Pygame打造趣味计算器：基础功能与浪漫彩蛋的完美结合

在Python的图形界面开发领域，Pygame是一个强大而灵活的库，特别适合开发交互式应用程序和小游戏。本文将带你了解如何使用Pygame创建一个功能完整的计算器程序，不仅具备基本的数学运算能力，还隐藏着一个充满浪漫气息的彩蛋功能。

一、程序整体设计与功能概述

这个计算器程序采用了简洁明了的设计思路，主要实现了以下功能：

• 基本数学运算：加减乘除、百分比计算、正负转换
• 友好的用户界面：清晰的按钮布局、合理的颜色搭配
• 特殊符号支持：正确显示乘号等数学符号
• 浪漫彩蛋：当计算1314×520时，会显示特别的浪漫信息

程序的整体结构采用了模块化设计，将界面绘制、事件处理、计算逻辑等功能分开实现，使得代码结构清晰，易于维护和扩展。

二、初始化与基本设置

1. 环境初始化与资源准备

程序开始部分进行了Pygame的初始化，并定义了所需的颜色、屏幕尺寸等基本参数：

import pygame
import sys
import time

# 初始化Pygame
pygame.init()

# 颜色定义
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
GRAY = (200, 200, 200)
DARK_GRAY = (100, 100, 100)
BLUE = (0, 100, 255)
PINK = (255, 182, 193)  # 彩蛋背景色
RED = (255, 0, 0)       # 返回按钮颜色

# 屏幕设置（更大的尺寸）
WIDTH, HEIGHT = 480, 800  # 增大到480×800
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("计算器")

这里定义了多种颜色用于界面元素的绘制，并将屏幕尺寸设置为480×800像素，使得计算器界面更加宽敞，按钮尺寸更大，提升用户体验。

2. 字体处理与符号显示

为了解决数学符号（尤其是乘号）的显示问题，程序专门设计了字体处理函数：

# 字体处理函数（解决符号显示问题）
def get_proper_font(size):
    """获取支持数学符号的字体"""
    font_options = ['arial', 'segoe ui symbol', 'symbola', 'dejavusans']
    for font_name in font_options:
        try:
            font = pygame.font.SysFont(font_name, size)
            # 测试乘号渲染
            test_surf = font.render("×", True, BLACK)
            if test_surf.get_width() > 5:  # 确保能渲染符号
                return font
        except:
            continue
    return pygame.font.SysFont(None, size)  # 回退到默认字体

# 初始化字体（调整后的大小）
font_large = get_proper_font(44)  # 主显示屏字体
font_small = get_proper_font(34)  # 按钮字体
font_easter_egg = get_proper_font(38)  # 彩蛋字体

这个函数会尝试多种字体，确保能够正确渲染乘号等特殊符号。如果所有指定字体都不支持，才会回退到系统默认字体。

对于可能仍然无法正确显示的情况，程序还提供了手动绘制乘号的函数：

# 手动绘制乘号（防止字体不支持）
def draw_custom_multiply(x, y, size=35, color=BLACK, thickness=4):
    """绘制自定义乘号（替代字体渲染）"""
    pygame.draw.line(screen, color, (x, y), (x+size, y+size), thickness)
    pygame.draw.line(screen, color, (x+size, y), (x, y+size), thickness)

三、界面设计与按钮布局

1. 计算器状态管理

在设计界面之前，首先需要定义计算器的各种状态变量：

# 计算器状态
current_input = "0"
previous_input = ""
operation = None
reset_input = False
show_easter_egg = False
easter_egg_start_time = 0

这些变量分别记录了当前输入、之前的输入、操作符、是否重置输入、是否显示彩蛋以及彩蛋开始时间等状态信息。

2. 按钮布局与绘制

计算器的按钮布局采用了网格状设计，代码中详细定义了每个按钮的位置、尺寸和颜色：

# 按钮布局（更大的按钮和间距）
button_size = 100  # 增大到100像素
margin = 15        # 边距增大到15像素
buttons = [
    {"label": "C", "rect": pygame.Rect(margin, 220, button_size, button_size), "color": GRAY},
    {"label": "+/-", "rect": pygame.Rect(margin*2 + button_size, 220, button_size, button_size), "color": GRAY},
    {"label": "%", "rect": pygame.Rect(margin*3 + button_size*2, 220, button_size, button_size), "color": GRAY},
    {"label": "÷", "rect": pygame.Rect(margin*4 + button_size*3, 220, button_size, button_size), "color": DARK_GRAY},
    
