Да, python медленный, но меня это не волнует / хабр

GameDev

Хотя стандартом отрасли считаются языки С и C++, Python также можно встретить в игровой индустрии. Да, на Python не пишется ядро игр, но его применяют для описания логики и сценариев. Например, на Python пишет игры компания CCP Games — та же MMORPG EVE Online почти полностью написана на «удаве». При этом в игре одновременно находится от 15 до 50 тысяч игроков — и она неплохо выдерживает такую нагрузку.

Python используют и в культовом World of Tanks — для некоторых компонентов интерфейса и внутриигровых скриптов. Например, код на Python отвечает за состояние маркеров и прицелов (для каждого типа есть свой Python-класс). А вот за расположение маркеров и прицелов на экране отвечает уже клиентский C++-код.

Чаще всего Python используется в разработке игр как дополнительный, встраиваемый в движок скриптовый язык. Программирование игр и создание мультимедийного контента возможно с помощью библиотек pygame, cgkit, pyglet, РуSoy, PandaBD. Но всё-таки Python — далеко не самый популярный инструмент для геймдева. Делать на нём сложную красивую графику и движки требовательных к ресурсам игр — не лучшее решение.

Оценка: GameDev —

Где используется Python

Python широко распространен во многих сферах: от системного администрирования до Data Science.

Системное администрирование

Системным администраторам Python нужен для автоматизации задач. Он простой, мощный и поддерживает специальные пакеты, которые повышают его эффективность. И, самое главное, он по умолчанию установлен на все серверы с ОС Linux.

Благодаря лаконичности Python можно быстро прочитать код и найти слабые места. Форматирование в языке — часть синтаксиса.

Научные исследования

В Python есть несколько библиотек, которые пригодятся для проведения исследований и вычислений:

SciPy — библиотека с научными инструментами;
NumPy — расширение, которое добавляет поддержку матриц и многомерных массивов, а также математические функции для работы с ними;
Matplotlib — библиотека для работы с 2D- и 3D-графикой.

Благодаря библиотекам и простоте освоения языка многие учёные выбирают Python — особенно он популярен у математиков и физиков.

Data Science

Python — один из самых используемых в Data Science языков. На нём пишут алгоритмы программ с машинным обучением и аналитические приложения. С помощью него обслуживают хранилища данных и облачные сервисы.

Создание шаблона Pygame

Теперь, зная из каких элементов состоит игра, можно переходить к процессу написания кода. Начать стоит с создания простейшей программы pygame, которая всего лишь открывает окно и запускает игровой цикл. Это отправная точка для любого проекта pygame.

В начале программы нужно импортировать необходимые библиотеки и задать базовые переменные настроек игры:

Дальше необходимо открыть окно игры:

— это команда, которая запускает pygame. — окно программы, которое создается, когда мы задаем его размер в настройках. Дальше необходимо создать , чтобы убедиться, что игра работает с заданной частотой кадров.

Теперь необходимо создать игровой цикл:

Игровой цикл — это цикл , контролируемый переменной . Если нужно завершить игру, необходимо всего лишь поменять значение на . В результате цикл завершится. Теперь можно заполнить каждый раздел базовым кодом.

Драйверы и программирование железа

Python используют, чтобы запрограммировать различные устройства, но это не самый популярный язык для драйверов. Программы на Python часто разворачивают в среде более крупных приложений. Например, для тестирования аппаратных устройств программы на Python могут обращаться к разным компонентам, которые умеют работать на аппаратном уровне. А на GitHub можно найти множество примеров самописных драйверов для джойстиков и контроллеров.

Драйверы на Python пишут для различных ОС — например, вот интересный пост о драйверах PlayStation, написанных на Python под Linux. У некоторых брендов есть даже свои Python-библиотеки с набором модулей — как, например, у компании NI, которая делает оборудование и ПО для автопрома, космоса, оборонки и энергетики.

Правда, у Python есть большая проблема — низкая скорость исполнения. Поэтому драйвера на нём подходят лишь для тех устройств, которые не особо требовательны к ресурсам. Под видеокарты драйвера обычно пишут на более скоростных и низкоуровневых языках — C, C++, Assembler.

«Python позволяет быстро написать драйвера для любого железа. Когда я работал в компании, которая занималась киберпрограммированием и офлайн-квестами, у нас появилась задача — запрограммировать контроллеры, чтобы двери во время квеста открывались в нужное время. Мы написали их на Python — всё работало хорошо и стабильно.

