Исследовательская работа на тему «Создание игры «Угадай число» на языке программирования Python»

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Стерлитамакский многопрофильный профессиональный колледж

ГАПОУ СМПК

Исследовательская работа

на тему

«Создание игры «Угадай число» на языке программирования Python»

Разработана студенткой

группы ПНК-40

Боровковой Марией Романовной

Руководитель:

Розинкина Елена Шамильевна

Стерлитамак 2020

Содержание

Введение…………………………………………………………………3

I Глава. Теоретические основы программирования на языке Python……………………………………………………………………………5

1.1. Сущность языка Python……………………………………………5

1.2. История и философия языка Python………………………………7

II Глава. Практическое применение языка программирования Python для создания игры «Угадай число»…………………………………………9

2.1. Архитектура игры «Угадай число»………………………………9

2.2. Поэтапное создание игры «Угадай число»…………………….11

Заключение……………………………………………………………13

Список литературы……………………………………………………14

Приложение

Введение

«Кто сам программирует свои компьютерные игры, тот наслаждается дважды» [1, с.3].

(Ж. Арсак)

В современном мире компьютер играет все большую роль в жизни людей. Одним из способов проведения досуга среди подростков и даже взрослых людей стали компьютерные игры. А распространение интернета и появление возможности скачать игры в глобальной сети сделало их ещё более популярными.

Разработчики компьютерных игр в последние годы особое внимание уделяют созданию таких программ, которые позволяли бы привлечь к участию в игре максимальное число людей со всех концов мира и сделать эту игру многоэтапной и растянутой во времени.

Я тоже увлекаюсь играми, но в последнее время меня заинтересовал именно процесс создания компьютерных игр. Было прочитано много интересной литературы, изучены алгоритмы создания игр.

Было также выяснено, что самым популярным и перспективным на данный момент является язык программирования Python. Поэтому игра в данной работе будет разработана с помощью этого языка.

Исходя из вышеизложенного, была определена тема исследования: «Создание игры «Угадай число» на языке программирования Python»

Цель исследования: разработка игры на языке программирования Python

Объект: язык программирования Python

Предмет: компьютерная игра «Угадай число»

Гипотеза: создать игру «Угадай число» на языке программирования Python несложно, если

- изучить особенности этого языка программирования;

- узнать основные алгоритмы, необходимые для правильной работы данной игры.

На основании цели и гипотезы были поставлены следующие задачи исследования:

- раскрыть сущность языка программирования Python

- изучить историю данного языка

- понять философию языка Python

- изучить алгоритмы создания игры «Угадай число»

- разработать эту игру в Python

Методы исследования: анализ печатных и электронных источников информации по данной теме; анализ алгоритмов Python; синтез выявленных алгоритмов в единую программу

I Глава. Теоретические основы программирования на языке Python

1.1. Сущность языка Python

Python (в русском языке распространено название пито́н) — высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций. Язык обладает чётким и последовательным синтаксисом, продуманной модульностью и масштабируемостью, благодаря чему исходный код написанных на Python программ легко читаем.

Python — активно развивающийся язык программирования, новые версии с добавлением и изменением языковых свойств выходят примерно раз в два с половиной года. Он находит применение во множестве сфер человеческой деятельности [2].

Python – не самый «молодой» язык программирования, но и не слишком старый. К моменту его создания уже существовали такие языки как «Паскаль» или «Си». А потому при создании «питона» авторы старались взять лучшее из различных платформ для разработчиков. Фактически Python представляет собой своеобразный «джем» удачных решений более чем из 8 различных языков.

Питон поддерживает практически все распространенные операционные системы. Он может прекрасно работать на карманных компьютерах, так и на больших серверах. В случае если платформа значительно устаревает, она исключается из поддержки ядра. К примеру, версии языка, начиная от 2.6, уже не работают с платформами Windows 95, 98 и ME. В случае необходимости можно воспользоваться более старыми версиями, отказавшись от применения современных инструментов языка. И тогда приложение будет работать, в том числе с этими ОС.

Python относится к наиболее востребованным и популярным языкам программирования, о чем свидетельствуют многочисленные рейтинги и анализ предложений на рынке разработки программных продуктов. Он достаточно прост, а потому изучение языка не займет слишком много времени [3].

При запуске Python появляется окно интерпретатора Python Shell. Оно переводит понятный человеку код в машинный язык, то есть в код, который может выполнить процессор устройства. Здесь находятся вкладки «Файл», «Редактировать», «Отлаживать», «Опции», «Окно», «Помощь». Для созданий программ необходимо зайти во вкладку «Файл» и создать новый файл. Перед нами откроется окно, в котором мы будем писать код. После написания программы она будет исполняться в Python Shell.

