迷路ゲーム

1. アプリ概要

キーボード操作でキャラクターをゴールへ導く迷路ゲーム。Canvas描画とキーイベント処理を組み合わせて実装。

このアプリはgamesカテゴリの実践的なPythonアプリです。使用ライブラリは tkinter（標準ライブラリ）、難易度は ★★★ です。

このアプリは「ゲーム」カテゴリです。ゲーム実装は GUI イベント処理・状態管理・描画ループを同時に学べる教材で、画面・入力・ロジックの三層分離の感覚が掴めます。tkinter（標準ライブラリ） を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

コピー＆実行で動作確認 → コード解説で構造理解 → カスタマイズで応用、の 3 ステップで進めると、短時間で本質を押さえられます。

アプリを完成させた後は、自分の使い方に合わせて改造するのが学びを定着させる近道です。カスタマイズ章のアイデアを足がかりに、独自機能を一つ追加してみてください。

2. 機能一覧

• 「新しい迷路」ボタン（new_game()）で操作
• messagebox.showinfo() によるダイアログ通知

3. 事前準備・環境

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は標準ライブラリの範囲で動作する想定ですが、未検証です。

• Python 3.10 以上
• OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

4. 完全なソースコード

import random
import tkinter as tk
from tkinter import messagebox, ttk


CELL = 28  # セルのピクセルサイズ


class App083:
    """迷路ゲーム"""

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("迷路ゲーム")
        self.root.configure(bg="#f8f9fc")
        self.cols = 21
        self.rows = 15
        self.maze = []  # 1=壁, 0=通路
        self.player = (1, 1)
        self.goal = (self.cols - 2, self.rows - 2)
        self.steps = 0
        self.cleared = False
        self._build_ui()
        self.new_game()

    def _build_ui(self):
        """UI を構築する"""
        title = tk.Frame(self.root, bg="#3776ab", pady=10)
        title.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(title, text="迷路ゲーム", font=("Noto Sans JP", 16, "bold"),
                 bg="#3776ab", fg="white").pack()

        ctrl = tk.Frame(self.root, bg="#f8f9fc")
        ctrl.pack(fill=tk.X, pady=6)
        ttk.Label(ctrl, text="サイズ:").pack(side=tk.LEFT, padx=(20, 4))
        self.size_var = tk.StringVar(value="中(21x15)")
        cb = ttk.Combobox(ctrl, textvariable=self.size_var, state="readonly", width=12,
                          values=["小(15x11)", "中(21x15)", "大(27x21)"])
        cb.pack(side=tk.LEFT)
        ttk.Button(ctrl, text="新しい迷路", command=self.new_game).pack(side=tk.LEFT, padx=10)
        self.status = tk.Label(ctrl, text="", bg="#f8f9fc",
                               font=("Noto Sans JP", 11))
        self.status.pack(side=tk.RIGHT, padx=20)

        self.canvas = tk.Canvas(self.root, bg="white", highlightthickness=0)
        self.canvas.pack(padx=10, pady=10)

        # キーバインド (矢印 / WASD)
        for k in ("Up", "Down", "Left", "Right", "w", "a", "s", "d", "W", "A", "S", "D"):
            self.root.bind(f"<{k}>", self._on_key)
        self.root.focus_set()

    def _set_size_from_combo(self):
        """コンボボックスからサイズを決定する"""
        v = self.size_var.get()
        if v.startswith("小"):
            self.cols, self.rows = 15, 11
        elif v.startswith("大"):
            self.cols, self.rows = 27, 21
        else:
            self.cols, self.rows = 21, 15

    def new_game(self):
        """新しい迷路を生成する"""
        self._set_size_from_combo()
        self.maze = self._generate_maze(self.cols, self.rows)
        self.player = (1, 1)
        self.goal = (self.cols - 2, self.rows - 2)
        self.steps = 0
        self.cleared = False
        self.canvas.config(width=self.cols * CELL, height=self.rows * CELL)
        self._draw()
        self.status.config(text="矢印キーで操作 / 歩数: 0", fg="#333")

    def _generate_maze(self, w, h):
        """深さ優先探索で迷路を生成する (奇数サイズ前提)"""
        if w % 2 == 0:
            w += 1
        if h % 2 == 0:
            h += 1
        self.cols, self.rows = w, h
        m = [[1] * w for _ in range(h)]

        def carve(x, y):
            m[y][x] = 0
            dirs = [(2, 0), (-2, 0), (0, 2), (0, -2)]
            random.shuffle(dirs)
            for dx, dy in dirs:
                nx, ny = x + dx, y + dy
                if 0 < nx < w - 1 and 0 < ny < h - 1 and m[ny][nx] == 1:
                    m[y + dy // 2][x + dx // 2] = 0
                    carve(nx, ny)

        carve(1, 1)
        m[h - 2][w - 2] = 0
        return m

    def _draw(self):
        """迷路を描画する"""
        self.canvas.delete("all")
        for y, row in enumerate(self.maze):
            for x, v in enumerate(row):
                x0, y0 = x * CELL, y * CELL
                color = "#1f2933" if v == 1 else "#f8f9fc"
                self.canvas.create_rectangle(x0, y0, x0 + CELL, y0 + CELL,
                                             fill=color, outline="")
        # ゴール
        gx, gy = self.goal
        self.canvas.create_rectangle(gx * CELL + 4, gy * CELL + 4,
                                     (gx + 1) * CELL - 4, (gy + 1) * CELL - 4,
                                     fill="#ffd43b", outline="")
        # プレイヤー
        px, py = self.player
        self.canvas.create_oval(px * CELL + 4, py * CELL + 4,
                                (px + 1) * CELL - 4, (py + 1) * CELL - 4,
                                fill="#3776ab", outline="")