Ещё один пример программирования контроллеров — программа лояльности. Я написал драйвер для сканера штрихкодов за три часа. В тест система ушла уже на следующий день, а в продакшн — через месяц. В итоге сеть два года проработала на этом драйвере. На Node.js это заняло бы гораздо больше времени».

Оценка: драйверы и программирование железа —

Потенциал Python в крупных проектах

Python часто используют для прототипирования программ, позже они переписываются на другие языки программирования. Это очень удобно, потому что разработка таких прототипов очень быстрая, также она помогает понять, как будет выглядеть программа. На другой язык проект переписывается из-за низкой скорости выполнения кода на Python.

Да, этот язык можно использовать во всех крупных проектах, как инструмент для создания прототипов, но как насчет применения в финальной версии?

Если не рассматривать машинное обучение, и брать программы, которым жизненно важна скорость выполнения, то вряд ли для Python найдется место. Однако часто практикуется гибрид разных языков, например, Python и C++. Такой подход позволяет достичь и высокой скорости разработки и высокой скорости выполнения программы. На Python пишется большая часть кода, а на C++ лишь те участки, которые сильно влияют на скорость выполнения (например, функция по обработке и передаче большого количества данных в единицу времени).

Python-Ogre

Python – Orge – это фреймворк, используемый для разработки игр, также известный как PyOrge. Он написан на языке C ++, связывающем библиотеку Python для движка Orge 3d. Этот фреймворк является кроссплатформенным, отличается гибкостью и быстротой. Он поддерживает замечательный набор функций, который использовался для разработки увлекательных игр.

Фреймворк PyOrge фактически состоит из двух библиотек, называемых Orge3D и CEGUi. Orge3s – это движок 3D-рендеринга, а CEGUi – это система встроенного графического пользовательского интерфейса(GUI).

Orge применяется для разработки сцен и создания всей графики, которую пользователь хочет импортировать в игру. Фреймворк PyOrge используется для версий, разработанных до версии Orge v1.05. После этого доступно множество других модулей.

Программное обеспечение Orge также содержит скрипты Python для импорта данных из Blender в Orge. Эта структура упрощает для пользователя создание ресурсов в Blender для своей игры и может импортировать данные в Orge. В этой структуре также доступны другие формы экспортеров.

Создание вспомогательных функций.

Для начала напишем функцию создания яблок (или что там наша змея будет есть). Не забудьте импортировать модуль random, чтобы все работало

def create_block():
    """ Создает блок в случайной позиции на карте """
    global BLOCK
    posx = SEG_SIZE * (random.randint(1, (WIDTH-SEG_SIZE) / SEG_SIZE))
    posy = SEG_SIZE * (random.randint(1, (HEIGHT-SEG_SIZE) / SEG_SIZE))
    
    # блок это кружочек красного цвета
    BLOCK = c.create_oval(posx, posy,
                          posx + SEG_SIZE,
                          posy + SEG_SIZE,
                          fill="red")

Теперь основная функция main, которая будет управлять игровым процессом.

def main():
    global IN_GAME
    
    if IN_GAME:
        # Двигаем змейку
        s.move()
 
        # Определяем координаты головы
        head_coords = c.coords(s.segments.instance)
        x1, y1, x2, y2 = head_coords
    
        # Столкновение с границами экрана
        if x1 < 0 or x2 > WIDTH or y1 < 0 or y2 > HEIGHT:
            IN_GAME = False
    
        # Поедание яблок 
        elif head_coords == c.coords(BLOCK):
            s.add_segment()
            c.delete(BLOCK)
            c.create_block()

        # Самоедство
        else:
            # Проходим по всем сегментам змеи
            for index in range(len(s.segments)-1):
                if c.coords(s.segments.instance) == head_coords:
                    IN_GAME = False
    
    # Если не в игре выводим сообщение о проигрыше
    else:
          c.create_text(WIDTH/2, HEIGHT/2,
                              text="GAME OVER!",
                              font="Arial 20",
                              fill="#ff0000")

Последний шаг — правильно обработать нажатия клавиш. Привяжем метод класса Snake change_direction() к Canvas:

c.bind("<KeyPress>", s.change_direction)

Вот такая у нас получилась змейка на Python. Попробуйте немного усовершенствовать игру, например, добавить счет, ускорение игры, отредактировать функцию create_block чтобы новые яблоки не появлялись на самой змейке, или реализовать систему уровней.UPD: В репозитории добавлен вариант с перезапуском игры после проигрыша.

