[파이썬 간단한 게임 만들기] 2. 스네이크 게임

유치한 게임에 오신 것을 환영합니다.

이번에는 스네이크 게임을 만들어 보겠습니다.

아래와 같은 순서로 배워보겠습니다.

 

1. 목표

2. 사전 준비

3. 소스 코드 (전체)

4. 사전 지식

5. 구현 순서

6. 정리

ㅁ 참고

 

---

1. 목표

이번 장에서는  1. 기본기 쌓기를 활용하여 실제 플레이가 가능한 게임을 만들어 보도록 하겠습니다.

 

이번에 만들 게임은 스네이크 게임입니다. 스네이크 게임의 규칙은 다음과 같습니다.

화면에 랜덤으로 사과가 생성되고 뱀이 사과를 먹으면 성장합니다.  뱀의 머리가 자신의 몸통에 닿게 되면 게임은 종료됩니다.

사과를 최대한 많이 먹어 몸통을 늘리는 것이 게임의 목표입니다.

 

[그림 1] 스네이크게임 (출처-google)

 

PyGame을 활용하여 이 스네이크 게임을 구현하고, 캐릭터를 제어하고 여러 상태변화에 대한 이벤트 처리까지 배워보도록 하겠습니다.

 

 

2. 사전 준비

2-1) 파이썬 문법 이해

1. Class 이해 2. list 다루기 > list append > list의 덧셈 연산

2-2) 파이썬 게임 기본 구조 준비 (흰색 게임판 그리기)

import pygame # 1. pygame 선언
 
pygame.init() # 2. pygame 초기화
 
# 3. pygame에 사용되는 전역변수 선언
WHITE = (255,255,255)
size = [400,300]
screen = pygame.display.set_mode(size)
 
done= False
clock= pygame.time.Clock()
 
# 4. pygame 무한루프
def runGame():
    global done
    while not done:
        clock.tick(10)
       screen.fill(WHITE) pygame.display.update()
 
runGame()
pygame.quit()

3. 소스 코드 (전체)

파일명 : snake.py

drive.google.com/drive/folders/1P7-ibtlJKUEet1lbqkSAg7N8RyxOza_o?usp=sharing

ai-creator 공유폴더(유치한게임) - Google Drive

 

4. 사전 지식

1) 스네이크 게임에 필요한 요소 정의

스네이크 게임에는 세 가지가 필요합니다.

- 게임판

- 뱀

- 사과 

간단한 구현을 위해 뱀과 사과는 정사각형 도형을 통해 구현하고, 각각의 요소는 Class를 통해 모델을 정의를 하겠습니다.

 

class Snake:
    """뱀 클래스"""
    pass
 
class Apple:
    """사과 클래스"""
    pass

5. 구현 순서

구현 순서는 다음과 같습니다.

Step1	뱀 움직이기(키보드 이벤트 처리, 자동 이동)
Step2	클래스 별 이벤트 처리(뱀, 사과)
Step3	뱀이 사과를 먹을 때 이벤트 처리
Step4	뱀 충돌 처리

 

Step1) 뱀 움직이기(키보드 이벤트 처리, 자동 이동)

먼저 게임판에서 뱀을 조종하도록 해보겠습니다.

- 키보드 방향키를 통해 뱀의 이동방향을 제어하고,

- 일정 시간이 지날 때마다 뱀은 진행방향으로 자동으로 이동하도록 설정

해보겠습니다. 

import pygame # 1. pygame 선언

pygame.init() # 2. pygame 초기화

# 3. pygame에 사용되는 전역변수 선언
WHITE = (255,255,255)
RED = (255,0,0)
GREEN = (0,255,0)
size = [400,400]
screen = pygame.display.set_mode(size)

done= False
clock= pygame.time.Clock()

block_position = [0, 0] # (y,x)

def draw_block(screen, color, position):
    block = pygame.Rect((position[0] * 20, position[1] * 20),
                        (20, 20))
    pygame.draw.rect(screen, color, block)

# 4. pygame 무한루프
def runGame():
    global done

    while not done:
        clock.tick(10)
        screen.fill(WHITE)

