图形界面应用案例——关灯游戏（以及扩展）（python）

7.8 图形界面应用案例——关灯游戏

题目：

[案例]游戏初步——关灯游戏。

关灯游戏是很有意思的益智游戏，玩家通过单击关掉(或打开)一盏灯。如果关(掉（或打开)一个电灯，其周围(上下左右)的电灯也会触及开关，成功地关掉所有电灯即可过关。

图7-43 关灯游戏运行效果
分析:游戏中采用二维列表存储灯的状态，'you'表示电灯亮(黄色的圆)，'wu'表示电灯关掉(背景色的圆)。在Canvas画布单击事件中，获取鼠标单击位置从而换算成棋盘位(x1,y1),并处理四周灯的状态转换。
案例代码:

from tkinter import *
from tkinter import messagebox
root = Tk()
l= [['wu', 'wu', 'you', 'you', 'you'] ,
    ['wu', 'you', 'wu', 'wu', 'wu'],
    ['wu', 'wu', 'wu', 'wu', 'wu'],
    ['wu', 'wu', 'wu', 'you', 'wu'],
    ['you', 'you', 'you', 'wu', 'wu']]
#绘制灯的状态情况图
def huaqi():
    for i in range (0,5):
        for u in range (0,5):
            if l[i][u]=='you':
                cv.create_oval(i * 40 + 10,u * 40 + 10,(i+1)* 40+10,(u+1)*40 + 10,outline='white', fill='yellow', width=2)#亮灯
            else:
                cv.create_oval(i*40 + 10,u*40 +10,(i+1) *40+10,(u+1)*40 + 10,outline='white', fill='white', width=2)	#灭灯
#反转(x1,yl)处灯的状态
def reserve(x1,y1):
    if l[x1][y1] =='wu':
        l[x1][y1]='you'
    else:
        l[x1][y1] = 'wu'
#单击事件函数
def luozi(event):
    x1 = (event.x - 10) // 40
    y1 = (event.y - 10) // 40
    print(x1, y1)
    reserve(x1, y1)  # 翻转(x1,y1)处灯的状态
    # 以下翻转(x1,yI)周围的灯的状态#左侧灯的状态反转
    if x1 !=0:
        reserve(x1 - 1, y1)
    # 右侧灯的状态反转
    if x1!=4:
        reserve(x1 + 1, y1)
    # 上侧灯的状态反转
    if y1!=0:
        reserve(x1, y1 - 1)
    # 下侧灯的状态反转
    if y1!=4:
        reserve(x1, y1 + 1)
        huaqi()
# 主程序
cv = Canvas(root, bg='white', width=210, height=210)
for i in range(0, 6):  # 绘制网格线
    cv.create_line(10, 10 + 1 * 40,210, 10 + i * 40, arrow = 'none')
    cv.create_line(10 + i * 40,10,10 + 1 * 40, 210, arrow = 'none' )
huaqi()  # 绘制灯的状态情况图
p = 0
for i in range(0, 5):
    for u in l[i]:
        if u == 'wu':
            p= p + 1
if p == 25:
    messagebox.showinfo('win', '你过关了')  # 显示赢信息的消息窗口
cv.bind('<Button-1>', luozi)
cv.pack()
root.mainloop ()

这段代码是一个基于Tkinter库的灯泡游戏。游戏界面是一个5x5的网格，每个网格代表一个灯泡。初始状态下，所有的灯泡都是灭的（白色）。玩家的目标是通过点击灯泡，将所有的灯泡都点亮（黄色）。

代码中的主要函数和操作包括：

1. `huaqi()`函数：根据灯泡的状态情况，绘制灯泡的图形。如果灯泡是亮的，则绘制一个黄色的圆形；如果灯泡是灭的，则绘制一个白色的圆形。

2. `reserve(x1, y1)`函数：根据给定的坐标`(x1, y1)`，反转该位置的灯泡的状态。如果灯泡是亮的，则变为灭的；如果灯泡是灭的，则变为亮的。

3. `luozi(event)`函数：处理鼠标点击事件。根据点击的位置，确定对应的灯泡，并进行状态反转。同时，还会反转该灯泡周围的灯泡状态。

4. 主程序部分：创建一个画布（Canvas）对象，并设置背景色为白色。然后，使用循环绘制网格线。接着，调用`huaqi()`函数绘制灯泡的初始状态。最后，绑定鼠标左键点击事件到`luozi()`函数，并将画布显示在窗口中。

