如何使用 Kivy 編寫一款乒乓球游戲
好久沒有寫游戲系列教程了，今天恰好瀏覽到了 Kivy 這個開源跨平臺的Python 框架，它能用于開發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，于是有了制作本教程的想法。
本教程將教你如何使用 Kivy 編寫一款乒乓球游戲。我們將從一個基本的應用程序開始，描述創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，你可直接實現多平臺應用，包括 Windows、macOS、Linux、Android 和 iOS。所有 Kivy 部件都支持多點觸控。
1.準備
開始之前，你要確保Python和pip已經成功安裝在電腦上，如果沒有，可以訪問這篇文章：超詳細Python安裝指南 進行安裝。
**(可選1) **如果你用Python的目的是數據分析，可以直接安裝Anaconda：Python數據分析與挖掘好幫手—Anaconda，它內置了Python和pip.
**(可選2) **此外，推薦大家用VSCode編輯器，它有許多的優點：Python 編程的最好搭檔—VSCode 詳細指南。
請選擇以下任一種方式輸入命令安裝依賴 ：
- Windows 環境 打開 Cmd (開始-運行-CMD)。
- MacOS 環境 打開 Terminal (command+空格輸入Terminal)。
- 如果你用的是 VSCode編輯器 或 Pycharm，可以直接使用界面下方的Terminal.
pip install kivy[base] kivy_examples
2.簡單使用 Kivy
這一節將簡單介紹Kivy的基本使用，首先為我們游戲創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()
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。所以我們所做的只是創建一個非常簡單的Kivy應用程序，它創建了一個 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。
在這一點上你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。
3.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。由于我們的應用程序類被稱為 PongApp，我們可以簡單地在同一目錄下創建一個名為 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，我們創建一個名為 pong.kv 的新文件并添加以下內容：
#:kivy 1.0.9
PongGame >:
canvas:
Rectangle:
pos: self.center_x - 5, 0
size: 10, self.height
Label:
font_size: 70
center_x: root.width / 4
top: root.top - 50
text: "0"
Label:
font_size: 70
center_x: root.width * 3 / 4
top: root.top - 50
text: "0"
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（App結尾之前的部分）。
如果你現在運行這個應用程序，你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，如下所示：
可以看到，在第一行，我們有：
#:kivy 1.0.9
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，他們代表的是左右兩個數字，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，意思是我們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生變化時，渲染的矩形將自動更新。
4. Kivy - 增加乒乓球球體
好了，我們有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。讓我們從球開始。我們將添加一個新的 PongBall 類來創建一個小部件，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
白球的 kv 配置如下：
PongBall >:
size: 50, 50
canvas:
Ellipse:
pos: self.pos
size: self.size
為了使這一切順利進行，你還必須為球體增加所用的Property屬性類。下面是這一步更新后的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()
kv文件如下：
#:kivy 1.0.9
PongBall >:
size: 50, 50
canvas:
Ellipse:
pos: self.pos
size: self.size
PongGame >:
canvas:
Rectangle:
pos: self.center_x - 5, 0
size: 10, self.height
Label:
font_size: 70
center_x: root.width / 4
top: root.top - 50
text: "0"
Label:
font_size: 70
center_x: root.width * 3 / 4
top: root.top - 50
text: "0"
PongBall:
center: self.parent.center
5. kivy - 增加乒乓球體運動
現在我們的目的是讓這個球動起來，因此必須定期調用 move 函數讓他動起來。使用 Kivy 提供的 Clock 函數可以輕易地做到這一點：
Clock.schedule_interval(game.update, 1.0/60.0)
這一行將導致游戲對象的更新函數每秒被調用60次。
不過我們還有一個問題。我們想確保PongBall的移動函數被定期調用，但是在我們的代碼中沒有任何對球對象的引用，因為我們只是通過 kv 文件在 PongGame 類的 kv 規則中添加了它。
由于我們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），我們可能需要為我們的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
然而，這仍然不能改變我們沒有對kv規則所創建的 PongBall 進行操作的這一事實。為了解決這個問題，我們可以給PongGame類添加一個ObjectProperty，并將其與kv規則中創建的widget掛鉤。
一旦這樣做了，我們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
在kv文件中將其與代碼中設定的 id: ball 映射起來：
PongGame >:
ball: pong_ball
# ... (canvas and Labels)
PongBall:
id: pong_ball
center: self.parent.center
6. Kivy - 球拍移動事件
現在，我們的球正在彈來彈去。唯一缺少的是可移動的球拍和對分數的跟蹤。我們不會再去討論創建類和kv規則的所有細節，因為這些概念已經在前面的步驟中涵蓋了。
相反，讓我們把重點放在如何響應用戶的輸入而移動球拍上。你可以在Python實用寶典公眾號后臺回復：乒乓球 獲得全部代碼和kv規則。
在Kivy中，小部件可以通過實現 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，我們甚至不需要讓球員小部件自己處理事件。我們只需為PongGame類實現on_touch_move函數：
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
我們將在NumericProperty中保留每個球員的分數。PongGame的分數標簽通過改變 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并再次發球。
PongPaddle類也實現了一個 bounce_ball 方法，這樣球就會根據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)
到這一步我們基本就完成了整個游戲的制作，如何，你心動了嗎？
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