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雷达卡
Pong游戏是数字娱乐史上最早、最具标志性的游戏之一。在其经典版本中，游戏模拟了一场乒乓球比赛，两个球拍沿屏幕垂直移动，击打一个弹跳的球。每位玩家控制一个球拍，需将球击回给对方，否则将给对方加一分。
这款游戏的历史颇具趣味性。Pong游戏由艾伦·奥尔康（Allan Alcom）在被雅达利（Atari）公司聘用时，作为测试项目设计编写。随后这款游戏大获成功，在全球的酒吧和酒馆售出了大量游戏机——有趣的是，这些游戏机常常因人们投入的大量硬币而堵塞，最终酒吧老板们不得不联系雅达利公司来维修机器！
在本教程中，我们将使用Python的面向对象编程（OOP）方法来编写Pong游戏。这是一个中级水平的Python编程教程，要求学习者具备Python基础知识的初步认知，包括列表、……
理解项目
编写这款游戏有多种方法。我们可以使用直接的方法，逐步执行每个任务并进行必要的重复操作；也可以使用Python的面向对象编程方法，避免重复代码，使代码整洁有序。我们将选择第二种方法，因为这会让游戏程序更系统、更简洁！
我们将使用Python的Turtle模块进行可视化游戏开发。Turtle模块是一个内置功能，能让我们以简单的方式可视化代码。它主要包含一只“海龟”，会根据编码者的指令在屏幕上移动，绘制图形和线条。它是创建入门级游戏的强大工具，能通过可视化屏幕提供即时反馈。
以下是我们将按顺序完成的关键任务：
创建游戏屏幕——这是显示Pong游戏的屏幕。
创建球拍及球拍类（Paddle Class）——这段代码将在屏幕上创建一个球拍，并配置其移动方式；我们将把这段代码转换为一个类，作为创建两个球拍（一个在左侧，一个在右侧）的蓝图。
创建球类（Ball Class）和球对象——继续使用面向对象编程方法，我们将创建一个通用的球类，然后创建在屏幕上移动的球，并定义其相关方法。
检测球与上下墙壁的碰撞——这段代码将检测球与上下墙壁的碰撞，若发生碰撞，使球沿y轴反弹。
检测球与球拍的碰撞——这段代码将检测球是否与球拍碰撞。若碰撞，则使球反弹；若球拍未击中球，则对方玩家得分，球回到屏幕中央重新开始游戏。
创建计分板类（Scoreboard Class）和计分板对象——这段代码包括在单独的Python文件中创建计分板类，并在主游戏文件中创建其对象。
创建游戏屏幕
第一项任务是创建游戏屏幕。该屏幕将为矩形，与真实游戏中的屏幕一致。我们首先在代码中导入turtle模块，使用其Screen类创建屏幕对象，并通过Screen类的setup()方法将其自定义为宽800像素、高600像素。我们将使用bgcolor()方法将背景颜色设置为黑色，通过title()方法将屏幕命名为“Pong Game”。以下是创建屏幕对象的代码：
from turtle import Turtle, Screen
# 设置游戏屏幕
screen = Screen()
screen.setup(width=800, height=600)
screen.bgcolor("black")
screen.title("Pong Game")
screen.exiton click()
注意，我们在最后一行使用了屏幕的exiton click()方法，以确保屏幕在我们点击之前保持显示状态。
如果对上述方法有任何疑问，可随时查看Turtle模块的官方文档，链接在此。
运行程序后，输出如下：
创建球拍及球拍类
下一项任务是创建球拍，即游戏屏幕两侧的矩形对象。我们将使用turtle模块的shape()函数创建这个球拍，通过color()方法将其自定义为白色，并使用shapesize()方法将其自定义为宽20像素、高100像素。注意，我们向shapesize()方法传递了5和1作为参数——这是因为shapesize()的单位不是像素，而是以20像素为基准。因此，要获得100像素的长度，我们需要传递5（因为20像素×5 = 100像素）。此外，我们将其定位在游戏开始时的右侧中间位置，即y坐标为0，x坐标为350（记住我们的屏幕宽800像素）。我们将使用penup()方法清除海龟的移动轨迹，并通过goto()方法将其移动到目标位置。
# 创建球拍
paddle = Turtle()
paddle.shape("square")
paddle.color("white")
paddle.shapesize(5,1)
paddle.penup()
paddle.goto(350,0)
上述代码的输出如下。我们可以看到游戏屏幕右侧创建了一个球拍，且没有海龟的移动轨迹。
运行上述代码将创建球拍，但我们会发现球拍是先被创建，然后才移动到目标位置。为了关闭动画效果，我们将在代码中添加屏幕类的tracer()方法，这也需要我们手动更新屏幕：
# 保留原有代码
screen.tracer(0)
screen.update()
screen.exiton click()
调用tracer()方法并传递0作为参数，将关闭动画效果。
