Topic 4.3 - 地图类的设计与实现¶
地图类是我们这个游戏的核心，当中很多重要的逻辑都在这里实现。我们先来回顾一下地图类的设计思路：
-
首先，地图类会加载地图文件，并将地图内容存储在一个二维列表中
- 例如，如果我们的地图中的两行是
#P..S..^...#和#^^^..~..H.#，那么存储在二维列表中的形式就是：
[ ['#', 'P', '.', '.', 'S', '.', '.', '^', '.', '.', '.', '#'], ['#', '^', '^', '^', '.', '.', '~', '.', '.', 'H', '.', '#'] ]-
并且，我们使用一个二元组
(x, y)来表示地图上的位置坐标，x表示列索引，y表示行索引，比方说上面例子中：-
玩家
P的位置就是(1, 0)，在二维列表中的索引是[0][1] -
剑
S的位置是(4, 0)，在二维列表中的索引是[0][4] -
生命药水
H的位置是(9, 1)，在二维列表中的索引是[1][9]
-
- 例如，如果我们的地图中的两行是
-
其次，地图还负责玩家移动
- 比方说，玩家当前的位置是
(1, 0)，玩家输入向右移动，那么新的位置就是(2, 0) - 玩家在到了新的位置
(2, 0)后，如果该位置是空地.，那么玩家就可以成功移动过去，此时(2, 0)应该是P，而(1, 0)变成空地. - 如果新位置
(2, 0)是障碍物#、^、~，那么玩家就无法移动过去，玩家位置不变 -
如果新位置
(2, 0)是怪物M，那么就触发战斗逻辑- 如果玩家获胜，那么
(2, 0)位置就应该是玩家P，而(1, 0)变成空地.，怪物M就从地图上移除了 - 如果玩家失败，游戏结束
- 如果玩家获胜，那么
-
如果新位置
(2, 0)是道具S、D、H，那么玩家就拾取道具- 拾取道具后，玩家位置变成
(2, 0)的P，而(1, 0)变成空地.，原来的道具S、D、H就从地图上移除了 - 并且道具的效果会应用到玩家身上
- 拾取道具后，玩家位置变成
- 比方说，玩家当前的位置是
1. 地图的加载与显示¶
首先，我们可以实现的一个简单功能是读取地图文件，并将地图内容存储在一个二维列表中：
- 在读取地图文件时，我们其实没必要一次性整个读取，因为我们最终还是要把每一行拆成字符列表存储在二维列表中，所以我们可以逐行读取文件内容，并将每一行转换成字符列表后追加到
self.map中 - 例如，如果我们的地图中的一行是
#P..S..^...#，那么存储在二维列表中的形式就是['#', 'P', '.', '.', 'S', '.', '.', '^', '.', '.', '.', '#']，如果是这样，我们可以直接使用list(line)来将字符串转换成字符列表 - 也就是说，
self.map其实就是我们之前讲过的二维列表：
[
['#', 'P', '.', '.', 'S', '.', '.', '^', '.', '.', '.', '#'],
['#', '^', '^', '^', '.', '.', '~', '.', '.', 'H', '.', '#']
]
除此之外，游戏中还有个重要的功能，就是地图的显示：
- 也就是如何把二维列表中的内容再变回字符串形式并打印出来
- 这个其实很简单，我们把一行的字符列表使用
"".join(row)拼接成字符串，然后打印出来就行了
地图的读取与显示这部分，我们的代码实现如下：
# src/world.py
from characters import Player, Monster
from items import Sword, Shield, Potion
from battle import fight
class World:
def __init__(self, map_file):
self.map = []
def map_load(self, file_path):
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
for line in f:
# 行尾的换行符要去掉
line = line.rstrip('\n')
self.map.append(list(line))
def map_show(self):
for row in self.map:
print("".join(row))
2. 地图解析¶
接下来，我们需要解析地图中的各种元素：
- 怪物
M：我们需要找到所有怪物的位置，并为每个怪物创建一个Monster对象，存储在一个字典中，键是位置(x, y)，值是Monster对象，例如：
self.monsters = {
(3, 4): Monster(),
(7, 2): Monster(),
}
- 道具
S、D、H：我们需要找到所有道具的位置，并为每个道具创建相应的道具对象，存储在一个字典中，键是位置(x, y)，值是道具对象，例如：
self.items = {
(5, 1): Sword(),
(8, 3): Shield(),
(2, 6): Potion(),
}
-
玩家
P：这个是稍微特殊一点的，因为玩家只有一个，而且玩家的位置是会变的：- 如果像上面的怪物和道具那样存储在字典中，反而不方便我们后续的移动操作，因为字典的键是不可变的，我们没法直接修改键来更新玩家位置
- 因此，我们直接使用一个二元组
self.player_pos来存储玩家的位置(x, y)即可 - 所以这里，我们需要两个属性变量，
self.player用来存储玩家对象，self.player_pos用来存储玩家位置
综上所述，我们实现一个 find_elements 方法，遍历地图中的每个位置，根据字符创建相应的对象并存储到对应的属性变量中：
- 这里，我们使用
enumerate函数来获取每个位置的坐标(x, y)和字符symbol，这么做的好处是，又可以获得索引，又可以获得字符 - 之后，我们根据字符的不同，创建不同的对象，玩家就直接创建并存储位置，怪物和道具则存储在各自的字典中
这段代码实现如下：
