Python zorientowany obiektowo. Programowanie gier i graficznych interfejsów użytkownika - ebook

Python jest jednym z najczęściej używanych języków programowania. Może służyć do wielu celów, a jego możliwości są nieustannie poszerzane przez wciąż powstające biblioteki i narzędzia. Równocześnie niejeden programista poprzestaje na tworzeniu kodu w sposób proceduralny. Tymczasem w Pythonie jak najbardziej możliwe jest programowanie zorientowane obiektowo, pozwalające organizować kod w poręczne jednostki, których później można wielokrotnie używać. Taki kod jest czytelny, łatwy w rozbudowie i dużo efektywniejszy w działaniu.

Oto intuicyjny przewodnik dla średnio zaawansowanych programistów Pythona, pomyślany tak, by przyswajać zasady programowania zorientowanego obiektowo podczas praktycznych ćwiczeń. Dowiesz się, jakie problemy wiążą się z zastosowaniem podejścia proceduralnego i jak dzięki podejściu obiektowemu pisać kod łatwy w utrzymaniu i rozbudowie. Nauczysz się tworzyć klasy i obiekty w Pythonie i skorzystasz z tych umiejętności, by budować atrakcyjne elementy GUI. Niejako przy okazji poznasz framework pygame i płynnie przejdziesz do pisania interaktywnych gier i aplikacji zawierających widżety GUI, animacje i wiele różnych scen. Opanujesz ponadto takie koncepcje jak maszyna stanów, modalne okna dialogowe czy wzorce projektowe — a w praktyce zastosujesz wzorzec model-widok-kontroler.

W książce między innymi:

• gruntowne podstawy programowania zorientowanego obiektowo
• tworzenie obiektów i zarządzanie nimi
• praktyczne stosowanie hermetyzacji w kodzie
• zastosowanie polimorfizmu podczas tworzenia interfejsów
• mechanizm dziedziczenia w praktyce

Python: zorientuj swój kod na obiekty!

Wprowadzenie

• Dla kogo jest przeznaczona ta książka?
• Wersje Pythona i jego instalacja
• Jak zamierzam wyjaśnić podejście programowania zorientowanego obiektowo?
• Co znajduje się w książce?
• Środowisko programistyczne
• Widżety i przykładowe gry

Część I. Wprowadzenie do programowania zorientowanego obiektowo

1. Proceduralny styl programowania w Pythonie

• Gra karciana
  • Przedstawienie danych
  • Implementacja
  • Kod wielokrotnego użycia
• Symulacja konta bankowego
  • Zawsze wymagane operacje i dane
  • Implementacja 1. - pojedyncze konto bez funkcji
  • Implementacja 2. - pojedyncze konto z funkcjami
  • Implementacja 3. - dwa konta
  • Implementacja 4. - wiele kont z użyciem listy
  • Implementacja 5. - lista słowników kont
• Najczęstsze problemy z implementacją proceduralną
• Rozwiązanie w stylu programowania zorientowanego obiektowo - pierwszy rzut oka na klasę
• Podsumowanie

2. Modelowanie obiektów fizycznych za pomocą programowania zorientowanego obiektowo

• Tworzenie programowych modeli obiektów fizycznych
  • Stan i zachowanie - przykład wyłącznika światła
• Wprowadzenie do klas i obiektów
• Klasy, obiekty i tworzenie obiektów
  • Tworzenie klasy w Pythonie
  • Zmienne zakresu i egzemplarza
  • Różnice między funkcją i metodą
  • Tworzenie obiektu na podstawie klasy
  • Wywoływanie metod obiektu
  • Tworzenie wielu egzemplarzy na podstawie tej samej klasy
  • Typy danych Pythona są implementowane jako klasy
  • Definicja obiektu
• Tworzenie nieco bardziej złożonej klasy
• Przedstawianie w postaci klas bardziej skomplikowanych obiektów fizycznych
  • Przekazywanie argumentów metodzie
  • Wiele egzemplarzy
  • Inicjalizacja parametrów
• Klasy w użyciu
• Programowanie zorientowane obiektowo jako rozwiązanie
• Podsumowanie

3. Modele obiektów i znaczenie "self"

• Nowe spojrzenie na klasę DimmerSwitch
• Pierwszy model wysokiego poziomu
• Drugi model - znacznie dokładniejszy
• Co oznacza "self"?
• Podsumowanie

