窗口的pygame.Surface對象和表示座標的字典對象。drawFood()函數的代碼如下所示。
將字典food的鍵“x”對應的值乘以變量cellSize的結果賦值給變量x，將字典food的鍵“y”對應的值乘以變量cellSize的結果賦值給變量y。因為food的座標是相對於地圖上的座標，而不是真正窗口的座標，只有在乘以cellSize後才能夠得到窗口上對應的像素位置。然後，調用pygame.draw.rect()函數繪製用黃色填充的一個小方塊。drawSnake()函數drawSnake()函數用來繪製貪吃蛇，它接受的參數是窗口的pygame.Surface對象和表示貪吃蛇的列表。drawSnake()函數的代碼如下所示。
用一個for循環來遍歷snakeCoords列表中所有的元素，把每個元素賦值給變量coord。在每個循環體中，將字典coord的鍵“x”對應的值乘以變量cellSize，再把結果賦值給變量x，將字典coord的鍵“y”對應的值乘以變量cellSize，再把結果賦值給變量y。變量x和y對應的是窗口上的像素位置。然後調用pygame.draw.rect()函數繪製一個用深綠色填充的小方塊，再次調用pygame.draw.rect()函數在深綠色方塊中繪製一個淺綠色的小方塊。一個大方塊和一個小方塊，一起構成了蛇的一節身體。drawScore()函數drawScore()函數用來繪製分數，它接受的參數是窗口的pygame.Surface對象和表示分數的變量。drawScore()函數的代碼如下所示。
調用pygame.font.SysFont()函數，把字符串"得分:"以及變量score的值繪製到界面上，以抗鋸齒方式繪製，文本顏色為白色，將生成的這個Font對象賦值給變量scoreSurf。然後獲取scoreSurf的矩形對象並將其賦值給變量scoreRect。指定scoreRect的左上角的座標為(windowsWidth - 200, 50)。然後，調用blit()函數，把scoreSurf對象複製到screen這個Surface上。moveSnake()函數moveSnake()函數用來移動貪吃蛇，它接受的參數是表示方向的變量和表示貪吃蛇的列表。moveSnake()函數會根據方向，來增加一個蛇頭的元素到列表中。moveSnake()函數的代碼如下所示。
如果變量direction等於UP，表示貪吃蛇的方向是向上，那麼創建一個新的蛇頭元素，“x”鍵的值是原來蛇頭的“x”鍵的值不變，“y”鍵的值是原來蛇頭的“y”鍵的值減去1個單位。
否則，如果變量direction等於DOWN，表示貪吃蛇的方向是向下，那麼創建一個新的蛇頭元素，“x”鍵的值是原來蛇頭的“x”鍵的值不變，“y”鍵的值是原來蛇頭的“y”鍵的值加上1個單位。
否則，如果變量direction等於LEFT，表示貪吃蛇的方向是向左，那麼創建一個新的蛇頭元素，“x”鍵的值是原來蛇頭的“x”鍵的值減去1個單位，“y”鍵的值是原來蛇頭的“y”鍵的值不變。
否則，如果變量direction等於RIGHT，表示貪吃蛇的方向是向右，那麼創建一個新的蛇頭元素，“x”鍵的值是原來蛇頭的“x”鍵的值加上1個單位，“y”鍵的值是原來蛇頭的“y”鍵的值不變。
然後，把這個新創建的字典元素插入到貪吃蛇列表的第一個位置。
isEattingFood()函數
isEattingFood()函數用來判斷貪吃蛇是否吃到了食物，它接受的參數是表示貪吃蛇的列表和表示食物位置的變量。isEattingFood()函數的代碼如下所示。
首先判斷列表snakeCoords的第一個元素的“x”鍵和“y”鍵的值是否等於變量food的“x”鍵和“y”鍵的值。變量HEAD等於0。
如果相等，表示蛇頭碰到了食物。那麼重新設置變量food的“x”鍵和“y”鍵的值。請注意，對於列表或字典，在函數內修改參數的內容，會影響到函數之外的對象。