Для создания программ часто необходимы дополнительные функции. Для этого существуют специальные библиотеки. Библиотеки могут использоваться для создания оконных приложений с кнопками, картинками и так далее. Существуют специальные библиотеки для создания игр. Некоторые из них встроены в Python, некоторые нужно скачивать отдельно.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что Python ­– активно развивающийся и самый перспективный язык программирования, который поддерживает почти все операционные системы. Он простой и удобный в использовании.

1.2. История и философия языка Python

История языка программирования Python началась в конце 1980-х. Гвидо ван Россум задумал Python в 1980-х годах, а приступил к его созданию в декабре 1989 года в центре математики и информатики в Нидерландах. Язык Python был задуман как потомок языка программирования ABC, способный к обработке исключений и взаимодействию с операционной системой Амёба. Ван Россум является основным автором Python и продолжал выполнять центральную роль в принятии решений относительно развития языка вплоть до 12 июля 2018 года.

Название языка произошло вовсе не от названия семейства пресмыкающихся. Автор назвал язык в честь популярного британского комедийного телешоу 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона». Впрочем, всё равно название языка чаще связывают именно со змеёй, нежели с передачей – даже эмблема на сайте python.org (до выхода версии 2.5) изображают змеиные головы. Важная цель разработчиков Python — создавать его забавным для использования. Это отражено в его названии, которое пришло из Монти Пайтона. Также это отражено в иногда игривом подходе к обучающим программам и справочным материалам [2].

Разработчики языка Python придерживаются определённой философии программирования, называемой «The Zen of Python» («Дзен Пито́на», или «Дзен Па́йтона»). Её текст выдаётся интерпретатором Python по команде import this (работает один раз за сессию). Автором этой философии считается Тим Петерс (Tim Peters). По сути, это набор основных принципов, которые разработчики языка считают очень важными.

Текст философии:

- Красивое лучше, чем уродливое.

- Явное лучше, чем неявное.

- Простое лучше, чем сложное.

- Сложное лучше, чем запутанное.

- Плоское лучше, чем вложенное.

- Разреженное лучше, чем плотное.

- Читаемость имеет значение.

- Особые случаи не настолько особые, чтобы нарушать правила.

- При этом практичность важнее безупречности.

- Ошибки никогда не должны замалчиваться.

- Если не замалчиваются явно.

- Встретив двусмысленность, отбрось искушение угадать.

- Должен существовать один – и, желательно, только один – очевидный способ сделать это.

- Хотя он поначалу может быть и не очевиден, если вы не голландец.

- Сейчас лучше, чем никогда.

- Хотя никогда зачастую лучше, чем прямо сейчас.

- Если реализацию сложно объяснить – идея плоха.

- Если реализацию легко объяснить – идея, возможно, хороша.

- Пространства имён – отличная вещь! Давайте будем делать их больше! [5]

Можно сделать вывод, что язык Python появился относительно недавно. Разработчики «питона» подходят к его созданию с юмором для облегчения работы с языком. Изучив философию Python можно ещё раз убедиться в этом. По мнению его разработчиков, важно как можно больше упростить процесс программирования, сделать его доступным и понятным для каждого.

II Глава. Практическое применение языка программирования Python для создания игры «Угадай число»

2.1. Архитектура игры «Угадай число»

Прежде чем перейти к написанию игры, или же программы, необходимо тщательно продумать, из каких частей она будет состоять. Иначе говоря, разработать её архитектуру.

Архитектура программы – это описание компонентов программы.

Наша игра будет состоять из 3 блоков:

1. Приветствие. В этом блоке мы можем написать любое обращение к нашему игроку, описать правила игры.

2. Главный цикл игры – это цикл, в котором последовательно выполняются все действия алгоритма программы. Алгоритм игры «Угадай число» содержит следующие действия: компьютер загадывает случайное число и предлагает игроку угадать его. Игрок вводит предположительное число и нажимает «enter». Если записанное пользователем число больше или меньше загаданного, компьютер будет сообщать ему об этом. И так пока число не будет угадано.

3. Финальная надпись. Будет выводиться в случае, если игрок побеждает. Здесь также можно написать любое обращение: поздравить с победой, поблагодарить за прохождение игры и т.д.

Составляющие игры «Угадай число»:

1. Библиотека random, которая позволяет сгенерировать случайно число. Это встроенная библиотека, её не нужно дополнительно скачивать.

2. Переменные, предназначенные для хранения значений. С помощью переменных компьютер запоминает какие-либо данные, затем он сможет извлекать их из памяти и производить вычисления. Переменной можно дать любое название, состоящее из символов латинского алфавита и цифр.

3. Функция print. В переводе с английского «напечатать, вывести». Данная функция позволяет вывести на экран какое-либо предложение, символ, цифры и т.д.