4. Zarządzanie wieloma obiektami

• Klasa przedstawiająca konto bankowe
• Importowanie kodu klasy
• Tworzenie kodu testowego
  • Tworzenie wielu kont bankowych
  • Lista zawierająca wiele obiektów kont bankowych
  • Wiele obiektów z unikatowymi identyfikatorami
  • Tworzenie interaktywnego menu
• Tworzenie obiektu zarządzającego obiektami
  • Tworzenie obiektu zarządzającego obiektami
  • Kod główny, który tworzy obiekt zarządzający obiektami
• Lepsza obsługa błędów za pomocą wyjątków
  • try i except
  • Polecenie raise i wyjątki niestandardowe
• Używanie wyjątków w programie modelującym bank
  • Klasa Account z obsługą wyjątków
  • Optymalizacja klasy Bank
  • Kod główny zapewniający obsługę wyjątków
• Wywołanie tej samej metody w liście obiektów
• Interfejs kontra implementacja
• Podsumowanie

Część II. Tworzenie graficznego interfejsu użytkownika za pomocą pygame

5. Wprowadzenie do pygame

• Instalowanie pygame
• Praca z oknem
  • System współrzędnych okna
  • Kolor piksela
• Programy sterowane zdarzeniami
• Używanie pygame
  • Wyświetlenie pustego okna
  • Wyświetlenie obrazu
  • Wykrycie kliknięcia myszą
  • Obsługa klawiatury
  • Tworzenie animacji na podstawie położenia
  • Używanie prostokątów pygame
• Odtwarzanie dźwięku
  • Odtwarzanie efektów dźwiękowych
  • Odtwarzanie muzyki w tle
• Rysowanie figur
  • Odwoływanie do figur prostych
• Podsumowanie

6. Zorientowany obiektowo framework pygame

• Tworzenie wygaszacza ekranu w postaci piłki za pomocą zorientowanego obiektowo pygame
  • Tworzenie klasy Ball
  • Używanie klasy Ball
  • Tworzenie wielu obiektów typu Ball
  • Tworzenie wielu, wielu obiektów Ball
• Tworzenie zorientowanego obiektowo przycisku wielokrotnego użycia
  • Tworzenie klasy przycisku
  • Kod główny używający klasy SimpleButton
  • Tworzenie programu z wieloma przyciskami
• Tworzenie zorientowanego obiektowo komponentu tekstowego wielokrotnego użycia
  • Procedura wyświetlenia tekstu
  • Tworzenie klasy SimpleText
• Przykładowy program wykorzystujący klasy SimpleText i SimpleButton
• Interfejs kontra implementacja
• Wywołanie zwrotne
  • Tworzenie wywołania zwrotnego
  • Używanie wywołania zwrotnego razem z klasą SimpleButton
• Podsumowanie

7. Widżety GUI frameworka pygame

• Przekazywanie argumentów funkcji lub metodzie
  • Parametry pozycyjne i w postaci słów kluczowych
  • Informacje dodatkowe o parametrach w postaci słów kluczowych
  • Używanie None jako wartości domyślnej
  • Wybór słowa kluczowego i wartości domyślnej
  • Wartość domyślna w widżecie GUI
• Pakiet pygwidgets
  • Przygotowania
  • Ogólne podejście projektowe
  • Dodawanie obrazu
  • Dodawanie przycisków, pól wyboru i pól opcji
  • Tekstowe dane wejściowe i wyjściowe
  • Inne klasy pygwidgets
  • Przykładowy program pygwidgets
• Waga spójnego API
• Podsumowanie

Część III. Hermetyzacja, polimorfizm i dziedziczenie

8. Hermetyzacja

• Hermetyzacja i funkcje
• Hermetyzacja za pomocą obiektów
  • Obiekt jest właścicielem danych
• Interpretacje hermetyzacji
  • Dostęp bezpośredni i dlaczego należy go unikać
  • Ścisła interpretacja z użyciem metod typu getter i setter
  • Bezpieczny dostęp bezpośredni
• Bardziej prywatne zmienne egzemplarza
  • Niejawnie prywatna zmienna egzemplarza
  • Nieco bardziej jawnie prywatna zmienna egzemplarza
• Dekoratory i @property
• Hermetyzacja w klasach pygwidgets
• Prawdziwa historia
• Abstrakcja
• Podsumowanie

