Как написать пасьянс на Python: внутри код, логика, описание каждого шага (сохраняем)

Пасьянс «Косынка» – одна из самых популярных карточных игр. В этой статье мы разберем, как реализовать «Косынку» с использованием библиотеки Tkinter: детально рассмотрим логику игры, настройки интерфейса, а также визуализацию и обработку перемещений карт.

Первый карточный пасьянс придумали почти 200 лет назад. Вероятно, игра имеет французское происхождение (по легенде, Наполеон Бонапарт в изгнании развлекался пасьянсом), однако наибольшее распространение она получила сначала в Великобритании, а затем в США и Канаде. Англоязычное название самой известной версии пасьянса, Klondike, возможно, связано с ее популярностью среди золотоискателей во время лихорадки в Клондайке. На русском эту версию обычно называют «Косынкой» из-за характерного расклада карт в виде треугольника.

Первый программный пасьянс, FreeCell, был разработан в конце 60-х: десятилетний Пол Альфилл успешно решил главные проблемы традиционной игры – постоянное тасование карт и подсчет очков. К 1979 году Альфилл, в то время студент медицинского факультета, написал программу для сети Университета Иллинойса PLATO, которая позволяла одновременно играть до 1000 пользователей.

В начале 90-х годов Microsoft решила включить три разновидности пасьянса в Windows, чтобы облегчить пользователям освоение новой системы и передового по тем временам усторойства – мыши. Игра стала излюбленным развлечением офисных служащих: работники настолько ею увлекались, что руководство многих крупных компаний (включая Coca-Cola, Sears и Boeing) приняло решение удалить все стандартные игры из ОС. Появлялись исследования, в которых утверждалось, что Windows-игры снижают продуктивность служащих и тем самым наносят огромный ущерб экономике – до $800 трлн в год! Пасьянс послужил причиной многочисленных увольнений, служебных разбирательств и открытия первой клиники для лечения от компьютерной зависимости. Словом, это культурный феномен, заслуживающий очередного воплощения – на самом популярном ЯП современности.

Логика игры аналогична стандартному пасьянсу Windows:

В игре реализована функция визуальной подсказки:

Настройки игры можно изменить на ходу, без перезапуска расклада. Опции включают:

Готовый код, изображения карт и иконки находятся в этом репозитории.

Для разработки игр на Python обычно используют библиотеку Pygame. Однако для создания карточных игр вполне достаточно стандартной GUI-библиотеки Tkinter: в ней есть функциональность, оптимально подходящая для обработки манипуляций с картами – find_overlapping, bbox, find_withtag, gettags и addtag_withtag:

Метод find_overlapping возвращает все объекты, которые пересекаются с указанным прямоугольником и как нельзя лучше подходит для поиска карт, находящихся в определенной области:

Метод find_withtag используется для поиска элементов, которым назначен определенный тег (или идентификатор). Возвращает кортеж с уникальными ID всех элементов, соответствующих указанному тегу:

Метод gettags позволяет динамически проверять и анализировать свойства объектов на холсте. В этом пасьянсе он используется для управления игровыми элементами (карты, слоты и активные объекты), определяя их статус и поведение на основе тегов – например, помогает узнать, является ли карта открытой, перевернутой или активной:

Метод canvas.addtag_withtag добавляет новый тег к объекту, который уже имеют определенный существующий тег. В игре этот метод используется для динамической модификации свойств карт:

Метод из библиотеки Pillow, ImageTk.PhotoImage, конвертирует любые изображения в объекты, которые можно отобразить в интерфейсе Tkinter. Эта функция конвертирует изображения карт и иконки для использования в навигационной панели в качестве кнопок:

В верхнем меню располагаются кнопки, с помощью которых можно:

Если в определенный момент какая-то операция недоступна (например, отмена и повтор хода до начала игры), эта кнопка будет отображаться в неактивном виде:

При наведении на кнопку всплывают подсказки (тултипы):

В tkinter.tix есть метод для создания тултипов (balloon), но он уже устарел – при его использовании вы получите предупреждение о скором прекращении поддержки. Поэтому в пасьянсе используются кастомные методы для показа/скрытия тултипов:

Если отключить верхнее меню, иконка настроек будет расположена слева над футером:

В футере выводится статистика – число оставшихся пересдач (для стандартного режима), количество карт, очки и затраченное на игру время (таймер останавливается во время автоматического перемещения карт в слоты для тузов):

Карты визуализируются на игровом поле с помощью этих методов:

Обработкой перемещения карт занимается метод move_card. Когда игрок нажимает на карту, метод проверяет, находится ли карта в состоянии перемещения self.move_flag. Если нет, то все видимые карты помечаются тегом "moveable", чтобы их можно было перемещать. Затем уровень слоя выбранной карты поднимается с помощью tag_raise("moveable"), а координаты курсора event.x и event.y записываются как начальные.

При каждом движении мыши с нажатой кнопкой пересчитывается смещение курсора. Карта перемещается на это смещение относительно своих текущих координат self.canvas.move("moveable", ...), после чего вызывается подсветка допустимых мест для перемещения. Подсветка допустимых позиций highlight_available_cards проверяет пересечения текущей перемещаемой карты с другими объектами, вычисляет bbox-область вокруг карты и ищет все объекты, которые пересекаются с этой областью. При этом метод игнорирует неподходящие объекты (например, рубашкой вниз или пустые слоты). Если найдена подходящая карта или слот, создается полупрозрачный прямоугольник для подсветки, а все карты в стопке поднимаются выше подсветки self.canvas.tag_raise(card):

Когда игрок отпускает карту, вызывается метод drop_card. Он удаляет подсветку допустимых позиций и снимает с карты тег "moveable", после чего проверяет пересечения с другими объектами в текущей позиции карты. Если карта пересекается с допустимым местом, проверяется правильность хода (то есть можно ли положить карту на выбранное место в соответствии с установленными для этой стопки правилами). Если можно, то карта размещается сверху стопки, если нет – возвращается на исходную позицию.

Функция generate_hint отвечает за генерацию подсказок в игре, показывая возможный ход для игрока. Каждая карта из доступных face_up_cards анализируется на возможность перемещения. Для этого:

Визуально пара карт для возможного хода подсвечивается зеленым светом:

Функция send_cards_up отвечает за автоматическое перемещение всех подходящих карт на соответствующие слоты для тузов (то есть в базу/дом). Чтобы обработать все ситуации, включая освобождение новых карт для перемещения, функция использует циклы, фильтры и рекурсивный подход:

Tkinter и Pillow предоставляют функциональность для работы с графическими объектами, которая идеально подходит для реализации пасьянса:

Эти методы превращают создание сложной карточной игры в интуитивный процесс: большая часть логики взаимодействия объектов реализуется буквально несколькими строками кода. Функциональность готовой игры при этом сопоставима с профессиональными версиями пасьянса.