Полный код игры змейка на Python на GitHub

Google

Думаю Google как и instagram не нуждается в представлении, так-как это корпорация без которого интернет технологии не были бы такими какими мы их знаем сейчас. Компания имеет разработки практически везде: поиск, потоковое видео (YouTube) и музыка, электронная почта, реклама, беспилотные автомобили, оборудование и многое другое.

Google любит и разрабатывает на языке Python почти с самого начала своего существования, так как язык может обрабатывать трафик и вычислительные потребности поисковой системы и связанных с ней приложений.

На старте основатели поисковика приняли решение что будут использовать язык Python там где они смогут это сделать и язык c++ там где они должны будут. Это означает, что язык C++ использовался там, где нужен был контроль памяти и требовалась низкая задержка. С другой стороны, Python обеспечила простоту обслуживания и относительно быструю разработку.

Помимо множества продуктов, проектов, библиотек и так далее, практически весь YouTube, который принадлежит компании Google написан на Python.

Сегодня Python является одним из официальных серверных языков компании, остальные же это: C++, Java и Go, которые разрешены развертывать в производственной среде. Сам создатель языка Python Гвидо ван Россум о которым мы говорили раннее, работал в Google с 2005 по 2012 год.

Игры, в которых использовался Python

Сегодня вашему вниманию представляется статья и небольшая инфографика, которая покажет вам на конкретных примерах, что Python столь же эффективен в разработке игр, как и в других областях.

Вот некоторые из самых известныx игр, в которых был в той или иной мере использован Python:

Battlefield

(2005 / Digital Illusions CE (DICE) / Стокгольм)

Все серии Python используется в игре для различных нужд, от серверных элементов управления до внутренней логики игры. Battlefield — это одна из самых популярных игр в жанре симулятора войны, которая хорошо известна на весь мир.

EVE Online

(2003 / CCP Games / Исландия)

Это многопользовательская онлайн ролевая игра (MMORPG), действие которой разворачивается в антураже научно-фантастического пространства. Пользовательская база насчитывает более 500 000 игроков. EVE Online полностью написана на StacklessPython, что делает ее одной из крупнейших игр, использующих Python для своих нужд.

Mount & Blade

(2008 / Tale Worlds / Турция)

Ролевая игра, действие которой происходит в средние века. Игра была разработана всего лишь двумя людьми, мужем и женой, они использовали скрипты на языке Python для обеспечения модульности игры. Особенности игры — это огромный игровой мир и эпические сражения в реальном времени.

Sims 4

(2014 / Е.А. Maxis Sims Studio / США)

По праву является самой известной игрой в жанре симуляции жизни. Sims 4 — первая компьютерная игра, которая занимала лидирующие позиции на всевозможных игровых чартах на протяжении двух лет, и продалась в объеме 408,150 экземпляров по всему миру в течение первых четырех дней. На сегодняшний день продано более 1.1 миллиона копий по всему миру, что делает Sims 4 одной из самых продаваемых игр, которые использует Python — для обеспечения внутриигрового моддинга, открывающего пользователям огромные возможности по изменению параметров игры.

Civilization IV

(2005 / Firaxis Games / США)

Это компьютерная игра в жанре пошаговой стратегии. Цель игрока — подчинить себе весь мир путем дипломатических переговоров или кровожадной войны. Большая часть игры написана на Python, и Boost Python, что дает возможность пользователям собственноручно создавать модификации для игры.

Frets On Fire (FoF)

(2006 / Unreal Voodoo / Финляндия)

Музыкальная игра с открытым и свободным исходным кодом, которая сама по себе имитирует коммерческую игру Guitar Hero. Игра полностью написана на Python с использованием библиотеки Pygame. Благодаря открытости и простоте кода, игра представляется как хорошая площадка для изучения и практики программирования.

Какие компании используют Python

В основном Python используется стартапами и компаниями, которые разрабатывают крупные проекты. Вот лишь часть огромного списка:

Alphabet использует язык для скраппинга в поисковике Google и реализации сервиса YouTube;
One Laptop Per Child — для разработки интерфейса и модели функционирования;
BitTorrent — для реализации сетей peer-to-peer;
Агентство национальной безопасности США — для шифрования и анализа разведданных;
ESRI — как инструмент настройки геоинформационных программ;
Maya — для создания мультипликации;
Pixar, Industrial Light & Magic — для создания анимационных фильмов;
Intel, Cisco, HP, Seagate, Qualcomm и IBM — для тестирования;
JPMorgan Chase, UBS, Getco и Citadel — для прогнозирования финансового рынка;
NASA, Los Alamos, Fermilab, JPL — для научных вычислений;
iRobot — для разработки коммерческих роботизированных устройств;
IronPort — для реализации почтового сервера.