在游戏过程中，玩家通过点击灯泡来改变它的状态，并且反转周围灯泡的状态。当所有的灯泡都点亮时，会弹出一个消息窗口显示玩家胜利的信息。

注（Tkinter库）：

Tkinter是Python的标准图形用户界面（GUI）工具包，它提供了创建和管理GUI应用程序所需的组件和功能。Tkinter是基于Tcl/Tk工具包的Python接口，Tcl是一种脚本语言，而Tk是一个用于创建图形用户界面的工具包。

Tkinter库包含了许多常用的GUI组件，比如按钮、标签、文本框、复选框、单选按钮、菜单等，同时也支持布局管理器来帮助开发者设计和布局界面。开发者可以使用Tkinter来创建各种类型的应用程序，从简单的工具到复杂的桌面应用程序都可以使用Tkinter来实现。

Tkinter的优点包括：

1. **易于学习和使用**：Tkinter是Python的标准库，因此无需额外安装即可使用。它的接口简单直观，适合初学者入门。

2. **跨平台性**：Tkinter可以在多个平台上运行，包括Windows、Linux和Mac OS等。

3. **丰富的组件**：Tkinter提供了丰富的GUI组件，可以满足大部分应用程序的需求。

4. **灵活性**：Tkinter支持自定义组件和样式，开发者可以根据自己的需求进行定制。

总之，Tkinter是一个功能强大且易于使用的GUI工具包，适合用于开发Python图形界面应用程序。

扩展题目：

题目要求：

请完成《7.8关灯游戏》（课本p.170），并完成以下扩展内容:

扩展内容：

1. 请设计并实现界面功能，允许玩家选择初始地图的大小，分别为:小(5x5)，中(8x8)，大(12x10)，玩家选择之后立即刷新窗口界面并重设地图

2. 请设计并实现界面功能，允许玩家选择游戏难度，分别为：

容易：一开始有20%的格子状态为翻转状态

中等：一开始有40%的格子状态为翻转状态

困难：一开始有60%的格子状态为翻转状态

3. 游戏开始之前，提示玩家输入唯一的用户名，用于保留该玩家的闯关记录

4. 按照玩家选择的地图大小和难度开始游戏，游戏过程中记录玩家闯关的总时间以及翻转次数（即开关灯的次数）

5. 玩家通关成功后，保存相关信息到数据库，表结构可以自定，但应当至少包含以下信息：

- 玩家选择的地图大小

- 玩家选择的难度

- 玩家通关的日期时间

- 玩家通关所用的总时间

- 玩家通关所用的总点击次数

6. 设计窗口界面，显示通关排行榜，具体说明如下：

- 根据不同地图大小以及不同难度显示各自排名，例如：大地图中等难度与中地图困难难度的排名是分开的

- 可以选择显示总排名（所有玩家的记录）与个人排名（玩家自己的所有记录）

- 可以选择根据通关时间排名，以及根据点击次数排名，两个排名都是按从小到大排列

扩展完第一个功能的代码

（1. 请设计并实现界面功能，允许玩家选择初始地图的大小，分别为:小(5x5)，中(8x8)，大(12x10)，玩家选择之后立即刷新窗口界面并重设地图）：

from tkinter import *
from tkinter import messagebox
import random

class LightsOutGame:
    def __init__(self, master=None, size=5):
        self.master = master
        self.size = size
        self.lights = [['wu' for _ in range(size)] for _ in range(size)]
        self.create_widgets()
        self.random_open_lights()  # 随机打开一些灯

    def create_widgets(self):
        self.cv = Canvas(self.master, bg='white', width=self.size*40+10, height=self.size*40+10)
        self.cv.pack()

        self.draw_grid()  # 绘制网格
        self.huaqi()  # 绘制灯的状态情况图

        self.cv.bind('<Button-1>', self.luozi)

    def draw_grid(self):
        self.cv.delete("grid")  # 清除之前的网格

        for i in range(self.size+1):  # 绘制网格线
            self.cv.create_line(10, 10 + i * 40, 10 + self.size * 40, 10 + i * 40, arrow='none', tags="grid")
            self.cv.create_line(10 + i * 40, 10, 10 + i * 40, 10 + self.size * 40, arrow='none', tags="grid")

    def huaqi(self):
        self.cv.delete("lights")  # 清除之前的灯

        for i in range(self.size):
            for u in range(self.size):
                if self.lights[i][u] == 'you':
                    self.cv.create_oval(i * 40 + 10, u * 40 + 10, (i + 1) * 40 + 10, (u + 1) * 40 + 10,
                                        outline='white', fill='yellow', width=2, tags="lights")  # 亮灯
                else:
                    self.cv.create_oval(i * 40 + 10, u * 40 + 10, (i + 1) * 40 + 10, (u + 1) * 40 + 10,
                                        outline='white', fill='white', width=2, tags="lights")  # 灭灯