    {"label": "7", "rect": pygame.Rect(margin, 220 + button_size + margin, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "8", "rect": pygame.Rect(margin*2 + button_size, 220 + button_size + margin, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "9", "rect": pygame.Rect(margin*3 + button_size*2, 220 + button_size + margin, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "×", "rect": pygame.Rect(margin*4 + button_size*3, 220 + button_size + margin, button_size, button_size), "color": DARK_GRAY},
    
    {"label": "4", "rect": pygame.Rect(margin, 220 + (button_size + margin)*2, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "5", "rect": pygame.Rect(margin*2 + button_size, 220 + (button_size + margin)*2, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "6", "rect": pygame.Rect(margin*3 + button_size*2, 220 + (button_size + margin)*2, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "-", "rect": pygame.Rect(margin*4 + button_size*3, 220 + (button_size + margin)*2, button_size, button_size), "color": DARK_GRAY},
    
    {"label": "1", "rect": pygame.Rect(margin, 220 + (button_size + margin)*3, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "2", "rect": pygame.Rect(margin*2 + button_size, 220 + (button_size + margin)*3, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "3", "rect": pygame.Rect(margin*3 + button_size*2, 220 + (button_size + margin)*3, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "+", "rect": pygame.Rect(margin*4 + button_size*3, 220 + (button_size + margin)*3, button_size, button_size), "color": DARK_GRAY},
    
    {"label": "0", "rect": pygame.Rect(margin, 220 + (button_size + margin)*4, button_size*2 + margin, button_size), "color": WHITE},
    {"label": ".", "rect": pygame.Rect(margin*3 + button_size*2, 220 + (button_size + margin)*4, button_size, button_size), "color": WHITE},
    {"label": "=", "rect": pygame.Rect(margin*4 + button_size*3, 220 + (button_size + margin)*4, button_size, button_size), "color": BLUE},
]

这里将按钮尺寸设置为100像素，并留有15像素的边距，使得按钮更加宽敞，便于点击。特别值得注意的是0按钮的宽度是其他按钮的两倍，这符合传统计算器的设计习惯。

按钮的绘制函数实现了文字的完美居中显示：

def draw_button(button):
    """绘制计算器按钮（完美居中版本）"""
    pygame.draw.rect(screen, button["color"], button["rect"])
    pygame.draw.rect(screen, BLACK, button["rect"], 2)
    
    label = button["label"]
    if label == "×":  # 特殊处理乘号
        draw_custom_multiply(
            button["rect"].x + (button["rect"].width - 35) // 2,
            button["rect"].y + (button["rect"].height - 35) // 2,
            35, BLACK, 4
        )
    else:
        text = font_small.render(label, True, BLACK)
        # 精确计算文字位置（完全居中）
        text_x = button["rect"].x + (button["rect"].width - text.get_width()) // 2
        text_y = button["rect"].y + (button["rect"].height - text.get_height()) // 2
        screen.blit(text, (text_x, text_y))

四、核心计算逻辑实现

1. 计算功能函数

计算器的核心计算逻辑由perform_calculation函数实现：

def perform_calculation():
    """执行计算逻辑"""
    global current_input, previous_input, operation, show_easter_egg, easter_egg_start_time
    
    if operation and previous_input:
        try:
            num1 = float(previous_input)
            num2 = float(current_input)
            
            # 彩蛋触发条件：1314×520
            if abs(num1 - 1314) < 0.001 and abs(num2 - 520) < 0.001 and operation == "×":
                show_easter_egg = True
                easter_egg_start_time = time.time()
                return
            