        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                done=True
            if event.type == pygame.KEYDOWN:
                if event.key == pygame.K_UP:       
                    block_position[1] -= 1         # 블록의 y 좌표를 1 뺀다
                elif event.key == pygame.K_DOWN:   
                    block_position[1] += 1         # 블록의 y 좌표를 1 더한다
                elif event.key == pygame.K_LEFT:   
                    block_position[0] -= 1         # 블록의 x 좌표를 1 뺀다
                elif event.key == pygame.K_RIGHT:  
                    block_position[0] += 1         # 블록의 x 좌표를 1 더한다

        draw_block(screen, GREEN, block_position)
        pygame.display.update()

runGame()
pygame.quit()

15 번 라인은 움직일 뱀의 위치를 지정하는 변수입니다. 첫 시작은 (0,0)에서 시작됩니다.

33~41번 라인은 키보드 입력 이벤트를 처리하는 코드입니다. 이전 장에서 키보드 상하에 대한 이벤트 처리를 구성한 것에서 좌, 우 입력에 대한 처리를 추가하여 키보드 방향키에 대한 모든 이벤트 처리를 작성합니다.

43,44번 라인을 통해서 이벤트 처리를 통해 변경한 뱀(블록)의 위치 재설정 해줍니다.

 

[그림 3] 키보드를 통한 뱀 제어

 

다음으로 키보드가 이동한 방향으로 시간에 따라 자동으로 이동하도록 처리하겠습니다.

시간과 관련된 라이브러리를 선언합니다. 

import pygame # 1. pygame 선언
from datetime import datetime
from datetime import timedelta

... 상단 코드 생략(색 정의, 스크린 설정 등) 

block_position = [0, 0] # (y,x)
last_moved_time = datetime.now()
moving_direction = '' #East, West, South, North

def draw_block(screen, color, position):
    block = pygame.Rect((position[0] * 20, position[1] * 20),
                        (20, 20))
    pygame.draw.rect(screen, color, block)

# 4. pygame 무한루프
def runGame():
    global done, last_moved_time, moving_direction

    while not done:
        clock.tick(10)
        screen.fill(WHITE)

        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                done=True
            if event.type == pygame.KEYDOWN:
                if event.key == pygame.K_UP:       
                    block_position[1] -= 1         # 블록의 y 좌표를 1 뺀다
                    moving_direction = 'N'
                    last_moved_time = datetime.now()
                elif event.key == pygame.K_DOWN:   
                    block_position[1] += 1         # 블록의 y 좌표를 1 더한다
                    moving_direction = 'S'
                    last_moved_time = datetime.now()
                elif event.key == pygame.K_LEFT:   
                    block_position[0] -= 1         # 블록의 x 좌표를 1 뺀다
                    moving_direction = 'W'
                    last_moved_time = datetime.now()
                elif event.key == pygame.K_RIGHT:  
                    block_position[0] += 1         # 블록의 x 좌표를 1 더한다
                    moving_direction = 'E'
                    last_moved_time = datetime.now()

        if timedelta(seconds=0.5) <= datetime.now() - last_moved_time:
            if moving_direction == 'N':   
               block_position[1] -= 1       
            elif moving_direction == 'S':  
               block_position[1] += 1
            elif moving_direction == 'W':
               block_position[0] -= 1
            elif moving_direction == 'E':
               block_position[0] += 1
            last_moved_time = datetime.now()

        draw_block(screen, GREEN, block_position)
        pygame.display.update()

runGame()
pygame.quit()
​

 

8번 라인은 시간 경과에 따라 뱀을 이동하기 위해 필요한 시간 변수입니다.

9번 라인은 자동으로 움직일 방향을 담을 변수입니다. 이전 키보드 방향을 저장하여 시간에 따라 직전에 이동한 방향으로 이동할 수 있도록 합니다.

 

30,31번 라인은 기존의 키보드 이벤트 처리에서 9번 라인의 변수에 현재 이동 방향을 알 수 있도록 변수값을 설정해주며, 시간 값을 리셋하여 키보드 입력 시 새롭게 시간을 검증하도록 합니다. 해당 부분에 대해서는 하단에서 자세히 설명하도록 하겠습니다.