# src/world.py
from characters import Player, Monster
from items import Sword, Shield, Potion
from battle import fight
class World:
def __init__(self, map_file):
self.map = []
self.player = Player()
self.player_pos = None
self.monsters = {}
self.items = {}
def map_load(self, file_path):
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
for line in f:
# 行尾的换行符要去掉
line = line.rstrip('\n')
self.map.append(list(line))
def map_show(self):
for row in self.map:
print("".join(row))
def find_elements(self):
for y, row in enumerate(self.map):
for x, symbol in enumerate(row):
if symbol == 'P':
self.player_pos = (x, y)
elif symbol == 'M':
self.monsters[(x, y)] = Monster()
elif symbol == 'S':
self.items[(x, y)] = Sword()
elif symbol == 'D':
self.items[(x, y)] = Shield()
elif symbol == 'H':
self.items[(x, y)] = Potion()
3. 玩家移动与交互¶
这个功能是地图类中最复杂也是最重要的的部分，因为它涉及到很多逻辑判断：
-
首先，这个功能最重要的功能就是要移动玩家的位置，我们这里定义一个通用的函数，给定玩家当前位置
(x, y)和移动增量(dx, dy)，计算出新的位置(nx, ny)：-
玩家当前位置
(x, y)通过self.player_pos获取即可 -
移动的增量
dx和dy分别表示玩家在 x 轴和 y 轴上的移动增量：- 如果玩家想向左移动一格，那么
dx=-1，dy=0 - 如果玩家想向右移动一格，那么
dx=1，dy=0 - 如果玩家想向上移动一格，那么
dx=0，dy=-1 - 如果玩家想向下移动一格，那么
dx=0，dy=1 - 注意，这里的坐标系是以左上角为原点，x 轴向右递增，y 轴向下递增
- 如果玩家想向左移动一格，那么
-
新的位置由
(nx, ny) = (x + dx, y + dy)计算得到
-
-
接着，在移动到新位置后，我们需要根据新位置的内容进行不同的处理：
-
如果新位置是障碍物
#、^、~，那么玩家就无法移动过去，玩家位置不变，这时直接用return终止移动的方法即可 -
如果新位置是怪物
M，那么就触发战斗逻辑：- 调用
fight(self.player, monster)函数进行战斗 - 如果玩家获胜，那么更新玩家位置为新位置，并且从地图上移除怪物
- 如果玩家失败，游戏结束，同样，使用
return终止移动的方法即可
- 调用
-
如果新位置是道具
S、D、H，那么玩家就拾取道具：- 调用道具的
apply(self.player)方法应用道具效果 - 更新玩家位置为新位置，并且从地图上移除道具
- 调用道具的
-
-
在以上所有情况下，只要函数没有被
return终止，那么最后一步就是更新玩家位置：- 把旧位置设置为空地
.，把新位置设置为玩家P - 更新
self.player_pos为新位置(nx, ny)
- 把旧位置设置为空地
整个移动与交互的逻辑我们就梳理清楚了，那么完整的代码实现起来就很清晰了，如下所示：
# src/world.py
def move_player(self, dx, dy):
x, y = self.player_pos
nx, ny = x + dx, y + dy
# 障碍物检测：# 边界墙，^ 山，~ 水
if self.map[ny][nx] in {'#', '^', '~'}:
block = self.map[ny][nx]
if block == '#':
print("前方是边界墙，无法通过。")
elif block == '^':
print("前方是高山，无法通过。")
else: # '~'
print("前方是水域，无法通过。")
return
# 怪物：踩到触发战斗
if (nx, ny) in self.monsters:
monster = self.monsters[(nx, ny)]
win = fight(self.player, monster)
# 如果玩家赢了
if win:
print("怪物被击败！")
del self.monsters[(nx, ny)]
# 如果玩家输了
else:
print("你被怪物击败了……")
return
# 道具：踩到自动使用
if (nx, ny) in self.items:
item = self.items[(nx, ny)]
item.apply(self.player)
if isinstance(item, Potion):
print(f"你捡到了生命药水，生命值为： {self.player.hp} 点！")
elif isinstance(item, Sword):
print(f"你捡到了剑，攻击力为： {self.player.attack} 点！")
elif isinstance(item, Shield):
print(f"你捡到了盾牌，防御力为： {self.player.defense} 点！")
del self.items[(nx, ny)]
# 移动玩家
self.map[y][x] = '.'
