Python编程Minecraft-04-建造养猪场编程示例

原创已于 2025-10-16 11:48:26 修改 · 670 阅读

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#python #开发语言 #青少年编程

于 2025-10-16 00:22:17 首次发布

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Python编程Minecraft系列（少儿编程）

第四章-建造养猪场编程示例

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Python编程Minecraft系列（少儿编程）

前言

让孩子在游戏中学编程，在编程中创造世界！

今天我们通过一个生动有趣的"建造养猪场"项目，展示如何使用mcpy库将Python编程与Minecraft完美结合，让编程学习变得既有趣又实用！

Python自动化在MC中建造养猪场

🎯 为什么选择Python + Minecraft 进行少儿编程教育？

1. 兴趣驱动学习

孩子们天生喜爱Minecraft，在熟悉的游戏环境中学习编程，学习动机更强
每一行代码都能在3D世界中看到立即的视觉反馈，成就感满满

2. 培养空间思维

通过坐标系统理解数学概念（X、Y、Z轴）
培养三维空间想象能力和逻辑思维

3. 项目式学习

从简单的方块放置到复杂的建筑系统，循序渐进
每个项目都有明确的目标和可见的成果

4. 综合能力提升

编程思维：分解问题、设计算法、调试代码
数学应用：坐标计算、几何图形、数据处理
创造力：设计建筑、优化结构、美化环境

📚 编程示例概览：自动化建造养猪场

我们不是用手一个方块一个方块去建造，而是使用Python编程实现自动化建造“养猪场”它具备以下特色功能：

🎮 交互式设计：通过聊天输入自定义养猪场尺寸和猪的数量
🏗️ 自动建造：一键生成完整的养猪场结构
💡 智能照明：自动配置夜间照明系统
🐷 动物管理：智能分布生成指定数量的猪
🏷️ 标识系统：自动创建标识牌

🎮 功能模块一：交互输入

教学重点：用户输入处理、数据验证、默认值设计

在传统编程中，我们通常使用input()函数获取用户输入。但在Minecraft中，我们使用更酷的chat_input()函数，让玩家通过游戏聊天栏进行交互！

💡 设计思路

使用特殊前缀> 让输入更直观
支持空格分隔的多参数输入
提供友好的默认值，降低使用门槛
包含输入验证，提高程序健壮性

📝 核心代码

# 获取养猪场尺寸（长度和宽度）
echo("输入两个整数，以空格分隔，例如: > 12 8")
lw = chat_input("输入养猪场的长度 和 宽度（例如 '> 12 8'）:")

if lw is None:
    length_str, width_str = "12", "8"
    echo("未输入，使用默认尺寸: 12 x 8")
else:
    length_str, width_str = lw
    # 输入验证：确保输入的是有效数字
    if not length_str or not length_str.isdigit():
        echo("长度无效，使用默认值: 12")
        length_str = "12"
    if not width_str or not width_str.isdigit():
        echo("宽度无效，使用默认值: 8")
        width_str = "8"

width = int(length_str)  # 东西方向长度
depth = int(width_str)   # 南北方向长度

🎓 学习收获

函数理解使用：学习使用输入函数
异常处理思维：如何处理用户的错误输入
用户体验设计：提供默认值和友好提示

🧮 功能模块二：尺寸限制与坐标计算

教学重点：数学计算、边界检查、坐标系统理解

在建造任何结构前，我们需要进行"规划"——确保尺寸合理，计算建造位置。

💡 设计思路

设置最小尺寸限制，确保结构完整性
基于玩家位置智能选择建造地点
预先计算边界坐标，为后续建造做准备

📝 核心代码

# 最小尺寸限制（确保围栏和通道空间充足）
if width < 6:
    echo("长度过小，已调整为最小值 6")
    width = 6
if depth < 6:
    echo("宽度过小，已调整为最小值 6")
    depth = 6

# 起始建造位置选择：在玩家前方5格处开始建造
start_x = player_x + 5
start_y = player_y  # 与玩家相同高度
start_z = player_z

echo(f"养猪场建造位置: ({start_x}, {start_y}, {start_z})")
echo(f"养猪场尺寸: {width} x {depth} 格")

# 计算结束坐标
end_x = start_x + width - 1
end_z = start_z + depth - 1

🎓 学习收获

坐标系统：理解Minecraft的3D坐标系
边界计算：学会计算矩形区域的边界
条件判断：使用if语句进行数据验证

🏗️ 功能模块三：铺设地面

教学重点：嵌套循环、方块操作、区域填充算法

好的建筑需要坚实的基础！我们使用双重循环来铺设整齐的石砖地面。

💡 设计思路

使用嵌套循环遍历矩形区域
在地面下方一层铺设，形成平台效果
选择美观耐用的石砖材质

📝 核心代码

echo("铺设石砖地面...")
for x in range(start_x, end_x + 1):
    for z in range(start_z, end_z + 1):
        place_block(x, start_y - 1, z, "stone_bricks")

🎓 学习收获

嵌套循环：理解双重循环的执行顺序
range函数：掌握范围生成和边界包含
API调用：学会使用place_block()函数

🚧 功能模块四：建造围栏

教学重点：边界遍历、结构化编程、重复模式识别

围栏是养猪场的核心结构，我们需要沿着四个边界建造双层围栏。

💡 设计思路

分别处理四个边界：南、北、西、东
建造双层围栏增加美观性和安全性
注意角落重叠问题的处理

📝 核心代码

echo("建造围栏...")