创建球拍并通过关闭动画更新屏幕后，下一步是配置球拍的移动。为此，我们将使用屏幕监听器（screen listeners）。屏幕类的listen()方法允许我们监听键盘事件，onkey()方法允许我们在按下特定按键时调用已定义的函数。因此，我们将定义go_up和go_down两个函数，使球拍沿y轴上下移动。
def go_up():
new_y = paddle.ycor() + 40
paddle.goto(paddle.xcor(), new_y)
def go_down():
new_y = paddle.ycor() - 40
paddle.goto(paddle.xcor(), new_y)
如你所见，我们定义了球拍的上下移动函数，使其从原始位置垂直移动40像素。接下来，我们将使用屏幕监听器功能，让这些函数在按下键盘按键时被调用。
screen.listen()
screen.onkey(paddle.go_up, "Up")
screen.onkey(paddle.go_down, "Down")
现在我们已经创建了球拍并配置了其移动机制，接下来将代码转换为面向对象编程方法。这是因为我们的游戏需要两个球拍，而拥有一个能快速创建球拍的通用蓝图将使我们的任务更轻松。我们将重构代码，以便轻松创建另一个球拍。我们会将所有与球拍相关的代码移到另一个文件中，并在该文件中创建球拍类。
由于我们创建的球拍本质上是海龟对象，因此我们将使这个球拍类继承自Turtle类。因此，我们将在PyCharm IDE中创建一个新的Python文件，并在这个单独的Python文件中再次导入turtle模块的Turtle类。接下来，我们将使用类创建语法和def init()方法定义Paddle类。由于左右两个球拍在游戏屏幕上的位置不同，我们将x坐标和y坐标作为类的属性。
现在我们将使用面向对象编程中的继承概念，将Turtle类作为父类，球拍类将继承其属性和方法。接下来，我们只需将之前创建球拍时代码中的“paddle”替换为“self”关键字即可。
from turtle import Turtle, Screen
class Paddle(Turtle):
def __init__(self,x,y):
# 创建球拍对象
super().__init__()
self.shape("square")
self.color("white")
self.shapesize(5, 1)
self.penup()
self.x = x
self.y = y
self.goto(x,y)
# 配置球拍移动
def go_up(self):
new_y = self.ycor() + 40
self.goto(self.xcor(), new_y)
def go_down(self):
new_y = self.ycor() - 40
self.goto(self.xcor(),new_y)
如上述代码所示，我们还定义了Paddle类的两个方法——一个是向上移动，另一个是向下移动，这两个方法我们之前已经定义过。定义好Paddle类后，我们将创建球拍对象，并配置两个球拍的上下移动：
from paddle import Paddle
# 创建球拍对象
left_paddle = Paddle(-350, 0)
right_paddle = Paddle(350, 0)
# 配置球拍移动
screen.listen()
screen.onkey(right_paddle.go_up, "Up")
screen.onkey(right_paddle.go_down, "Down")
screen.onkey(left_paddle.go_up, "w")
screen.onkey(left_paddle.go_down, "s")
运行游戏
为了运行游戏并使用Screen的update()方法更新游戏，我们将定义一个while循环，该循环将持续运行，直到被外部停止或循环条件变为False。
# 游戏开始
game_is_on = True
while game_is_on:
screen.update()
现在，当你运行主文件时，将看到游戏屏幕和球拍被创建，并且球拍能够移动。
创建球类及球对象
继续使用面向对象编程方法编写这款游戏，我们将创建Ball类作为通用蓝图，并在主Python文件中从中创建球对象。我们将球创建为海龟对象，使Ball类继承自父类Turtle。我们将使用Turtle类的color()和shape()方法，初始化一个白色的圆形球。和之前一样，我们将使用turtle的penup()方法隐藏海龟的移动轨迹。
from turtle import Turtle
class Ball(Turtle):
def __init__(self):
super().__init__()
self.color("white")
self.shape("circle")
self.penup()