            # 正常计算
            if operation == "+":
                result = num1 + num2
            elif operation == "-":
                result = num1 - num2
            elif operation == "×":
                result = num1 * num2
            elif operation == "÷":
                result = num1 / num2 if num2 != 0 else "错误"
            elif operation == "%":
                result = num1 * (num2 / 100)
            
            current_input = str(result) if result != "错误" else result
            previous_input = ""
            operation = None
        except:
            current_input = "错误"
            previous_input = ""
            operation = None

这个函数首先检查是否存在有效的操作符和输入值，然后将输入转换为浮点数进行计算。特别值得注意的是彩蛋触发条件的判断：当检测到计算1314×520时，会设置show_easter_egg标志为True，从而触发彩蛋界面的显示。

2. 按钮点击事件处理

handle_button_click函数负责处理所有按钮的点击事件：

def handle_button_click(label):
    """处理按钮点击事件"""
    global current_input, previous_input, operation, reset_input, show_easter_egg
    
    if show_easter_egg and label == "返回":
        show_easter_egg = False
        current_input = "0"
        previous_input = ""
        operation = None
        return
    
    if show_easter_egg:
        return
    
    if label in "0123456789":
        if current_input == "0" or reset_input:
            current_input = label
            reset_input = False
        else:
            current_input += label
    elif label == ".":
        if "." not in current_input:
            current_input += "."
    elif label == "+/-":
        if current_input.startswith("-"):
            current_input = current_input[1:]
        else:
            current_input = "-" + current_input
    elif label == "C":
        current_input = "0"
        previous_input = ""
        operation = None
    elif label in "+-×÷%":
        if operation and previous_input and not reset_input:
            perform_calculation()
        previous_input = current_input
        operation = label
        reset_input = True
    elif label == "=":
        if operation and previous_input:
            perform_calculation()
            reset_input = True

该函数根据不同的按钮标签执行相应的操作，包括数字输入、小数点处理、正负转换、清除操作、运算符选择和等号计算等。

五、浪漫彩蛋功能实现

1. 彩蛋界面设计

当触发彩蛋条件后，程序会显示一个特别的浪漫界面：

# 彩蛋返回按钮（更大更明显）
back_button = {"label": "返回", "rect": pygame.Rect(WIDTH//2 - 60, HEIGHT - 120, 120, 70), "color": RED}

彩蛋界面的绘制在主循环中单独处理：

# 显示彩蛋
if show_easter_egg:
    # 粉色背景（覆盖整个屏幕）
    pygame.draw.rect(screen, PINK, (0, 0, WIDTH, HEIGHT))
    
    # 计算中心位置
    center_x = WIDTH // 2
    center_y = HEIGHT // 2
    
    # 渲染计算式（完美对齐）
    text1 = font_easter_egg.render("1314", True, BLACK)
    text2 = font_easter_egg.render("520 = 683280", True, BLACK)
    
    # 计算整体宽度
    total_width = text1.get_width() + 40 + text2.get_width()  # 40是乘号宽度
    
    # 从中心点开始向左偏移一半
    start_x = center_x - total_width // 2
    
    # 绘制1314
    screen.blit(text1, (start_x, center_y - 70))
    
    # 绘制乘号（精确居中）
    draw_custom_multiply(start_x + text1.get_width() + 10, center_y - 55, 40, BLACK, 4)
    
    # 绘制520 = 683280
    screen.blit(text2, (start_x + text1.get_width() + 50, center_y - 70))
    
    # 绘制浪漫文字（完全居中）
    text3 = font_easter_egg.render("Love You", True, BLACK)
    text3_rect = text3.get_rect(center=(center_x, center_y))
    screen.blit(text3, text3_rect)
    
    text4 = font_easter_egg.render("Forever", True, BLACK)
    text4_rect = text4.get_rect(center=(center_x, center_y + 50))
    screen.blit(text4, text4_rect)
    
