课程：《Python程序设计》
班级： 2541
姓名：刘知儒
学号：20254115
实验教师：王志强
实验日期：2026年5月12日
必修/选修：专选课
一、实验内容
Python综合应用：爬虫、数据处理、可视化、机器学习、神经网络、游戏、网络安全等。
例如：编写从社交网络爬取数据，实现可视化舆情监控或者情感分析。
例如：利用公开数据集，开展图像分类、恶意软件检测等
例如：利用Python库，基于OCR技术实现自动化提取图片中数据，并填入excel中。
例如：爬取天气数据，实现自动化微信提醒
例如：利用爬虫，实现自动化下载网站视频、文件等。
例如：编写小游戏：坦克大战、贪吃蛇、扫雷等等
注：在Windows/Linux系统上使用VIM、PDB、IDLE、Pycharm等工具编程实现。 要求：
（1）程序能运行，功能丰富（至少5个功能）。（需求提交源代码，并建议录制程序运行的视频）15分
（2）综合实践报告，要体现实验分析、设计、实现过程、结果等信息，格式规范，逻辑清晰，结构合理。20分。
（3）在实践报告中，需要对全课进行总结，并写课程感想体会、意见和建议等。10分
二、实验分析
本次实验较为综合，是对这个学期python学习成果的一次总结和全面考察。为了用相对简单的方式给老师呈现出更加直观的实验效果，并结合我本人并不高的python编程水平（严肃致歉）以及对游戏的浓厚兴趣，我决定编写一款经典的小游戏————贪吃蛇。因为它需要综合运用Tkinter图形绘制、碰撞检测与事件驱动机制，将通过面向对象设计将小蛇、经验球、墙壁等实体封装为独立类，并且要设计支持单人和多人联机对战。为保证流畅对战，还需要调试了移动冲突与碰撞逻辑，所以这个实验可以加深对游戏循环、状态机及实时交互的理解。
三、实验设计
（一）功能
结合课程学习内容和贪吃蛇的玩法，我在理科同学和AI的指导和帮助下设计出具有七个核心功能的贪吃蛇小游戏，兼顾逻辑完整，运行流畅和界面美观与多样化：
（1）包含传统贪吃蛇玩法：鼠标点击控制方向，吃食物增长身体，撞墙或撞自己游戏结束
（2）支持两台电脑通过局域网TCP联机对战，互相干扰，提升游戏趣味性
（3）有三种游戏难度可自由调节：简单、普通、困难，对应不同的蛇移动速度，给予不同水平玩家多样化游戏体验
（4）用 SQLite3 记录单人模式的最高分和玩家姓名，给单机玩法带来竞争性
（5）可自定义蛇的颜色、食物颜色、背景颜色，满足玩家多样化需求
（6）游戏过程中可随时暂停和继续，结束后可快速重玩，使游玩变得更加方便
（7）包含吃食物、游戏结束等多种音效，为游戏带来多感官体验
（8）采用 Python 内置的 Tkinter 库实现可视化弹窗界面，操作直观易懂，且不需要单独安装pygame
（二）开发环境
编程语言：Python 3.13
开发工具：pycharm
依赖库：内置标准库即可，如Tkinter，random等
（三）实验设计模块
游戏核心逻辑模块：Snake类、Food类
图形界面交互模块：SnakeGameApp（主菜单）、SinglePlayerGame（单人游戏窗口）、MultiplayerGame（多人联机窗口）、SettingsWindow（设置窗口）、LeaderboardWindow（排行榜窗口）
网络通信模块：GameServer（服务器端）、GameClient（客户端）
数据持久化模块：init_db()、add_score()、get_top_scores()
配置管理模块：GameSettings类、COLORS颜色常量、游戏尺寸/网格常量
三、实验内容
1、导入所有标准依赖库，定义游戏全局常量，实现贪吃蛇与食物的核心业务逻辑，完成游戏规则的底层封装。该部分为纯逻辑代码，不依赖 GUI 界面，可单独验证游戏规则正确性
2、统一管理游戏所有可配置参数，实现难度、外观等参数的集中维护，支持全局调用与修改，避免硬编码
3、基于 Tkinter 搭建单人游戏窗口，将核心逻辑可视化，实现鼠标点击控制方向、游戏循环、暂停 / 继续、重玩、分数保存等完整单人玩法
4、接入 SQLite 轻量级数据库，实现玩家分数的本地持久化存储；开发设置界面与排行榜界面，完善游戏辅助功能
5、基于 TCP Socket 实现客户端 - 服务器架构，完成双人局域网联机对战功能，实现游戏状态的网络同步与双蛇碰撞判定
6、开发程序主菜单，整合所有功能模块，提供统一的程序入口，形成完整可运行的游戏系统
四、实验结果
运行视频链接如下，显示可正常运行（不过操作手感不太好就是了😶）
https://www.bilibili.com/video/BV176Jw6pEwn/?vd_source=d9af4ac1446c3044902a8d591c3686e2
五、实验过程中遇到的问题和解决过程
问题1：多人局域网联机连接超时
解决：在 Windows 防火墙中允许 Python 通过专用网络，临时关闭防火墙测试，然后修改代码中的端口号码（实验三中有提到过类似的问题）
问题2：Tkinter 界面卡顿、闪退
解决：问了豆包，它告诉我通过window.after(0, 渲染函数)将 UI 绘制操作调度到主线程执行，严格遵循 Tkinter 的单线程模型
问题3：鼠标控制逻辑异常，出现一百八十度航母掉头、误触死亡
解决：优先保留当前轴向的方向，减少斜向点击的误判