    def _on_key(self, event):
        """キー入力でプレイヤーを移動する"""
        if self.cleared:
            return
        key = event.keysym.lower()
        dx, dy = 0, 0
        if key in ("up", "w"):
            dy = -1
        elif key in ("down", "s"):
            dy = 1
        elif key in ("left", "a"):
            dx = -1
        elif key in ("right", "d"):
            dx = 1
        if dx == 0 and dy == 0:
            return
        x, y = self.player
        nx, ny = x + dx, y + dy
        if 0 <= nx < self.cols and 0 <= ny < self.rows and self.maze[ny][nx] == 0:
            self.player = (nx, ny)
            self.steps += 1
            self._draw()
            self.status.config(text=f"歩数: {self.steps}")
            if self.player == self.goal:
                self.cleared = True
                self.status.config(text=f"クリア！ 歩数: {self.steps}", fg="green")
                self.root.after(200,
                                lambda: messagebox.showinfo(
                                    "クリア！", f"{self.steps} 歩でゴールしました"))


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App083(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

迷路ゲームのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

6. ステップバイステップガイド

このアプリをゼロから自分で作る手順を解説します。コードをコピーするだけでなく、実際に手順を追って自分で書いてみましょう。

1. 1
   ファイルを作成する

   新しいファイルを作成して app083.py と保存します。使うのは random・tkinter だけなので、追加インストールは不要です。

2. 2
   クラスの骨格を作る

   App083 クラスを定義し、__init__ と、末尾の root = tk.Tk() ～ mainloop() の最小構成を書いて、まず空のウィンドウが出ることを確認します。

3. 3
   ウィンドウを設定する

   title("迷路ゲーム")・configure(bg="#f8f9fc") をコンストラクタで設定します。

4. 4
   画面部品を並べる

   _build_ui() の中で、tk.Frame×2・tk.Label×2・ttk.Label・ttk.Combobox・ttk.Button・tk.Canvas を作って配置します（掲載コードと同じ並び順で書くとレイアウトが一致します）。まず表示だけ確認しましょう。

5. 5
   イベントを接続する

   「2. 機能一覧」で挙げた各ボタンを command= で対応するメソッド（new_game()）につなぎます。

6. 6
   中心になるメソッドを実装する

   アプリの本体である new_game()（11行）・_on_key()（29行）・_generate_maze()（22行） を実装します。

7. 7
   動作確認する

   python app083.py で起動し、各ボタンが反応することを確認します。

7. カスタマイズアイデア

基本機能を習得したら、以下のカスタマイズに挑戦してみましょう。

8. よくある問題と解決法

9. 練習問題

アプリの理解を深めるための練習問題です。気になるものから挑戦してみてください（課題3は定型の発展課題です）。

1. 課題1：迷路のサイズに「特大」を足す

   サイズ欄は小・中・大の3つだけです。もっと広い盤面で遊べるように、4つ目の「特大(33x25)」を足しましょう。

   期待結果：サイズ欄に「特大(33x25)」が増える。選んで「新しい迷路」を押すと、盤面が横33マス・縦25マスに広がる。

   合格条件

   • サイズ欄の選択肢が4つになる
   • 「特大(33x25)」で新しい迷路を作ると盤面が縦横とも広がる
   • 「中(21x15)」に戻すと元の大きさに戻る

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは2か所です。_build_ui() の values=["小(15x11)", "中(21x15)", "大(27x21)"] と、_set_size_from_combo() の分岐です。new_game() は先頭で _set_size_from_combo() を呼ぶので触りません。
   ヒント②（使うもの）: 分岐は elif v.startswith("特大"): を作り、その中に self.cols, self.rows = 33, 25 と書きます。Canvas の大きさは new_game() の self.canvas.config(width=self.cols * CELL, height=self.rows * CELL) が合わせてくれます。
   つまずきやすい点: values に足しただけでは大きさが変わらず、エラーも出ません。_set_size_from_combo() が見ているのは startswith("小") と startswith("大") だけで、「特大(33x25)」は先頭が「特」なのでどちらにも当たらず else の21×15になるからです。CELL は28なので特大の Canvas は 924×700 ピクセルになり、画面の狭いノートPCでは縦がはみ出ることがあります。

2. 課題2：ゴールまでの残りマス数をステータスに出す

   いまのステータス欄は歩数だけです。ゴールまであと何マスかを一緒に出して、近づいている実感が持てるようにしましょう。

   期待結果：「中(21x15)」で新しい迷路を作ると、ステータスが「矢印キーで操作 / 歩数: 0 / 残り 30」になる。ゴールに近づく向きへ1歩動かすと「残り 29」に減る。

   合格条件

   • 迷路を作った直後は 小=20・中=30・大=42 と出る
   • ゴールの1つ手前で「残り 1」になる
   • 壁にぶつかって進めなかったときは数が変わらない

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは2か所です。new_game() の self.status.config(text="矢印キーで操作 / 歩数: 0", fg="#333") と、_on_key() の self.status.config(text=f"歩数: {self.steps}") です。
   ヒント②（使うもの）: self.player と self.goal はどちらも (x, y) のタプルです。gx, gy = self.goal のように展開し、abs(px - gx) + abs(py - gy) で残りマス数を求めます。
   つまずきやすい点: ゴールに着いた瞬間の「残り 0」は画面に残りません。歩数を書いた直後にクリア判定が走り、self.status.config(text=f"クリア！ 歩数: {self.steps}", fg="green") が同じラベルを上書きするからです。またこの計算はまっすぐ進んだときの距離なので、壁を避ける実際の歩数はこれより多くなります。

3. 課題3：保存機能の追加

   処理結果をファイルに保存する機能を追加しましょう。