    def reserve(self, x1, y1):
        if self.lights[x1][y1] == 'wu':
            self.lights[x1][y1] = 'you'
        else:
            self.lights[x1][y1] = 'wu'

    def luozi(self, event):
        x1 = (event.x - 10) // 40
        y1 = (event.y - 10) // 40
        print(x1, y1)
        self.reserve(x1, y1)  # 翻转(x1,y1)处灯的状态
        # 以下翻转(x1,yI)周围的灯的状态#左侧灯的状态反转
        if x1 != 0:
            self.reserve(x1 - 1, y1)
        # 右侧灯的状态反转
        if x1 != self.size - 1:
            self.reserve(x1 + 1, y1)
        # 上侧灯的状态反转
        if y1 != 0:
            self.reserve(x1, y1 - 1)
        # 下侧灯的状态反转
        if y1 != self.size - 1:
            self.reserve(x1, y1 + 1)
        self.huaqi()

    def random_open_lights(self):
        num_of_lights = random.randint(1, self.size*self.size)  # 随机选择要打开的灯的数量
        positions = random.sample(range(self.size*self.size), num_of_lights)  # 随机选择要打开的灯的位置

        for pos in positions:
            x = pos // self.size
            y = pos % self.size
            self.reserve(x, y)

def reset_game(size):
    game.size = size
    game.lights = [['wu' for _ in range(size)] for _ in range(size)]
    game.cv.config(width=size*40+10, height=size*40+10)
    game.draw_grid()
    game.random_open_lights()
    game.huaqi()

def on_small():
    reset_game(5)

def on_medium():
    reset_game(8)

def on_large():
    reset_game(12)

root = Tk()
game = LightsOutGame(root)

menu_frame = Frame(root)
menu_frame.pack()

small_button = Button(menu_frame, text="小", command=on_small)
small_button.pack(side=LEFT)

medium_button = Button(menu_frame, text="中", command=on_medium)
medium_button.pack(side=LEFT)

large_button = Button(menu_frame, text="大", command=on_large)
large_button.pack(side=LEFT)

root.mainloop()

扩展完功能二的代码：

请设计并实现界面功能，允许玩家选择游戏难度，分别为：

容易：一开始有20%的格子状态为翻转状态

中等：一开始有40%的格子状态为翻转状态

困难：一开始有60%的格子状态为翻转状态

from tkinter import *
from tkinter import messagebox
import random

class LightsOutGame:
    def __init__(self, master=None, size=5, difficulty='medium'):
        self.master = master
        self.size = size
        self.lights = [['wu' for _ in range(size)] for _ in range(size)]
        self.create_widgets()
        self.random_open_lights(difficulty)  # 随机打开一些灯

    def create_widgets(self):
        self.cv = Canvas(self.master, bg='white', width=self.size*40+10, height=self.size*40+10)
        self.cv.pack()

        self.draw_grid()  # 绘制网格
        self.huaqi()  # 绘制灯的状态情况图

        self.cv.bind('<Button-1>', self.luozi)

    def draw_grid(self):
        self.cv.delete("grid")  # 清除之前的网格

        for i in range(self.size+1):  # 绘制网格线
            self.cv.create_line(10, 10 + i * 40, 10 + self.size * 40, 10 + i * 40, arrow='none', tags="grid")
            self.cv.create_line(10 + i * 40, 10, 10 + i * 40, 10 + self.size * 40, arrow='none', tags="grid")

    def huaqi(self):
        self.cv.delete("lights")  # 清除之前的灯

        for i in range(self.size):
            for u in range(self.size):
                if self.lights[i][u] == 'you':
                    self.cv.create_oval(i * 40 + 10, u * 40 + 10, (i + 1) * 40 + 10, (u + 1) * 40 + 10,
                                        outline='white', fill='yellow', width=2, tags="lights")  # 亮灯
                else:
                    self.cv.create_oval(i * 40 + 10, u * 40 + 10, (i + 1) * 40 + 10, (u + 1) * 40 + 10,
                                        outline='white', fill='white', width=2, tags="lights")  # 灭灯

    def reserve(self, x1, y1):
        if self.lights[x1][y1] == 'wu':
            self.lights[x1][y1] = 'you'
        else:
            self.lights[x1][y1] = 'wu'

    def luozi(self, event):
        x1 = (event.x - 10) // 40
        y1 = (event.y - 10) // 40
        print(x1, y1)
        self.reserve(x1, y1)  # 翻转(x1,y1)处灯的状态