# 南边围栏（z = start_z）
for x in range(start_x, end_x + 1):
    place_block(x, start_y, start_z, "oak_fence")
    place_block(x, start_y + 1, start_z, "oak_fence")

# 北边围栏（z = end_z）
for x in range(start_x, end_x + 1):
    place_block(x, start_y, end_z, "oak_fence")
    place_block(x, start_y + 1, end_z, "oak_fence")

# 西边围栏（x = start_x）- 注意避开角落重复
for z in range(start_z + 1, end_z):
    place_block(start_x, start_y, z, "oak_fence")
    place_block(start_x, start_y + 1, z, "oak_fence")

# 东边围栏（x = end_x）- 注意避开角落重复
for z in range(start_z + 1, end_z):
    place_block(end_x, start_y, z, "oak_fence")
    place_block(end_x, start_y + 1, z, "oak_fence")

🎓 学习收获

边界处理：学会处理矩形边界的遍历
重复避免：理解如何避免角落位置的重复处理
结构化思维：将复杂任务分解为简单步骤

🚪 功能模块五：入口设计

教学重点：中点计算、特殊方块状态、空间清理

每个养猪场都需要一个方便的入口！我们在南侧中央位置创建一个围栏门。

💡 设计思路

计算中点位置确保入口居中
使用带方向状态的围栏门
清理上方空间确保通行

📝 核心代码

echo("建造入口...")
gate_x = start_x + width // 2  # 计算中点位置
echo(f"在入口位置建造围栏门: ({gate_x}, {start_y}, {start_z})")

# 放置朝北的围栏门
place_block(gate_x, start_y, start_z, "oak_fence_gate[facing=north]")
# 清理上方空间
place_block(gate_x, start_y + 1, start_z, "air")

🎓 学习收获

整数除法：理解//运算符的作用
方块状态：学会使用带属性的方块（如facing=north）
空间管理：理解如何清理和管理3D空间

💡 功能模块六：照明火把

教学重点：坐标数组、循环处理、多层结构建造

夜晚的养猪场需要照明！我们在四个角落建造火把柱，既实用又美观。

💡 设计思路

预定义四个角落的坐标位置
建造"围栏柱+火把"的组合结构
使用列表和循环简化重复操作

📝 核心代码

echo("添加照明火把...")
torch_positions = [
    (start_x + 1, start_z + 1),  # 西南角
    (end_x - 1, start_z + 1),    # 东南角
    (start_x + 1, end_z - 1),    # 西北角
    (end_x - 1, end_z - 1)       # 东北角
]

for tx, tz in torch_positions:
    # 建造两层围栏柱
    place_block(tx, start_y, tz, "oak_fence")
    place_block(tx, start_y + 1, tz, "oak_fence")
    # 在顶部放置火把
    place_block(tx, start_y + 2, tz, "torch")

echo("已在围栏内部安装4个火把柱")

🎓 学习收获

列表应用：使用列表存储坐标数据
元组解包：理解for tx, tz in positions的语法
模块化设计：将重复的结构建造抽象为循环

🏷️ 功能模块七：设置标识牌

教学重点：API封装、文本处理、方向控制

专业的建筑需要标识！我们使用mcpy库的高级API轻松创建标识牌。

💡 设计思路

使用封装好的create_sign_with_text()函数
选择合适的位置和朝向
直接设置中文文本内容

📝 核心代码

echo("添加标识牌: 养猪场")
sign_x = gate_x + 2  # 在入口右侧2格处
sign_z = start_z - 1  # 在围栏前方1格处

create_sign_with_text(
    sign_x, start_y, sign_z, 
    ["养猪场"],  # 标牌文本
    sign_type="oak_sign", 
    facing="north", 
    wall_sign=False
)
echo(f"标识牌位置: ({sign_x}, {start_y}, {sign_z})")

🎓 学习收获

函数参数：理解复杂函数的多个参数
中文支持：学会在程序中使用中文文本
API使用：体验高级封装API的便利性

🐷 功能模块八：生成猪

教学重点：算法设计、空间分布、数学计算

最后也是最有趣的部分——在养猪场中生成可爱的小猪！我们设计了智能分布算法。

💡 设计思路

获取用户指定的猪的数量
计算围栏内部的可用空间
使用网格算法均匀分布动物
处理空间不足的边界情况

📝 核心代码

# 获取生成数量
count_str = chat_input("请输入要生成的猪的数量（例如 '> 4'）：", 
                       prefix="> ", timeout=60)
if count_str is None or not count_str.isdigit():
    count = 4
    echo("未输入有效数量，使用默认值: 4")
else:
    count = max(1, int(count_str))
    echo(f"准备生成猪的数量: {count}")

echo("在围栏内部生成猪...")
inner_x1, inner_x2 = start_x + 1, end_x - 1
inner_z1, inner_z2 = start_z + 1, end_z - 1

# 检查空间是否足够
if inner_x2 <= inner_x1 or inner_z2 <= inner_z1:
    echo("围栏内部空间过小，改为在入口附近生成")
    for i in range(count):
        spawn_animal(gate_x, start_y + 1, start_z + 1, "pig")
else:
    # 智能网格分布算法
    step_x = max(1, (inner_x2 - inner_x1) // max(1, int(count ** 0.5)))
    step_z = max(1, (inner_z2 - inner_z1) // max(1, int(count ** 0.5)))
    
    cx, cz = inner_x1, inner_z1
    spawned = 0
    
    while spawned < count:
        spawn_animal(cx, start_y + 1, cz, "pig")
        spawned += 1
        cx += step_x
        
        # 换行逻辑
        if cx > inner_x2:
            cx = inner_x1
            cz += step_z
            if cz > inner_z2:
                cz = inner_z1