self.map[ny][nx] = 'P'
self.player_pos = (nx, ny)
到此，地图类中最重要的一个功能，玩家的移动与交互，我们就实现完成了。
4. 地图类的测试¶
地图类的测试，我们使用一种比较新颖的方式：
- 我们加载一个地图进来，并且模拟用户输入固定的移动命令
- 在我们模拟的移动路径中，会经过道具和怪物，以测试地图类中的完整功能
- 并且我们模拟两条线路，一条成功一条失败
我们使用一个新的更简单的地图 data/map/map_tiny.txt：
############
#P.S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
-
这个地图比较简单，我们可以看到一条比较清楚的成功路径（先拿剑和盾，打死一个怪之后拿血瓶，之后打剩下两个怪）：
-
同时，我们也可以模拟一条失败路径（直接去三个打怪，没装备和血瓶）
-
这样，我们只需搭建一个函数
test_world_movement，传入不同的路径即可
根据这个思路，完整的测试代码如下：
# tests/test_world.py
from config_test import *
from world import World
from config import Config
import time
def test_world(commands):
"""
测试地图：
############
#P.S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
"""
world = World(f"{Config.PATH_DATA}/map/map_tiny.txt")
for command in commands:
world.map_show()
print(f"\n当前命令：{command}")
if "左" in command:
world.move_player(-1, 0)
elif "右" in command:
world.move_player(1, 0)
elif "上" in command:
world.move_player(0, -1)
elif "下" in command:
world.move_player(0, 1)
if not world.player.is_alive():
break
time.sleep(1)
if world.player.is_alive():
print("\n玩家获胜，游戏结束。")
else:
print("\n玩家战败，测试结束。")
if __name__ == "__main__":
commands_win = ["右", "右（剑）", "下", "右（盾）", "下（怪）", "左", "左", "左（血）", "右", "右", "右", "右", "右", "右（怪）", "右", "右", "右（怪）"]
commands_los = ["下", "右", "下", "右", "右（怪）", "右", "右", "右（怪）", "右", "右", "右（怪）"]
print("===== 测试玩家获胜 =====")
test_world(commands_win)
print()
print("===== 测试玩家失败 =====")
test_world(commands_los)
我们运行一下，看下测试结果，这里的输出有点多，大家可以耐心查看一下（运行到这里，这个游戏终于有点游戏的样子了）：
===== 测试玩家获胜 =====
############
#P.S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：右
############
#.PS^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：右（剑）
你捡到了剑，攻击力为： 10 点！
############
#..P^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：下
############
#...^^^^^^^#
#..PD..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：右（盾）
你捡到了盾牌，防御力为： 6 点！
############
#...^^^^^^^#
#...P..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：下（怪）
【战斗开始】 玩家 VS 怪物
你的有效攻击：7
怪物的有效攻击：2
--- 第 1 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：13
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：28
--- 第 2 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：6
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：26
--- 第 3 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：0
怪物 被击败了！
怪物被击败！
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#H..P..M..M#
############
当前命令：左
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#H.P...M..M#
############
当前命令：左
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#HP....M..M#
############
当前命令：左（血）
你捡到了生命药水，生命值为： 36 点！
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#P.....M..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#.P....M..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#..P...M..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#...P..M..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#....P.M..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#.....PM..M#
############
当前命令：右（怪）
【战斗开始】 玩家 VS 怪物
你的有效攻击：7
怪物的有效攻击：2
--- 第 1 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：13
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：34
--- 第 2 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：6
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：32
--- 第 3 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：0
怪物 被击败了！
怪物被击败！
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#......P..M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#.......P.M#
############
当前命令：右
############
#...^^^^^^^#
#......~~~~#
#........PM#
############
当前命令：右（怪）
【战斗开始】 玩家 VS 怪物
你的有效攻击：7
怪物的有效攻击：2
--- 第 1 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：13
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：30
--- 第 2 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：6
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：28
--- 第 3 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：0
怪物 被击败了！
怪物被击败！
玩家获胜，游戏结束。
===== 测试玩家失败 =====
############
#P.S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：下
############
#..S^^^^^^^#
#P..D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：右
############
#..S^^^^^^^#
#.P.D..~~~~#
#H..M..M..M#
############
当前命令：下
############
#..S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#HP.M..M..M#
############
当前命令：右
############
#..S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H.PM..M..M#
############
当前命令：右（怪）
【战斗开始】 玩家 VS 怪物
你的有效攻击：4
怪物的有效攻击：5
--- 第 1 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：16
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：25
--- 第 2 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：12
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：20
--- 第 3 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：8
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：15
--- 第 4 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：4
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：10
--- 第 5 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：0
怪物 被击败了！
怪物被击败！
############
#..S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H..P..M..M#
############
当前命令：右
############
#..S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H...P.M..M#
############
当前命令：右
############
#..S^^^^^^^#
#...D..~~~~#
#H....PM..M#
############
当前命令：右（怪）
【战斗开始】 玩家 VS 怪物
你的有效攻击：4
怪物的有效攻击：5
--- 第 1 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：16
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：5
--- 第 2 回合 ---
玩家 攻击了 怪物，怪物 剩余血量：12
怪物 攻击了 玩家，玩家 剩余血量：0
玩家 被击败了！
你被怪物击败了……
玩家战败，测试结束。