 

45~54번 라인은 위에서 설정된 '시간'과 '방향'을 기반으로 자동 이동을 검증하고 수행하는 부분입니다. 먼저 45번 라인에서 'datetime.now() - last_moved_time'을 통해 현재 시간을 기준으로 경과된 시간을 계산하여 해당 시간이 0.5초 이상이면 자동 이동을 수행합니다. 즉, 뱀은 0.5초마다 진행방향으로 자동으로 이동한다는 의미입니다.

다음 라인부터는 해당 방향을 각각 검증하여(N, S, W, E) 방향 값에 맞추어 뱀의 위치를 수정해주도록 합니다.

 

Step2) 클래스 별 이벤트 처리(뱀, 사과)

 

이번에는 앞서 준비한 클래스(뱀, 사과)에 대한 액션을 정의하고 해당 이벤트를 처리하겠습니다.

 

먼저 뱀은 다음과 같은 동작을 가집니다.

- 움직이기

- 꼬리가 따라 이동

- 스크린에 출력

 

다음으로 사과는 다음과 같은 동작을 가집니다.

- 스크린에 출력

 

먼저, 뱀이 이동하는 로직에 대해 설명드리겠습니다. 일반적으로 스네이크 게임에서 뱀은 자신이 이동했던 위치를 따라 몸통부터 꼬리까지 따라 움직이게 되어 있습니다.

 

[그림 4] 뱀 이동

 

이를 쉽게 구현하는 방법은 초당 뱀이 이동하는 방식을 '턴'으로 이해하면 쉽습니다. 뱀의 머리가 진행 방향으로 이동하게 되면 머리가 앞으로 나가는 것이 아니라 뱀의 꼬리가 머리가 이동할 위치로 가면 자연스럽게 턴마다 뱀이 이동하는 것처럼 보일 수 있습니다.

 

[그림 5] 뱀 이동 이해

 

이를 기반으로 각 클래스(뱀, 사과)별 기능과 이벤트 처리를 작성하면 다음과 같습니다.

 

import pygame # 1. pygame 선언
from datetime import datetime
from datetime import timedelta
 
pygame.init() # 2. pygame 초기화
 
# 3. pygame에 사용되는 전역변수 선언
WHITE = (255,255,255)
RED = (255,0,0)
GREEN = (0,255,0)
size = [400,400]
screen = pygame.display.set_mode(size)
 
done= False
clock= pygame.time.Clock()
last_moved_time = datetime.now()
 
KEY_DIRECTION = {
    pygame.K_UP: 'N',
    pygame.K_DOWN: 'S',
    pygame.K_LEFT: 'W',
    pygame.K_RIGHT: 'E',
}
 
def draw_block(screen, color, position):
    block = pygame.Rect((position[0] * 20, position[1] * 20),
                        (20, 20))
    pygame.draw.rect(screen, color, block)
 
class Snake:
    def __init__(self):
        self.positions = [(2,0),(1, 0),(0,0)]  # 뱀의 위치, (2,0이 머리)
        self.direction = ''
 
    def draw(self):
        for position in self.positions: 
            draw_block(screen, GREEN, position)
 
    def move(self):
        head_position = self.positions[0]
        y, x = head_position
        if self.direction == 'N':
            self.positions = [(y - 1, x)] + self.positions[:-1]
        elif self.direction == 'S':
            self.positions = [(y + 1, x)] + self.positions[:-1]
        elif self.direction == 'W':
            self.positions = [(y, x - 1)] + self.positions[:-1]
        elif self.direction == 'E':
            self.positions = [(y, x + 1)] + self.positions[:-1]
 
 
class Apple:
    def __init__(self, position=(5, 5)):
        self.position = position
 
    def draw(self):
        draw_block(screen, RED, self.position)
 
# 4. pygame 무한루프
def runGame():
    global done, last_moved_time
    #게임 시작 시, 뱀과 사과를 초기화
    snake = Snake() 
    apple = Apple()
 
    while not done:
        clock.tick(10)
        screen.fill(WHITE)
 
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                done=True
            if event.type == pygame.KEYDOWN:
                if event.key in KEY_DIRECTION:
                    snake.direction = KEY_DIRECTION[event.key]
 
        if timedelta(seconds=0.5) <= datetime.now() - last_moved_time:
            snake.move()
 
        snake.draw()
        apple.draw()
        pygame.display.update()
 
runGame()
pygame.quit()

Step3) 뱀이 사과를 먹을 때 이벤트 처리

먼저 뱀이 사과를 먹었을 때 발생할 수 있는 이벤트는 2가지입니다. 