定义好球的属性后，我们还将创建球在游戏开始时就移动的方法。游戏开始时，球将位于游戏屏幕的中心，当屏幕刷新时，球将首先向右移动。我们将在主while循环中调用这个方法，这样球在游戏运行期间（即游戏处于开启状态时）将持续移动——也就是说，球的x坐标和y坐标将在每次游戏屏幕刷新时发生变化。
使球移动的方法是将其x坐标和y坐标各改变一定数值，暂时设为10。我们将定义球的move()方法，并编写上述逻辑：
class Ball(Turtle):
# 保留之前的代码
def move(self):
new_x = self.xcor() + 10
new_y = self.ycor() + 10
self.goto(new_x, new_y)
我们将在游戏的while循环中调用球对象的这个方法：
# 游戏开始
game_is_on = True
while game_is_on:
screen.update()
ball.move()
运行代码后，我们会发现球很快消失，只剩下两个球拍。
我们可以通过注释掉screen.tracer()相关代码并重新运行，恢复动画效果。此时我们将看到两个球拍和球被创建并移动。
另一种可视化方法是使用time模块，在游戏的主while循环中添加延迟（无需注释掉tracer()函数），具体操作如下：
import time
# 保留原有代码
# 游戏开始
game_is_on = True
while game_is_on:
time.sleep(0.1)
screen.update()
ball.move()
现在你可以看到球以较慢的速度移动，我们可以用球拍接住它。
检测球与上下墙壁的碰撞
现在我们的球已经创建并开始移动，我们需要设计一个机制，使球撞到上下墙壁时反弹；而对于左右墙壁，球应该被左右球拍接住。如果球未被接住，则意味着对方玩家得分。
因此，假设球从屏幕中心向右上角移动并到达角落，它需要反弹。简单来说，反弹就是沿y轴改变方向，因为球在x轴上仍然会向前移动。现在我们将定义Ball类的一个新方法bounce()，并在球到达边界时在主游戏循环中调用它：
from turtle import Turtle
class Ball(Turtle):
def __init__(self):
super().__init__()
self.color("white")
self.shape("circle")
self.penup()
self.x_move = 10
self.y_move = 10
def move(self):
new_x = self.xcor() + self.x_move
new_y = self.ycor() + self.y_move
self.goto(new_x, new_y)
def bounce(self):
self.y_move *= -1
注意，在上述代码中，我们定义了Ball类的两个新属性x_move和y_move，并将它们设为10。然后，在move()方法中，我们用这些属性替换了之前的数值10。显然，这对我们的bounce()方法很有帮助。现在，每当球反弹时，它将向之前y方向的反方向移动。这意味着，如果球向上移动并撞到墙壁，y_move将从+10变为-10，球将向下移动（因为负数表示球向下移动）；因此，撞到下墙壁时，y_move将从-10变为+10，球将向上移动。
现在，我们将这个条件添加到主while循环中：
while game_is_on:
# 保留原有代码
# 检测球与上下墙壁的碰撞
if ball.ycor() > 275 or ball.ycor() < -275:
ball.bounce_y()
在上述代码中，我们添加了检测球与墙壁碰撞的条件，然后调用bounce()方法。你可以为边界设置任何值，但经过多次尝试，275这个值是比较合适的！
检测球与球拍的碰撞
现在我们知道如何让球从上下墙壁反弹，下一步是检测球与球拍的碰撞，并让球从球拍反弹。我们将采用与之前类似的方法，只是这次针对的是x轴。
检测球与墙壁碰撞的常规方法是使用distance方法。如果两者之间的距离小于某个数值，我们可以判定它们已经接触/碰撞。但要注意，distance()函数是通过计算两个海龟对象中心之间的距离来工作的。在我们的案例中，一个是20×20像素的球，另一个是20×200像素的矩形球拍。它们之间的距离会沿球拍的长度变化。如果球撞到球拍的边缘，distance()方法可能无法判定两者已经接触。
我们可以添加另一个条件：检查球是否已经超过x轴上的某个点（以右侧球拍为例），并且与球拍的距离在50像素以内，那么就可以判定球已经接触到球拍。我们将这个条件添加到主while循环中。一旦检测到碰撞，我们将让球反弹，但这次是沿x轴方向。我们将重新定义反弹函数，这样就有两个反弹函数：一个用于与球拍碰撞时沿x轴反弹，另一个用于与墙壁碰撞时沿y轴反弹：
def bounce_y(self):
self.y_move *= -1
def bounce_x(self):
self.x_move *= -1
while game_is_on:
...