Заставляем мячик двигаться.

Создадим функцию move_ball в которой пропишем код движения мяча. После этого создадим функцию main в которой будем вызывать move_ball и рекурсивно саму себя через root.after

# добавим глобальные переменные для скорости движения мяча
# по горизонтали
BALL_X_CHANGE = 20
# по вертикали
BALL_Y_CHANGE = 0

def move_ball():
    c.move(BALL, BALL_X_CHANGE, BALL_Y_CHANGE)

def main():
    move_ball()
    # вызываем саму себя каждые 30 миллисекунд
    root.after(30, main)

# запускаем движение
main()

Если вы все правильно добавили, то при запуске скрипта мяч летит в правую сторону. Вы можете изменить скорость и направление движения по горизонтали, изменяя значение BALL_X_CHANGE.

Quora

Quora — это социальный сервис обмена знаниями и популярный веб-сайтов вопросов и ответов. Как объясняет соучредитель и генеральный директор Quora Адам Д’Анджело, в конце 2000-х годов команда не хотела использовать PHP. Они увидели, что случилось с Facebook, которому потребовалось вложить много денег и ресурсов, чтобы частично избавиться от устаревшего языка программирования. Некоторое время они рассматривали языки Java, C# и Scala, однако в итоге выбрали Python из-за быстрой скорости разработки.

Стартап хотели запустить свой MVP или минимально жизнеспособный продукт

как можно быстрее, а Python по-прежнему лучше всех справлялся с этим. Основатели Quora последовали примеру Google, решив использовать Python там, где они могли, из-за его простоты написания и удобочитаемости, и внедрили C++ для критических частей производительности.

Еще одним ключевым соображением при использовании Python было наличие в то время нескольких хороших фреймворков, включая Django и Pylons.

Nuitka

В Ubuntu 18.04 установить Nuitka возможно с помощью APT:

$ sudo apt update
$ sudo apt install nuitka clang

Результат выполнения бенчмарка для компилятора Nuitka:

# Сборка для GCC
$ nuitka pystone.py
$ ./pystone.exe 1000000
Pystone(1.1.1) time for 1000000 passes = 2.67537
This machine benchmarks at 373780 pystones/second

# Сборка для Clang
$ nuitka pystone.py --clang
$ ./pystone.exe 1000000
Pystone(1.1.1) time for 1000000 passes = 2.64646
This machine benchmarks at 377863 pystones/second

# Использование GCC с оптимизацией 
$ nuitka pystone.py --lto
$ ./pystone.exe 1000000
Pystone(1.1.1) time for 1000000 passes = 2.6195
This machine benchmarks at 381753 pystones/second

Как можно видеть, Nuitka позволила получить увеличение производительности на 50%, по сравнению со стандартной реализацией Python 3.

Миф 6. Python — исключительно язык скриптов

Да сколько ж можно! Python давно уже не просто язык сценариев, как эти ваши Perl или Bash. На нём пишут веб-приложения, мобильные приложения, программы для настольных компьютеров. На нём написаны многие части YouTube, Dropbox или Facebook. Но как скриптовый язык он тоже широко используется — например, в Power BI, Blender, Maya.

Отдельная область применения Python — научные вычисления, маркетинг и машинное обучение. Здесь он используется очень активно. Достаточно зайти на Ozon и посмотреть, о чём пишут в книгах про Python или какие языки программирования предлагают использовать в курсах по AI или маркетингу — Python здесь практически нет равных.

Uber

Uber — это международная компания, создавшая одноименный продукт для поиска, вызова и оплаты такси или частных водителей и доставки еды.

В начале основателям компании пришлось выбирать между Ruby и Python. Они выбрали последнее, потому что платформе Uber необходимо выполнять множество вычислений. Серверная часть приложения прогнозирует спрос и предложение, трафик и время прибытия, а Python — лучшее решение для математических расчетов. Python также легче изучить разработчикам, чем Ruby, который решает огромную проблему для компаний Кремниевой долины, где и так сложно было нанимать инженеров-программистов.

Uber очень серьезно относится к своему стеку технологий, и компания любит делиться своими мыслями. Они используют веб-фреймворк Tornado Python для асинхронного программирования.

Бизнес-логика приложения содержится в API, построенном на Python. Другие популярные функции, такие как прогнозирование спроса и предложения, математика и данные, также выполняются в пакете Python.