    # 绘制返回按钮（文字居中）
    pygame.draw.rect(screen, back_button["color"], back_button["rect"])
    pygame.draw.rect(screen, BLACK, back_button["rect"], 3)
    back_text = font_small.render(back_button["label"], True, WHITE)
    text_x = back_button["rect"].x + (back_button["rect"].width - back_text.get_width()) // 2
    text_y = back_button["rect"].y + (back_button["rect"].height - back_text.get_height()) // 2
    screen.blit(back_text, (text_x, text_y))
    
    pygame.display.flip()
    continue

这个界面以粉色为背景，中央显示"1314×520=683280"的计算式，下方还有"Love You"和"Forever"的浪漫文字，营造出温馨浪漫的氛围。

2. 彩蛋超时处理

为了不影响计算器的正常使用，彩蛋界面设置了5秒的自动返回机制：

# 彩蛋超时检测（5秒后自动返回）
if show_easter_egg and time.time() - easter_egg_start_time > 5:
    show_easter_egg = False
    current_input = "0"
    previous_input = ""
    operation = None

六、主循环与程序运行

程序的主循环负责处理事件、更新界面和响应用户操作：

# 主循环
running = True
while running:
    screen.fill(BLACK)
    
    # 彩蛋超时检测（5秒后自动返回）
    if show_easter_egg and time.time() - easter_egg_start_time > 5:
        show_easter_egg = False
        current_input = "0"
        previous_input = ""
        operation = None
    
    # 显示彩蛋（略，前面已介绍）
    
    # 显示当前输入和操作历史
    # 显示当前输入（右对齐优化）
    input_text = current_input if len(current_input) <= 12 else current_input[:12]
    text_surface = font_large.render(input_text, True, WHITE)
    
    # 计算文字位置（右侧留20像素边距）
    text_x = WIDTH - text_surface.get_width() - 20
    text_y = 160  # 从顶部向下160像素
    
    # 绘制文字背景（避免残影）
    pygame.draw.rect(screen, BLACK, (text_x, text_y - text_surface.get_height(), 
                                    text_surface.get_width(), text_surface.get_height()))
    
    screen.blit(text_surface, (text_x, text_y))
    
    # 显示操作历史（右对齐优化）
    if previous_input:
        history_text = f"{previous_input} {operation}"
        history_surface = font_small.render(history_text, True, GRAY)
        
        # 计算历史记录位置（当前输入上方）
        history_x = WIDTH - history_surface.get_width() - 20
        history_y = text_y - history_surface.get_height() - 10
        
        pygame.draw.rect(screen, BLACK, (history_x, history_y - history_surface.get_height(), 
                                        history_surface.get_width(), history_surface.get_height()))
        screen.blit(history_surface, (history_x, history_y))
    
    # 绘制所有按钮
    for button in buttons:
        draw_button(button)
    
    # 事件处理
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
            
            if show_easter_egg:
                if back_button["rect"].collidepoint(mouse_pos):
                    handle_button_click("返回")
            else:
                for button in buttons:
                    if button["rect"].collidepoint(mouse_pos):
                        handle_button_click(button["label"])
    
    pygame.display.flip()

pygame.quit()
sys.exit()

主循环中，程序首先处理彩蛋超时情况，然后根据是否显示彩蛋决定绘制普通计算器界面还是彩蛋界面，最后处理用户的鼠标点击事件。

七、程序特点与拓展方向

1. 程序主要特点

• 用户体验优化：大尺寸按钮、合理的边距设计，便于点击操作
• 符号显示处理：通过字体检测和自定义绘制，确保数学符号正确显示
• 彩蛋功能：隐藏的浪漫彩蛋，增加程序趣味性
• 错误处理：包含除零错误等异常情况的处理

2. 可能的拓展方向

• 更多功能：添加科学计算功能（如三角函数、指数对数等）
• 主题切换：支持多种界面主题切换，满足不同用户喜好
• 历史记录：添加计算历史记录功能，方便查看和重复使用
• 键盘支持：除了鼠标点击，添加键盘数字键和运算符键的支持

这个Pygame计算器程序不仅实现了基本的计算功能，还通过浪漫彩蛋的设计增添了趣味性，是一个很好的Pygame应用实例。通过这个项目，我们可以学习如何利用Pygame创建交互式图形界面，处理用户输入，以及实现一些有趣的附加功能。