4. Цикл while. С английского «пока». Выполняет блок команд до тех пор, пока истинно указанное условие.

5. Функция input. С английского «ввод». Позволяет пользователю ввести своё значение переменной.

6. Условие if. С английского «если». Если логическое высказывание истинно, то будет выполнена соответствующая команда.

7. Условие elif. Заменяет блоки else («иначе») и if и приобретает оба значения [4].

Таким образом, наша будущая программа состоит из 3 компонентов: приветствия, главного цикла и финальной надписи. Работа игры будет заключаться в том, что компьютер загадывает игроку случайное число, а он должен угадать его. Для создания игры потребуется библиотека random, переменные, функции print, input, цикл while, блоки if и elif.

2.2. Поэтапное создание игры «Угадай число»

Необходимые компоненты определены, осталось написать нашу игру. Для этого необходимо запустить Python и создать новый файл, алгоритм игр будет прописываться в открывшемся окне.

Для начала необходимо импортировать библиотеку random, или генератор случайных чисел. Это записывается самой первой строкой:

import random

Далее нам необходимо ввести переменную. Это и будет то самое случайное число, выбранное компьютером. Здесь же нужно задать диапазон, в котором должны находиться числа:

a = random.randint(1, 100)

Теперь необходимо задать ещё одну переменную – число, которое будет вводить игрок:

b = 0

Следующим действием прописывает приветствие, инструкцию для игрока. Оно может быть заключенным в кавычки или так:

print('Компьютер загадал число от 1 до 100, попробуйте его угадать!')

Теперь мы должны прописать цикл, главную часть, на которой основано действие игры. В скобках записывается условие: наш цикл будет исполняться до тех пор, пока b не равно а, то есть пока число, записанное игроком, не станет равно числу, загаданному компьютером. Знак не равно записывается как «!=»:

while (b!= a):

Цикл создан, теперь нужно дать игроку возможность ввести своё число, ту самую переменную b. Для этого существует команда input, о которой говорилось ранее. Также нужно будет указать тип числа, оно должно быть целым, или integer (записывается «int») и обращение к игроку:

b = int(input('Введите своё число: '))

Теперь нужно задать необходимые условия с помощью if и elif. Если число, введенное игроком больше загаданного число, он увидит надпись «Ваше число больше задуманного. Попробуйте снова». Иначе, если число меньше загаданного и при этом оно не равно загаданному, появится надпись «Ваше число больше задуманного. Попробуйте снова»:

if (b a):

print('Ваше число больше загаданного. Попробуйте снова: ')

elif (b != a):

print('Ваше число меньше задуманного. Попробуйте снова: ')

Все условия введены, осталось поздравить игрока с победой. В случае, когда цикл while закончен (то есть введенное число стало равно загаданному), игрок увидеть наше поздравление:

print('Поздравляем с победой!')

Чтобы запустить игру, необходимо нажать «run».

Таким образом, мы написали алгоритм нашей игры, опираясь на составленную ранее архитектуру. Полный алгоритм находится в приложении (см. Приложение № 1). Результат работы игры также можно увидеть в приложении (см. Приложение № 2).

Заключение

Python – активно развивающийся и самый перспективный язык программирования, который поддерживает почти все операционные системы. Он простой и удобный в использовании.

Появился Python относительно недавно. Разработчики «питона» подходят к его созданию с юмором для облегчения работы с языком. Изучив философию Python можно ещё раз убедиться в этом. По мнению его разработчиков, важно как можно больше упростить процесс программирования, сделать его доступным и понятным для каждого.

Изучив Python и его принципы, мы разработали архитектуру игры «Угадай число». Наша будущая программа состоит из 3 компонентов: приветствия, главного цикла и финальной надписи. Работа игры будет заключаться в том, что компьютер загадывает игроку случайное число, а он должен угадать его. Для создания игры нам потребуется библиотека random, переменные, функции print, input, цикл while, блоки if и elif.

Продумав архитектуру игры и обозначив необходимые для её работы компоненты, мы написали алгоритм нашей игры.

Таким образом, мы изучили язык программирования Python и смогли написать простую игру на этом языке. Было очень интересно и увлекательно изучать историю и философию Python и создавать собственную игру.

Список литературы

1. Арсак Ж. Программирование игр и головоломок / Ж. Арсак. – Наука, 1990. – 76с.

2. Википедия: Python. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org

3. Tech: Python – краткий обзор языка и его назначения. – Режим доступа: https://techrocks.ru

4. Трофимов В. Программирования игр, создание с нуля / В. Трофимов. – 2020. [Электронная книга]

5. Яндекс Дзен: Дзен питона. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru

Приложение № 1

Код игры «Угадай число»

Приложение № 2

Результат работы игры «Угадай число»