# 检测球与右侧球拍的碰撞
if ball.distance(right_paddle) < 50 and ball.xcor() > 320:
ball.bounce_x()
# 检测球与左侧球拍的碰撞
elif ball.distance(left_paddle) < 50 and ball.xcor() < -320:
ball.bounce_x()
注意，经过多次尝试和球与球拍碰撞的可视化测试，我们设置了320这个数值。
如果其中一个球拍未击中球，那么对方玩家将获得一分，游戏将重新开始，球回到屏幕中心。为了检测球拍是否未击中球，我们可以通过观察球是否超出水平轴上的某个点来判断。我们知道屏幕宽度为800像素，球拍位于x轴的350像素处，因此球拍的实际范围是从340像素到360像素（因为球拍宽20像素），所以如果球超出x轴的360像素，就意味着球拍未击中球。这意味着我们需要将球重置到起始位置（0,0）。我们将定义Ball类的reset_position()方法，在满足上述条件时调用该方法。此外，我们还将添加一个功能：让球反向移动，即从向右移动改为向左移动。
class Ball(Turtle):
...
def reset_position(self):
self.goto(0, 0)
self.bounce_x()
bounce_x()方法将使球像撞到球拍时一样反向移动。将这些条件添加到游戏的主while循环中：
while game_is_on:
...
# 检测右侧球拍未击中球
if ball.xcor() > 380:
ball.reset_position()
# 检测左侧球拍未击中球
if ball.xcor() < -380:
ball.reset_position()
运行上述代码，我们将看到当球拍未击中球时的效果：球将反向移动，朝向另一个球拍。现在，只剩下创建一个计分板来记录和显示每位玩家的得分。
创建计分板
为了显示和更新每位玩家的得分，我们将在一个新的Python文件中定义计分板类（Scoreboard Class）。我们将创建继承自Turtle类的Scoreboard类，并定义帮助海龟对象进行书写的属性。首先，我们将初始化两个属性l_score（左侧玩家得分）和r_score（右侧玩家得分），并在游戏开始时将它们设为0。我们将定义两个方法l_point和r_point，每当有玩家未击中球时调用这两个方法，为对方玩家加分。我们还将定义一个名为update_scoreboard()的方法，在玩家获得额外分数时调用该方法。该方法被调用时，将简单地更新计分板。
以下是计分板类的创建代码：
from turtle import Turtle
class Scoreboard(Turtle):
def __init__(self):
super().__init__()
self.color("white")
self.penup()
self.hideturtle()
self.l_score = 0
self.r_score = 0
self.update_scoreboard()
def update_scoreboard(self):
self.clear()
self.goto(-100, 200)
self.write(self.l_score, align="center", font=("Arial", 40, "normal"))
self.goto(100, 200)
self.write(self.r_score, align="center", font=("Arial", 40, "normal"))
def l_point(self):
self.l_score += 1
self.update_scoreboard()
def r_point(self):
self.r_score += 1
self.update_scoreboard()
update_scoreboard()方法创建一个海龟，在主屏幕上显示两位玩家的得分。注意，我们在这里使用了Turtle模块的write()函数。
接下来，我们将在主文件中导入并创建计分板对象，并使用该对象访问其方法，以满足以下两个条件：每当有玩家的球拍未击中球时，对方玩家将获得一分。
from scoreboard import Scoreboard
# 初始化计分板对象
scoreboard = Scoreboard()
while game_is_on:
...
# 检测右侧球拍未击中球
if ball.xcor() > 380:
ball.reset_position()
scoreboard.l_point()
# 检测左侧球拍未击中球
if ball.xcor() < -380:
ball.reset_position()
scoreboard.r_point()
至此，游戏的设计和编码就完成了。运行主Python文件，将生成游戏屏幕及其组件，游戏开始时球将自动移动。现在，你只需要找一个玩家来一起玩这款游戏！
你也可以通过修改代码来改变游戏速度（这需要你自己去探索！）。
总结
在本文中，我们借助Python的Turtle模块开发了经典的Pong游戏。我们使用面向对象编程的概念创建类、初始化属性和方法，并从这些类中在主游戏文件中创建对象。这是一个中级水平的Python项目，如果你在代码的某个部分遇到困难，请务必参考Python官方文档，或复习你的基础知识，尤其是面向对象编程（OOP）相关知识。
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