9. Polimorfizm

• Wysyłanie wiadomości do rzeczywistych obiektów
• Klasyczny przykład polimorfizmu w programowaniu
• Przykład z wykorzystaniem kształtów we frameworku pygame
  • Klasa prostokąta
  • Klasy Circle i Triangle
  • Program główny do rysowania figur
  • Rozszerzenie wzorca
• Pakiet pygwidgets ujawnia polimorfizm
• Polimorfizm operatorów
  • Metody magiczne
  • Metody magiczne operatora porównywania
  • Klasa Rectangle z metodami magicznymi
  • Program główny używający metod magicznych
  • Metody magiczne operatora matematycznego
  • Przykład wektora
• Tworzenie ciągu tekstowego przedstawiającego wartości obiektu
• Klasa Fraction i metody magiczne
• Podsumowanie

10. Dziedziczenie

• Dziedziczenie w programowaniu zorientowanym obiektowo
• Implementacja dziedziczenia
• Przykład menedżera i pracownika
  • Klasa bazowa - Employee
  • Podklasa - Manager
  • Kod testujący obie klasy
• Podklasa z perspektywy klienta
• Rzeczywiste przykłady dziedziczenia
  • Klasa InputNumber
  • Klasa DisplayMoney
  • Przykład użycia
• Wiele klas dziedziczących po tej samej klasie bazowej
• Klasy abstrakcyjne i metody
• Jak moduł pygwidgets używa dziedziczenia?
• Hierarchia klas
• Trudności z użyciem dziedziczenia
• Podsumowanie

11. Zarządzanie pamięcią używaną przez obiekty

• Cykl życiowy obiektu
  • Licznik odwołań
  • Mechanizm usuwania nieużytków
• Zmienne klasy
  • Stała zmiennej klasy
  • Zmienne klasy do zliczania
• Połączenie wszystkiego w całość - prosta gra z balonami
  • Moduł stałych
  • Kod programu głównego
  • Menedżer balonów
  • Klasy Balloon i ich obiekty
• Zarządzanie pamięcią - sloty
• Podsumowanie

Część IV. Programowanie zorientowane obiektowo podczas tworzenia gier

12. Gry karciane

• Klasa Card
• Klasa Deck
• Gra Większa czy mniejsza
  • Program główny
  • Obiekt Game
• Testowanie z użyciem zmiennej __name__
• Inne gry karciane
  • Talia do gry w blackjacka
  • Gry z wykorzystaniem nietypowych talii kart
• Podsumowanie

13. Zegary

• Program przedstawiający działanie zegara
• Trzy podejścia w zakresie implementacji zegara
  • Zliczanie klatek
  • Zdarzenie zegara
  • Zdefiniowanie zegara przez sprawdzanie upływającego czasu
• Instalowanie modułu pyghelpers
• Klasa Timer
• Wyświetlanie czasu
  • Klasa CountUpTimer
  • CountDownTimer
• Podsumowanie

14. Animacja

• Opracowywanie klas animacji
  • Klasa SimpleAnimation
  • Klasa SimpleSpriteSheetAnimation
  • Połączenie dwóch klas
• Klasy animacji w pygwidgets
  • Klasa Animation
  • Klasa SpriteSheetAnimation
  • Wspólna klasa bazowa - PygAnimation
  • Przykładowy program pokazujący animację
• Podsumowanie

15. Sceny

• Podejście z użyciem maszyny stanów
• Przykładowy program używający maszyny stanów
• Menedżer scen zarządzający wieloma scenami
• Przykładowy program używający menedżera scen
  • Program główny
  • Tworzenie scen
  • Typowa scena
• Gra Kamień, papier, nożyce zbudowana z użyciem scen
• Komunikacja między scenami
  • Żądanie informacji ze sceny docelowej
  • Przekazywanie informacji do sceny docelowej
  • Przekazywanie informacji na wszystkie sceny
  • Testowanie komunikacji między scenami
• Implementacja menedżera scen
  • Metoda run()
  • Metody główne
  • Komunikacja między scenami
• Podsumowanie

16. Pełna gra - Dodger

• Modalne okna dialogowe
  • Okno dialogowe typu Tak/Nie
  • Okno dialogowe typu Odpowiedź
• Tworzenie pełnej gry - Dodger
  • Ogólny opis gry
  • Implementacja
  • Rozbudowa gry
• Podsumowanie

17. Wzorce projektowe i podsumowanie

• Model-widok-kontroler
  • Przykład - sposób wyświetlania pliku
  • Przykład - wyświetlanie danych statystycznych
  • Zalety wzorca projektowego MVC
• Podsumowanie