如果不相等，刪除snakeCoords列表中最後一個元素。在介紹moveSnake()函數的時候提到過，移動貪吃蛇，其實就是增加一個新的元素。例如，最初是3個元素，向右移動一步，就變成了4個元素。如果這個時候沒有吃到食物，那麼為了保證元素數量不變，就要刪除最後一個元素，這樣才能確保snakeCoords列表中的元素數量沒有變化，仍然是3個元素。
isAlive()函數
isAive()函數用來判斷貪吃蛇是否死亡，它接受的參數是表示貪吃蛇的列表。isAive()函數的代碼如下所示。
首先，將變量tag設置為True。然後，判斷在地圖上的蛇頭的x座標是否等於−1，或者蛇頭的x座標是否等於mapWidth，或者蛇頭的y座標是否等於−1，或者蛇頭的y座標是否等於mapHeight，只要滿足其中的任何一個條件，就表示蛇頭碰到了牆壁，那麼就將變量tag設置為False。然後用一個for循環，來遍歷snakeCoords列表中的第2個元素以及之後的元素，把每個元素賦值給變量snake_body，表示蛇的身體。在循環體內，判斷字典snake_body的鍵“x”和“y”對應的值是否等於snakeCoords列表第一個元素，也就是蛇頭的鍵“x”和“y”對應的值，如果相等，表示蛇頭碰到了蛇的身體，那麼就將變量tag設置為False。最後，該函數返回了變量tag。如果tag是True，表示蛇還活著；如果tag是False，表示蛇死掉了。gameOver()函數gameOver()函數控制整個程序的結束，它接受的參數是窗口的pygame.Surface對象。gameOver()函數的代碼如下所示。
首先調用screen.fill()函數，用白色填充窗口。
然後調用image()函數在Pygame窗口中加載“gameover.png”圖片，並創建一個名為gameOver的Surface對象。然後我們調用blit()函數，把gameOver對象複製到screen這個Surface上。通過blit()將gameOver複製到指定左上角位置（0, 0）。
然後調用pygame.font.SysFont函數，把字符串"按Q或者ESC退出遊戲，按其他鍵重新開始遊戲"繪製到界面上。然後我們調用blit()函數把tip對象複製到screen這個Surface上。
調用pygame .display.update()函數，把繪製到Surface對象上的所有內容，都顯示到窗口上。
接下來，使用while循環監聽鍵盤事件。在事件循環中，判斷事件類型，如果是QUIT，那麼調用terminate函數終止程序。否則，如果事件類型是KEYDOWN，那麼事件對象將有一個key屬性來識別按下的是哪個鍵。如果key屬性等於K_ESCAPE或K_q，表示用戶按下的是Esc或Q鍵，意味著玩家希望結束程序，那麼處理方式和點擊關閉窗口是一樣的，調用terminate()函數終止程序。否則，表示用戶按下的是其他鍵，結束這個函數，重新開始遊戲。
當這個函數執行後，會出現如圖4所示的遊戲界面，這個時候，可以按Q鍵和Esc鍵結束程序，也可以按任意鍵重新開始一局遊戲。
圖4
terminate()函數
terminate()函數終止程序。我們來看一下該函數的代碼。
調用pygame.quit()函數，它是和init()相對應的一個函數。在退出程序之前，需要調用它。然後才會退出Pygame。調用sys.exit()函數，退出主程序退。調用入口函數最後，我們只要調用入口函數main()，程序就可以開始運行了。
到這裡，我們的貪吃蛇遊戲就完成了。這是一個真正意義上的完整遊戲，有開始界面和結束界面，有遊戲背景，還有背景音樂。嘗試著玩一玩，然後再回過頭來看看遊戲的程序代碼，這樣會更有助於對代碼的理解。
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本書精心選取內容，注重難易適度和趣味性，語言通俗易懂，代碼示例豐富。在多章的末尾，還給出了一些練習題並給出瞭解答。本書適合想要學習Python編程基礎的少兒（尤其是10歲以上的孩子）及想要教孩子學習編程的家長閱讀，也適合少兒編程培訓班的老師用作少兒編程培訓的教材。
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