1. 뱀의 길이가 증가한다.(+1)

2. 기존 사과가 사라지며 새로운 사과가 생긴다.

 

그렇다면 먼저 뱀이 사과에 닿은 것을 확인하는 것이 필요합니다. 이를 코드로 작성하면 다음과 같습니다.

if snake.positions[0] == apple.position:
    snake.grow()    
    apple.position = (random.randint(0, 19), random.randint(0, 19))

 

뱀의 머리 부분과 사과의 위치 값이 동일 할 때 ,

따라서 뱀(Snake) 클래스에 뱀의 길이를 늘려주는 grow() 함수를 호출하고, 사과의 위치가 바뀌도록 합니다

 

Snake 클래스는 grow()함수를 정의하면 되겠죠?

class Snake:
    (...)
    def grow(self):
    	tail_position = self.positions[-1] # [(2,0),(1, 0),(0,0)] 라면, (0, 0)를 의미함
        x, y = tail_position
        if self.direction == 'N':
            # positions.append()는 추가하는 값이 뒤에 추가된다.
            # positions가 [(2, 0), (1, 0), (0, 0)] 라면, positions.append((10, 20))의 결과는 [(2, 0), (1, 0), (0, 0), (10, 20)]이 된다.
            self.positions.append((x, y - 1)) 
        elif self.direction == 'S':
            self.positions.append((x, y + 1))
        elif self.direction == 'W':
            self.positions.append((x - 1, y))
        elif self.direction == 'C':
            self.positions.append((x + 1, y))    

 

위와 같이 Snake 클래스에 grow() 함수를 추가하여 진행 방향에 따라 뱀의 위치를 담고 있는 postions 리스트에 새로운 위치 값을 추가합니다.

다음으로 사과를 새롭게 생성할 수 있도록 앞서 작성한 코드를 수정합니다.

random.randint()를 활용하여 랜덤한 정수값을 x, y좌표로 설정하여 뱀이 사과를 먹게 되면 사과의 위치가 바뀌며 마치 새롭게 생성되도록 추가합니다.

 

Step4) 뱀 충돌 처리

마지막으로 게임의 종료인 뱀의 머리가 자신의 몸통과 충돌했을 때의 처리를 추가하도록 하겠습니다.

충돌 처리는 앞서 작성한 것보다 매우 간단하게 구현할 수 있습니다. 뱀의 머리 위치와 뱀의 위치가 포함된 positions의 리스트의 값 중 일치하는 좌표가 있으면 게임을 종료시키도록 합니다.

 

if self.snake.positions[0] in self.snake.positions[1:]:
    done = True

 

6. 정리

이번 장에서는 앞서 배운 pygame의 기본 구조와 게임 루프, 이벤트 처리를 기반으로 스네이크 게임을 구현해보았습니다. 먼저, 게임에 필요한 요소 정의를 하고 물체를 화면에 출력할 수 있도록 사전학습을 한 뒤 진행을 했으며, Step 1) 뱀 움직이기 -> 키보드 이벤트 처리, 자동 이동(시간의 흐름에 따라 변화) Step2) 클래스 별 이벤트 처리 -> 뱀, 사과 클래스 및 메서드 정의, 클래스별 이벤트 처리 Step 3) 뱀이 사과를 먹을 때 이벤트 처리 -> 게임에서 발생할 수 있는 변수 상황 처리, random 패키지를 활용한 이벤트 처리 Step 4) 벰 충돌 처리 -> 게임 종료 액션을 배웠습니다.

 

이번 장에는 pygame과 클래스를 함께 사용하며 여러 상황에 맞는 이벤트 처리를 주로 다뤘습니다. 이를 통해 조금 더 색다른 게임을 만들어 보세요.

 

7. 확장하기

뱀의 충돌 처리를 추가해보세요. 양쪽 벽에 부딪히면 게임이 끝나도록 말이죠.

단계가 올라감에 따라, 사과의 수를 늘려보면 어떨까요?

 

ㅁ 참고

시소소프트웨어공작소

 

 

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