PyKyra

Самый быстрый фреймворк языка Python – PyKyra, который используется для разработки игр. Фреймворк PyKyra основан на программной и документальной локализации(SDL) и движке kyra. Помимо таких стандартных функций, эта структура языка Python также поддерживает видео и звуки MPEG, такие как MP3, WAV, Ogg Vorbis, прямое чтение изображений и многое другое.

Фреймворк Pykyra разработан для поддержки боковых симметричных переводов и переводов сверху вниз.
В Pykyra пользователь может разделить экран на представления подокна, и каждое представление подокна имеет собственное преобразование объекта.
Движок Kyra быстр и обладает специальными кодированными алгоритмами, используемыми для рендеринга обновлений.
Этот фреймворк включает хорошо продвинутые инструменты, такие как редактор спрайтов и кодировщик.
Движок kyra также поддерживает объединение альфа-значений и преобразование цвета.
Все объекты в этой структуре встроены в регулируемую иерархию.
Pykyra также имеет функцию, с помощью которой сложные объекты можно указывать вверх и вниз всякий раз, когда они нарисованы или сопоставлены в предварительно кэшированной форме.

Простой пример Pygame

Вот следующий пример создания простого окна pygame.

 
import pygame   
   
pygame.init()   
screen = pygame.display.set_mode((400,500))   
done = False   
   
while not done:   
    for event in pygame.event.get():   
        if event.type == pygame.QUIT:   
            done = True   
    pygame.display.flip()

Выход:

Вся графика будет отображаться в окне pygame.

Давайте разберемся с основным синтаксисом вышеуказанной программы.

import pygame – это модуль, который позволяет нам работать со всеми функциями pygame.

pygame.init() – используется для инициализации всех необходимых модулей pygame.

pygame.display.set_mode((ширина, высота)) – используется для изменения размера окна. Он вернет объект поверхности. Объект поверхности используется для выполнения графических операций.

pygame.event.get() – делает очередь событий пустой. Если мы его не назовем, сообщения в окне начнут накапливаться, и игра перестанет отвечать на запросы операционной системы.

pygame.QUIT – используется для закрытия события, когда мы нажимаем крестик в углу окна.

pygame.display.flip() – используется для отображения любого обновления игры. Если мы внесем какие-либо изменения, нам нужно будет вызвать функцию display.flip().

Мы можем нарисовать любую форму на поверхности pygame, включая добавление изображений, привлекательный шрифт. Pygame предоставляет множество встроенных функций для рисования геометрической формы на экране. Эти формы – начальный этап разработки игры.

Давайте разберемся со следующим примером рисования фигуры на экране.

Пример –

 
import pygame   
from math import pi   
pygame.init()   
# size variable is using for set screen size   
size =    
screen = pygame.display.set_mode(size)   
pygame.display.set_caption("Example program to draw geometry")   
# done variable is using as flag    
done = False   
clock = pygame.time.Clock()   
while not done:   
    # clock.tick() limits the while loop to a max of 10 times per second.   
        clock.tick(10)   
   
    for event in pygame.event.get():  # User did something   
        if event.type == pygame.QUIT:  # If user clicked on close symbol    
            done = True  # done variable that we are complete, so we exit this loop   
   
    # All drawing code occurs after the for loop and but   
    # inside the main while done==False loop.   
   
    # Clear the default screen background and set the white screen background   
    screen.fill((0, 0, 0))   
   
    # Draw on the screen a green line which is 5 pixels wide.   
    pygame.draw.line(screen,(0, 255, 0), , , 5)   
    # Draw on the screen a green line which is 5 pixels wide.   
    pygame.draw.lines(screen,(0, 0, 0), False, , , , ], 5)   
   
    # Draw a rectangle outline   
    pygame.draw.rect(screen,(0, 0, 0), , 2)   
   
    # Draw a solid rectangle   
    pygame.draw.rect(screen,(0, 0, 0), )   
   
    # This draw an ellipse outline, using a rectangle as the outside boundaries   
    pygame.draw.ellipse(screen,(255, 0, 0), , 2)   
   
    # This draw a solid ellipse, using a rectangle as the outside boundaries   
    pygame.draw.ellipse(screen,(255, 0, 0), )   
   
    # Draw a triangle using the polygon function   
    pygame.draw.polygon(screen,(0, 0, 0), , , ], 5)   
   
    # This draw a circle   
    pygame.draw.circle(screen,(0, 0, 255), , 40)   
   
    # This draw an arc   
    pygame.draw.arc(screen,(0, 0, 0), , 0, pi / 2, 2)   
   
    # This function must write after all the other drawing commands.   
    pygame.display.flip()   
   
# Quite the execution when clicking on close   
pygame.quit()

Выход:

Объяснение –

В приведенном выше примере мы нарисовали различные формы, такие как треугольник, прямая линия, прямоугольник, эллипс, круг, дуга, закрашенный круг и овал. Мы использовали функцию pygame.draw в соответствии с формой с подходящими аргументами.