五、总结、感想与建议
（一）本次综合实践总结
依旧bug上面跑程序，依旧💩山代码，依旧拼尽全力无法绷住。。。跟前几次一样，本次的综合实践任务还是充满了波折。问理科班的同学，问豆包牢师，在哔站上查视频攻略，历经千辛万苦，付出一星期的努力，终于完成了这篇实验报告/(ㄒoㄒ)/~~这次实践也让我明白，编程考验的不只是智力和对程序的理解，更是百折不挠的坚韧和对严谨过程的追求
（二）课程总结
通过本学期对《Python程序设计》课程的系统性学习，我了解了Python基础语法和一些高级综合应用。以下是一些重点：
（1）初识Python
了解Python的发展背景、语言特点（简洁、易读、丰富的库）及应用场景，搭建开发环境
（2）Python语法
我学习了变量与数据类型（数字、字符串、布尔、空值）、运算符（算术、比较、逻辑、赋值）、基本输入输出 input() print() 及代码书写规范（缩进、注释）。
（3）流程控制语句
条件语句： if 、 elif 、 else 分支结构
循环语句： for 循环、 while 循环
控制关键字： break 、 continue 、 pass
理解程序的执行流程与逻辑判断
（4）序列
掌握Python核心数据结构：
列表（List）：有序可变序列，支持增删改查
元组（Tuple）：有序不可变序列
字典（Dict）：键值对映射
集合（Set）：无序不重复元素集
切片操作、列表推导式等高效用法
（5）字符串
字符串的创建、索引、切片、常用方法（ split() 、 join() 、 replace() 、 strip() 等）、格式化输出（ % 、 format() 、f-string）及正则表达式基础（如手机号匹配规则： 13[4-9]\d{8} 、 15[01289]\d{8} ）。
（6）函数
定义与调用：使用 def 关键字
参数机制：形参 vs 实参、位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数（ *args 、 **kwargs ）
返回值： return 语句，多返回值（元组解包）
（7）面向对象程序设计
类（Class）与对象（Object）：类是抽象模板，对象是类的具体实例
类的实例化：通过类名加括号创建对象（如 obj = ClassName() ）
构造方法： init() 用于初始化对象属性，在实例化时自动调用
类的方法 vs 普通函数：方法定义在类内部，第一个参数为 self （指向实例本身）；函数独立存在
面向对象三要素：封装、继承、多态
包与模块：模块是单个 .py 文件；包是包含 init.py 的文件夹，用于组织和管理代码
（8）模块
导入机制： import 、 from...import 、 as 别名
常用标准库： os 、 sys 、 math 、 random 、 datetime 等
自定义模块：模块的创建、导入路径与使用
包的结构管理
（9）异常处理及程序调试
异常处理的意义：增强程序健壮性，避免崩溃，提供友好的错误提示
处理方式：
try...except...finally 结构
一些特定异常类型（ ValueError 、 TypeError 、 FileNotFoundError 等）断点调试
（10）文件及目录操作
冯诺依曼体系架构：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成
内存 vs 外存：内存（RAM）速度快、断电易失；外存（硬盘/U盘）速度慢、持久保存
数据分类：结构化数据（数据库表、Excel）vs 非结构化数据（文本、图片、音视频）
文件操作核心方法：
open() ：打开文件
read() / readline() / readlines() ：读取内容
write() ：写入内容
seek() ：移动文件指针
close() ：关闭文件（或使用 with 语句自动管理）
目录操作： os 模块管理路径、创建/删除文件夹
（11）使用Python操作数据库
数据库基本操作：增查删改
（12）爬虫
概念：自动抓取网页信息的程序，用于数据采集、分析
法律边界：从入门到入狱
核心技术：爬取库、解析库
反反爬虫策略
（三）课程感悟
作为一个文科生，我本来实际上是对python这类编程项目缺乏兴趣的🥲。但王老师真的是一个很优秀的老师，讲课深入浅出，用幽默风趣的授课风格将繁复的编程知识一点一点掰碎塞进我的🐖脑（虽然还是有很多内容没有完全明白）。同时给我答疑和批改实验报告时也非常有耐心，课余时间也和我们很聊得来。也感谢王老师能让我在编程中找到一丝乐趣，让这门课程不那么枯燥且让人掉头发。在这学期的课程中有一个重要的收获，就是对AI工具的理解与运用。AI工具的确方便，比如我在本次综合实践中如果没有豆包的帮助，真的很难完成。但我们不能因此过度依靠它，更需要注重自己的思考与行动，有问题需要自己去探索、自己去学习、自己去实践，如此方能有所收获。
（四）课程建议
其实也没啥好说的了，这个课程各方面来说都可以给到夯。硬要说的话🤔🤔🤔或许可以把一些实验内容变为小组作业。？这样既可以减轻各个同学的负担，也可以培养小组之间的团队协作意识。最后，王老师辛苦了💐💐💐新的一年工作顺利平安喜乐
参考资料
学习通《零基础学Python》教材