「跟著黑蛋用天文資料創作數位體驗」用pygame及NASA系外行星資料庫的資料創作密室逃脫遊戲(3)：系外行星資料表載入功能

天文 python pygame 遊戲開發

astrobackhacker 2023-12-13 20:36:24 ‧ 689 瀏覽

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任職於「天文數智」的黑蛋在公司部落格發表完「跟著黑蛋用Streamlit速成天文資料分析Web App」系列文章後，收到PM貳婰舞指派的新任務：「我們的老闆，來自喵星的『月影』，發現之前的文章內容對於不懂資料分析的大眾還是有點距離，因此想啟動一個新專案『天文的資料再創作』，希望我們能利用天文資料製作出有趣體驗的應用程式，例如遊戲、網頁、手機app…等等。」於是，黑蛋與他的AI協作夥伴，i蟒，展開新的旅程。

「我們已經用pygame製作出遊戲開始畫面及密室場景畫面。」黑蛋將i蟒從吟遊詩人催眠回製作密室逃脫遊戲的專家，繼續與它協作遊戲。「接下來，請你引導我開發讓玩家等待系外行星資料表載入的畫面，我的需求是當玩家點擊『進入密室』按鈕後，先不要顯示密室場景畫面，而是顯示正在載入資料訊息的畫面，這過程要去取得NASA Exoplanet Archive提供的系外行星資料表，包含系外行星名稱以及它們離地球的距離，若有Python套件可以取得這些資訊，請使用。當成功取得資料表後再顯示密室畫面，而且這個資料表要能在密室畫面中使用，例如從中隨機選一個系外行星名稱，填入原本畫面底下的訊息中，改成『要逃出這個密室，你需要解開…這個系外行星與你的距離』，其中的…為系外行星名稱。請先解說這些功能的開發步驟，不要提供程式碼。」

i蟒邊發出語音邊將文字顯示在螢幕上：「我好睏，先讓我載入一杯咖啡提提神，請稍後……好了，我來根據你的需求列出開發步驟：

新增一個函式display_loading_page()，用於顯示『正在載入系外行星資料...』訊息的畫面。
新增一個函式load_exoplanet_data()，其中會用astroquery套件來取得NASA Exoplanet Archive提供的系外行星資料表，並只取出『系外行星名稱』和『離地球的距離』兩個欄位。
使用多執行緒來載入資料：在遊戲主循環中，當玩家點擊『進入密室』按鈕後，用threading套件建立一個新的執行緒來執行load_exoplanet_data()函式，以便確保在新的執行緒中載入資料的同時，遊戲主循環仍然能夠運行。
修改遊戲狀態邏輯：在主循環中，增加一個新的遊戲狀態『loading』，在此狀態下會呼叫display_loading_page()函式來顯示資料載入畫面，並檢查載入資料的執行緒是否已完成。
處理資料載入後的狀態轉換及：當資料載入完成後，將遊戲狀態從『loading』改變到『room』。然後透過全域變數將載入的系外行星資料傳遞給密室畫面，並且從中隨機取出一個系外行星名稱。
在display_room_page()函式中新增planet_name參數，用來接收並顯示隨機取出的系外行星名稱。」

「讚唷，請你接著依照這些步驟擴充原本的程式碼。」黑蛋指示道。

「耶，我好棒。我將會在螢幕上顯示修改過的程式碼，以及程式執行後呈現的畫面。另外，當玩家點擊『查看系外行星列表』按鈕後，也會在終端機印出系外行星列表。」

import random
import threading

import pygame
from astroquery.ipac.nexsci.nasa_exoplanet_archive import NasaExoplanetArchive


# 初始化pygame
pygame.init()

# 設定視窗的大小及標題
width, height = 1024, 768
screen = pygame.display.set_mode((width, height))
pygame.display.set_caption('逃出天文鎖-系外行星與你的距離')

# 設定顏色
WHITE = '#FFFFFF'
GOLD = '#FFD700'
BLACK = '#000000'
DARK_RED = '#8B0000'

# 設定遊戲首頁及密室的背景圖片
background_menu = pygame.image.load('./assets/background_menu.jpg')
background_menu = pygame.transform.scale(background_menu, (width, height))
background_room = pygame.image.load('./assets/background_room.jpg')
background_room = pygame.transform.scale(background_room, (width, height))

# 設定字型
font_path = './assets/NotoSansTC-Black.ttf'
title_font = pygame.font.Font(font_path, 60)
subtitle_font = pygame.font.Font(font_path, 30)
text_font = pygame.font.Font(font_path, 20)

# 設定按鈕參數
button_color = DARK_RED
button_width, button_height = 200, 50
exoplanet_button_rect = pygame.Rect(20, 20, button_width, button_height)
distance_converter_button_rect = pygame.Rect(width - 220, 20, button_width, button_height)
enter_room_button_rect = pygame.Rect(width // 2 - 100, height // 3 + 50, button_width, button_height)