Автоматизация и скрипты

Один из мифов о Python гласит, что это язык сценариев, а его конкуренты — Perl, Ruby, Bash, Zsh и Lua. Python и правда позволяет легко автоматизировать задачи и писать скрипты, да и файлы с Python-кодом часто называют сценариями, а не программами.

«Python — язык-клей, на котором можно быстро всё выстроить и объединить. Например, моему знакомому нужно было автоматизировать работу в Trello: ставить задачи, передавать статистику, строить графики, присылать напоминания при задержке сроков и так далее. Мы очень быстро нашли готовую Python-библиотеку для работы с Trello — и он выполнил эту задачу буквально за несколько дней».

Ещё программы на Python используют для управления компонентами других приложений — их подключают в контрольных точках, чтобы настроить продукт под конечного пользователя или выполнить какие-то рутинные операции, передать информацию с одного этапа на другой, то есть как своеобразный клей между большими блоками-кубиками.

«Я играю в Factorio, там надо возить ресурсы с помощью поездов, управляя сигналами путей. Нужно было постоянно делать это вручную. Как-то я заскучал и написал на Python код, который загрузил в «Яндекс.Станцию». Теперь, когда я говорю: «Алиса, включи станцию угля», — у меня автоматически включается эта станция. Я сделал это за два дня.

А недавно знакомая попросила написать ей бота для онлайн-магазина. Он должен вести клиента по определённому маршруту и предлагать товары. Это заняло всего 10 часов».

Cython

Cython — это не просто компилятор для Python; это языковое надмножество языка Python, который поддерживает взаимодействие с C/C ++. CPython написан на C, поэтому это язык, который обычно хорошо сочетается с Python:

$ sudo apt install cython3 pkg-config

Сборка программы с помощью Cython немного сложна. Это не похоже на Nuitka, которая просто работает из коробки:

$ cython3 pystone.py --embed
$ gcc $(python3-config --includes) pystone.c -lpython3.6m -o pystone.exe


$ ./pystone.exe 1000000
Pystone(1.1.1) time for 1000000 passes = 4.8549
This machine benchmarks at 205978 pystones/second

Производительность оказалась весьма низкой, гораздо ниже, чем у стандартного CPython. Однако, Cython требует, чтобы вы проделали дополнительную работу, указав типы переменных. Python — это динамический язык, поэтому типы не указываются; Cython использует статическую компиляцию, а использование переменных с типом Си позволяет создавать гораздо более оптимизированный код — документация довольно обширна и требует глубокого изучения.

Создание классов сегмента и змеи:

Класс сегмента змейки.

Сегмент змейки будет простым прямоугольником, созданным при помощи метода create_rectangle класса Canvas модуля tkinter.

class Segment(object):
    def __init__(self, x, y):
        self.instance = c.create_rectangle(x, y,
                         x+SEG_SIZE, y+SEG_SIZE,
                         fill="white")

Класс змейки.

Змейка у нас будет набором сегментов. У нее будут методы движения, изменения направления и добавления сегмента.

class Snake(object):
    def __init__(self, segments):
        self.segments = segments
        
        # список доступных направлений движения змейки
        self.mapping = {"Down": (0, 1), "Up": (0, -1),
                                "Left": (-1, 0), "Right": (1, 0) }
        # изначально змейка двигается вправо
        self.vector = self.mapping
    
    def move(self):
         """ Двигает змейку в заданном направлении """
         
         # перебираем все сегменты кроме первого
         for index in range(len(self.segments)-1):
              segment = self.segments.instance
              x1, y1, x2, y2 = c.coords(self.segments.instance)
              # задаем каждому сегменту позицию сегмента стоящего после него
              c.coords(segment, x1, y1, x2, y2)
         
         # получаем координаты сегмента перед "головой"
         x1, y1, x2, y2 = c.coords(self.segments.instance)
         
         # помещаем "голову" в направлении указанном в векторе движения
         c.coords(self.segments.instance,
                       x1 + self.vector*SEG_SIZE,
                       y1 + self.vector*SEG_SIZE,
                       x2 + self.vector*SEG_SIZE,
                       y2 + self.vector*SEG_SIZE)
    
    def change_direction(self, event):
        """ Изменяет направление движения змейки """

