零基础Python原型编程03

上节课我介绍了如何用Python编写第一个程序——在屏幕上显示“Hello World！”文本。通过完成这个简单的程序，大家应该对用Python生成图形界面的过程有了一定的了解。不过，只显示一行文字实在没什么意思，接下来的两节课我将教大家如何用Python绘制基础图形，并在此基础上创建一个简单的屏幕保护界面。

1. 基础程序

首先让我们回顾一下Pygame的基础程序，它几乎出现在每一个Pygame程序中：

import pygame,sys

from pygame.locals import*

pygame.init()

（全局变量声明及初始化）

while True:

if event.type in (QUIT, KEYDOWN):

sys.exit()

（功能程序）

前四行代码用于初始化pygame并创建窗口（上节课已经讲过了），在这部分程序之后，通常是一组全局变量的声明（或者说全局变量的“定义”）。上节课我说过“赋值”是给一个值命名的过程，这个“名字”其实就是所谓的“变量（名）”。而“初始化”就是给还没有值的变量一个值。因此，“赋值”和“初始化”的本质是相同的——都是将“值”和“名字”绑定起来。当然，后者多了一层“开始”的意思。

知识点：全局变量与局部变量

“全局变量”是相对于“局部变量”来说的，顾名思义，前者的有效范围要大于后者。全局变量的有效范围是整个程序，如果你定义了一个“blue”变量表示颜色“0,0,255”，那么无论程序运行到函数中还是循环内，只要你使用“blue”就会获得值“0,0,255”。

局部变量则不同，如果你在某个函数中定义了一个变量“red”，那么只有此函数中的代码能使用这个变量，而在其他代码中“red”这个名字是没有意义的。

关于全局变量和局部变量，你可以这样理解：全局变量是WiFi，在哪个屋子都可以用；局部变量是电视，在客厅可以看，换个屋子就不行了。

这里需要注意的是，全局变量的初始化应该放在游戏循环（即“While True”）之前——否则每次循环都将重置这些变量。通常这是不应该的（因为我们希望这些变量帮助我们“记住”一些值的改变结果），除非你真的希望它们在每次循环中都刷新。

循环一开始是一个“按键即退出”的设置，在这里我们还是先不管它。之后就是实现我们需求功能的程序，最后一行命令将输出内容更新到显示屏上。

在之后的课程中，以上程序的大框架是不变的，我便不会再反复讨论。全局变量的初始化部分我称为“初始化部分”，“While True”循环中的部分，我称为“游戏循环”，尤指上述“功能程序”部分。

2. 画一个圆

Pygame提供了强大的工具包，使得绘制基础图形变得非常容易。比如，想绘制一个圆，你只需要在游戏循环中加入一行程序，它的格式如下：

这些参数的示意图如下：

在初始化部分，我们可以定义一些变量：

yellow=255,255,0#黄色

position=300,250#圆心坐标 x=300，y=250

radius=100#半径设为100

width=10#边框线宽设为10

然后，我们就可以在游戏循环中加入如下程序，它会在名为screen的窗口中距左边框300，距上边框250的位置绘制一个半径为100的黄色圆圈，宽为10（注：线宽为0时表示绘制一个实心圆）。

screen.fill((0,0,200))#绘制背景

可以看到，在画圆前我还插入了一行程序，它表示“用（0,0,200）这个颜色填满名为“screen”的窗口”。这其实是在绘制屏幕的“背景”，因此上面的程序是在蓝色的背景上画了一个黄色的圆圈。此处要注意的是，代码是逐行执行的，也就是说下面代码绘制的图案会覆盖上面代码的图案。因此，必须先画背景，否则圆就会因被背景盖住而显示不出来了。

运行程序（如何运行程序的相关步骤见上节课），结果如下图所示。

知识点：坐标系

Pygame中的“位置”是用坐标表示的，如（300,200），单位是“像素”。Pygame的坐标系与我们熟悉的四象限坐标系不同，它的原点是屏幕的左上角，横坐标向屏幕右侧不断增大，而纵坐标向屏幕下方逐渐增大（如下图所示）。因此，（0,0）表示屏幕左上顶点，（300,200）则表示距离屏幕左边界300像素，距离屏幕上边界200像素的点。

技巧1：变量 or 值？

当然，此例中我们完全可以使用数值来替换变量（代码如下），并得到相同的显示结果。

使用变量还是数值完全是个人的选择。不过，变量的好处是，当你在初始化部分定义了一个全局变量（如yellow），那么你在后续图形中都可以直接使用yellow来给出相应的颜色值，这比每次绘图都要回忆并输入表示黄色的三个数字要方便多了。因此，对于要反复使用的值，建议使用变量，而对于很少使用的值，直接把值填上去就可以了。另外，变量的设置是很灵活的。它可以代替一个“数字组”（如yellow=255,255,0），也可以仅代表其中一个数字。比如我们先定义了a=255，那么在绘制圆时用“(a,a,0)”表示颜色也是可以。

技巧2：变量命名

变量的命名也是很讲究的。通常我们使用一组小写字母或数字来表示一个变量（如“abc123”），同时允许加入下划线（如“abc_123”）。在命名时，一定要注意这个名字要能够清晰地反映出变量的意义。此处推荐使用完整的单词，比如用“yellow”表示黄色，“car”表示小汽车等等。对于相似的物体，比如红车、黄车，我们使用下划线隔开两个单词——如“red_car”和“yellow_car”。如果红车有两辆，我们可以再加入数字，如“red_car1”、“red_car2”。

后面讲函数时我也会说到，函数名也应该使用与函数作用相关的单词来命名。比如，用来移动物体的函数，我们使用“move”作为函数名，而苹果我们使用“apple”作为变量名。如此一来，“移动苹果”的代码就成了“move(apple)”——阅读代码就像阅读英文句子一样顺畅——无论是写代码还是读代码，这都是非常有帮助的。

记住，千万不要因为觉得输入麻烦就给变量一个毫无意义的名字。随着程序越来越复杂，我们可能要面对几十甚至几百个变量，到时候你根本就分不清“abc”代表什么，“t12”又代表什么——到那时你反复确认变量名的时间将远远大于你多敲几个字母的时间。同时，好的变量名也让他人更容易且更快速地理解你的代码。因此，一定要在一开始就养成好的命名习惯——这既是对自己的负责，也是对他人的负责。

好了，关于变量就讨论这么多。为了节省篇幅，在本节后续部分及下节课中，我将直接使用数值来绘制图形。但请记住，无论何时，你都可以在初始化部分定义一些全局变量，并在绘图时调用它们。

3. 画一个矩形 / 正方形

绘制矩形的命令格式和参数示意图如下：

第三个参数包含四个数字，前两个数字表示横纵坐标，第三个数字表示矩形的宽（即水平方向的长度），第四个数字表述矩形的高（即垂直方向的长度）。因此，如果你想在（300,250）的位置画一个宽200，高100，边框宽10的黄色矩形，可以用下面的程序：

运行程序，会得到如下显示：

与圆同理，边框宽度为0时绘制的是实心矩形。另外，如果你想画一个正方形，只要把宽和高设为相等的值就可以了。

本节课我讨论了圆和矩形的绘制方法，并介绍了变量和坐标系的相关知识及技巧。下一节课我们来看看如何用Python绘制直线与弧线。

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