# 呈現遊戲開始畫面的函式
def display_menu_page():
    # 放置背景圖
    screen.blit(background_menu, (0, 0))

    # 放置主標題、副標題和作者資訊
    title = title_font.render('逃出天文鎖-系外行星與你的距離', True, GOLD)
    subtitle = subtitle_font.render('為了逃脫《天文鎖》密室，請你解開系外行星與你的距離', True, GOLD)
    author_info = text_font.render('由astrobackhacker.tw製作', True, GOLD)
    screen.blit(title, (width // 2 - title.get_width() // 2, height // 6 - 15))
    screen.blit(subtitle, (width // 2 - subtitle.get_width() // 2, height // 6 + 60))
    screen.blit(author_info, (width // 2 - author_info.get_width() // 2, height - 35))

    # 放置進入密室的按鈕
    pygame.draw.rect(screen, button_color, enter_room_button_rect)
    enter_button_text = subtitle_font.render('進入密室', True, WHITE)
    screen.blit(enter_button_text, (enter_room_button_rect.x + (enter_room_button_rect.width - enter_button_text.get_width()) // 2, enter_room_button_rect.y + (enter_room_button_rect.height - enter_button_text.get_height()) // 2))


# 呈現正在載入系外行星資料畫面的函式
def display_loading_page():
    screen.fill(BLACK)
    loading_text = subtitle_font.render('正在載入系外行星資料...', True, WHITE)
    screen.blit(loading_text, (width // 2 - loading_text.get_width() // 2, height // 2 - loading_text.get_height() // 2))
    pygame.display.flip()


# 從NASA Exoplanet Archive載入系外行星資料的函式
def load_exoplanet_data():
    global exoplanet_data
    exoplanet_table = NasaExoplanetArchive.query_criteria(
        table='pscomppars', select='pl_name, sy_dist'
    )
    exoplanet_data = exoplanet_table.to_pandas()
    exoplanet_data = exoplanet_data.dropna(subset=['sy_dist'])
    exoplanet_data.sort_values(by='pl_name', inplace=True, ignore_index=True)
    exoplanet_data = exoplanet_data.rename(
        columns={
            'pl_name': '行星名稱',
            'sy_dist': '與地球的距離(秒差距)'
        }
    )


# 呈現密室畫面的函式
def display_room_page(planet_name):
    # 放置背景圖
    screen.blit(background_room, (0, 0))

    # 放置對話框及密室描述
    pygame.draw.rect(screen, BLACK, (0, height - 100, width, 100))
    room_description = f'你身處在一個系外行星主題的密室，左邊牆上掛著NASA提供的系外行星列表，右邊則有一台距離轉換器。要逃出這個密室，你需要解開{planet_name}這個系外行星與你的距離。'
    room_description_sentences = room_description.split('。')
    room_description_sentences = [sentence + '。' for sentence in room_description_sentences if sentence]
    y_text = height - 80
    for sentence in room_description_sentences:
        rendered_text = text_font.render(sentence, True, GOLD)
        screen.blit(rendered_text, (10, y_text))
        y_text += text_font.size(sentence)[1]

    # 放置按鈕
    pygame.draw.rect(screen, button_color, exoplanet_button_rect)
    exoplanet_button_text = text_font.render('查看系外行星列表', True, WHITE)
    screen.blit(exoplanet_button_text, (exoplanet_button_rect.x + 20, exoplanet_button_rect.y + 7))
    pygame.draw.rect(screen, button_color, distance_converter_button_rect)
    distance_converter_button_text = text_font.render('啟動距離轉換器', True, WHITE)
    screen.blit(distance_converter_button_text, (distance_converter_button_rect.x + 20, distance_converter_button_rect.y + 7))


# 初始化遊戲狀態、系外行星資料載入的變數及執行緒
game_state = 'menu'
exoplanet_data = None
loading_thread = None
selected_exoplanet_name = None

# 遊戲主循環
running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            if game_state == 'menu' and enter_room_button_rect.collidepoint(event.pos):
                game_state = 'loading'
                # 建立並啟動新執行緒以載入系外行星資料
                loading_thread = threading.Thread(target=load_exoplanet_data)
                loading_thread.start()
            if game_state == 'room':                    
                if exoplanet_button_rect.collidepoint(event.pos):
                    print('系外行星列表按鈕被點擊')
                    print(exoplanet_data)
                elif distance_converter_button_rect.collidepoint(event.pos):
                    print('距離轉換器按鈕被點擊')

    # 依據遊戲狀態更新畫面
    if game_state == 'menu':
        display_menu_page()
    elif game_state == 'loading':
        display_loading_page()
        # 檢查執行緒是否還在運行
        if not loading_thread.is_alive():
            selected_exoplanet_name = random.choice(exoplanet_data['行星名稱'])
            game_state = 'room'
    elif game_state == 'room':
        display_room_page(selected_exoplanet_name)

    pygame.display.flip()

# 關閉pygame程式結束遊戲主循環
pygame.quit()

「酷耶！請你把這段程式更新到GitHub的『Fun with Astrodata Apps』這個大專案底下的『escape-room-exoplanet-distance』專案中。完成後，請再度轉生成星際吟遊詩人，讓我先休息一下，你先吟唱一段廣告。」