        # event передаст нам символ нажатой клавиши
        # и если эта клавиша в доступных направлениях 
        # изменяем направление
        if event.keysym in self.mapping:
            self.vector = self.mapping

    def add_segment(self):
        """ Добавляет сегмент змейке """

        # определяем последний сегмент
        last_seg = c.coords(self.segments.instance)
        
        # определяем координаты куда поставить следующий сегмент
        x = last_seg - SEG_SIZE
        y = last_seg - SEG_SIZE
        
        # добавляем змейке еще один сегмент в заданных координатах
        self.segments.insert(0, Segment(x, y))

Если вы осилили эти два класса и более того, поняли что, как и почему, то поздравляю — самая трудная часть позади. Уже сейчас можно создавать змейку. Вставте следующие строчки, но обязательно после строк c.grid()

# создаем набор сегментов
segments = 

# собственно змейка
s = Snake(segments)

Вот так выглядит наша игра на данный момент.

Миф 1. Миф о мифах

Начнём с самых нелепых мифов — и это будут мифы о мифах. Почему-то авторы многих статей «N мифов о Python» наперебой твердят: «Python считают дорогим, но на самом деле это бесплатный язык», «На Python-программистов маленький спрос». Простите, но это какая-то коллективная галлюцинация. То ли вы опрашиваете людей, которые, кроме платного Бейсика, ничего не использовали, то ли опираетесь на исследования 91-го года, когда Python действительно не был так популярен.

Как можно считать непопулярной технологию, о которой пишут столько книг, статей, выпускают подкасты, проводят вебинары? Кажется, скоро даже в маршрутках и на рынках вместо «Чёрных глаз», Лободы и «Бутырки» будут играть аудиоуроки по Python.

Про дороговизну и вовсе забавно — авторы как мантру повторяют: «Нет, что вы, Python — бесплатный язык программирования». А кто-то может с ходу назвать платный язык? Они вообще существуют в природе? Ну да, бывают проприетарные компиляторы или среды разработки (IDE). Но вы когда-нибудь слышали жалобы вроде «Купил книгу по C++, и оказалось, что надо ещё заплатить за компилятор — иначе язык не выучишь»?

Раздел рендеринга (отрисовки)

Начнем с раздела отрисовки. Персонажей пока нет, поэтому экран можно заполнить сплошным цветом. Чтобы сделать это, нужно разобраться, как компьютер обрабатывает цвета.

Экраны компьютеров сделаны из пикселей, каждый из которых содержит 3 элемента: красный, зеленый и синий. Цвет пикселя определяется тем, как горит каждый из элементов:

Каждый из трех основных цветов может иметь значение от 0 (выключен) до 255 (включен на 100%), так что для каждого элемента есть 256 вариантов.

Узнать общее количество отображаемых компьютером цветов можно, умножив:

Теперь, зная, как работают цвета, можно задать их в начале программ:

А после этого — заполнить весь экран.

Но этого недостаточно. Дисплей компьютера работает не так. Изменить пиксель — значит передать команду видеокарте, чтобы она передала соответствующую команду экрану. По компьютерным меркам это очень медленный процесс. Если нужно нарисовать на экране много всего, это займет много времени. Исправить это можно оригинальным способом, который называется — двойная буферизация. Звучит необычно, но вот что это такое.

Представьте, что у вас есть двусторонняя доска, которую можно поворачивать, показывая то одну, то вторую сторону. Одна будет дисплеем (то, что видит игрок), а вторая — оставаться скрытой, ее сможет «видеть» только компьютер. С каждым кадром рендеринг будет происходить на задней части доски. Когда отрисовка завершается, доска поворачивается и ее содержимое демонстрируется игроку.

А это значит, что процесс отрисовки происходит один раз за кадр, а не при добавлении каждого элемента.

В pygame это происходит автоматически. Нужно всего лишь сказать доске, чтобы она перевернулась, когда отрисовка завершена. Эта команда называется :

Главное — сделать так, чтобы функция была в конце. Если попытаться отрисовать что-то после поворота, это содержимое не отобразится на экране.

Внешние ссылки [ править ]

Официальный веб-сайт
Документация по Python без стека для: 3.7-slp , 3.6-slp , 3.5-slp , 3.4-slp , 2.7-slp
без стека на GitHub
Многопоточные игровые сценарии с использованием Stackless Python от Гарри Калогиру
Продолжения и Stackless Python Кристиана Тисмера

vтеPython
Реализации	CircuitPython CLPython CPython Cython MicroPython Нумба IronPython Jython Psyco PyPy Python для S60 Слитая кожа Безстековый Python Незагруженная ласточка подробнее …
IDE	Удав Эрик Python IDE ПРАЗДНЫЙ PyCharm PyDev Ниндзя-IDE подробнее …
Темы
программное обеспечение (список) Фонд программного обеспечения Python PyCon

Дизайн [ править ]

В Stackless Python выполняющаяся программа разбивается на микропотоки, которые управляются самим интерпретатором языка, а не ядром операционной системы — переключение контекста и планирование задач выполняется исключительно в интерпретаторе (таким образом, они также рассматриваются как форма зеленого потока ) . Микропотоки управляют выполнением различных подзадач в программе на одном ядре ЦП. Таким образом, они являются альтернативой асинхронному программированию на основе событий, а также позволяют избежать накладных расходов, связанных с использованием отдельных потоков для одноядерных программ (поскольку не требуется переключение режимов между пользовательским режимом и режимом ядра, поэтому использование ЦП может быть уменьшено).

Хотя микропотоки упрощают выполнение подзадач на одном ядре, Stackless Python не удаляет глобальную блокировку интерпретатора CPython и не использует несколько потоков и / или процессов. Таким образом, он допускает только совместную многозадачность на общем процессоре, а не параллелизм (приоритетное обслуживание изначально было недоступно, но теперь в той или иной форме ). Чтобы использовать несколько ядер ЦП, все равно необходимо построить систему межпроцессного взаимодействия поверх процессов Stackless Python.

Из-за значительного количества изменений в исходном коде Stackless Python нельзя установить на уже существующую установку Python в качестве расширения или библиотеки . Напротив, это сам по себе полный дистрибутив Python. Большинство функций Stackless также были реализованы в PyPy , интерпретаторе Python на собственном хостинге и JIT-компиляторе .

Где искать арт

Когда вам нужен арт для игры, у вас есть 3 варианта:

Нарисовать его самостоятельно
Найти художника
Использовать готовые арты из интернета

Первый и второй варианты подходят для творческих людей или тех, у кого есть талантливые друзья, но у большинства программистов рисование не входит в набор навыков. Поэтому остается интернет

Но здесь важно помнить, что нельзя использовать изображения, на которые у вас нет прав. Вы без проблем найдете изображение с Марио или любимым Покемоном, но их нельзя использовать, особенно если планируется выкладывать игру в интернет для других пользователей

Особенность арта Kenney (помимо отличного качества) — он выпускает контент в коллекциях. Это значит, что разработчик получает различные изображения, выполненные в едином стиле, и нет необходимости брать картинки в разных источниках.

В этом уроке будет использоваться набор Platformer Art Complete Pack от Kenney, в котором полно графики для создания игры в жанре платформера. Нужно всего лишь скачать его и распаковать. Начнем с изображения p1_jump.png.

Или же можете просто скачать картинку отсюда.

Игровой цикл

В сердце каждой игры лежит цикл, который принято называть «игровым циклом». Он запускается снова и снова, делая все, чтобы работала игра. Каждый цикл в игре называется кадром.

В каждом кадре происходит масса вещей, но их можно разбить на три категории:

Обработка ввода (события)

Речь идет обо всем, что происходит вне игры — тех событиях, на которые она должна реагировать. Это могут быть нажатия клавиш на клавиатуре, клики мышью и так далее.

Обновление игры

Изменение всего, что должно измениться в течение одного кадра. Если персонаж в воздухе, гравитация должна потянуть его вниз. Если два объекта встречаются на большой скорости, они должны взорваться.

Рендеринг (прорисовка)

В этом шаге все выводится на экран: фоны, персонажи, меню. Все, что игрок должен видеть, появляется на экране в нужном месте.

Время

Еще один важный аспект игрового цикла — скорость его работы. Многие наверняка знакомы с термином FPS, который расшифровывается как Frames Per Second (или кадры в секунду). Он указывает на то, сколько раз цикл должен повториться за одну секунду

Это важно, чтобы игра не была слишком медленной или быстрой. Важно и то, чтобы игра не работала с разной скоростью на разных ПК

Если персонажу необходимо 10 секунд на то, чтобы пересечь экран, эти 10 секунд должны быть неизменными для всех компьютеров.