เป้าหมายวันนี้ — กด A แล้วเลเซอร์พุ่ง

ภาพจำลองจากตรรกะ shooter_step3.py ไม่ใช่ภาพถ่ายจอ

สิ่งที่น้อง ๆ จะเห็นบนจอเมื่อทำเสร็จ:

1. กด A หนึ่งครั้ง → เลเซอร์ฟ้า 1 นัดพุ่งขึ้นจากหัวยาน พร้อมเสียง
2. กด A ค้าง → ยิงต่อเนื่องไม่หยุด นัดห่างกันเท่า ๆ กัน
3. กระสุนมีแค่ 6 นัด บนจอจึงไม่มีทางเกิน 6
4. ยานยังบินซ้าย-ขวาได้เหมือนคาบ 10

ไฟล์ของวันนี้มีไฟล์เดียว: practise_codes/shooter_step3.py^↗ · ป้าย Score/Lives ยังไม่ขยับ ศัตรูกับคะแนนมาคาบ 12

ทายก่อน — ถ้าสร้างกระสุนใหม่ทุกครั้งที่กด A?

วิธีที่คิดง่ายที่สุดคือ กด A เมื่อไร ก็สร้างกล่องใหม่ 1 กล่อง:

    if keys.a:                                          # ตัวอย่างที่ "ไม่ควรทำ"
        game.Box(ship_x + 28, 340, 6, 14, game.CYAN)    # กล่องใหม่ทุกเฟรมที่กด A

• กด A ค้าง = ได้กล่องใหม่ ทุกเฟรม
• กล่องที่บินพ้นจอไปแล้ว ยังนับเป็นชิ้นบนจอ จนกว่าจะสั่ง delete()

คุยกับเพื่อนข้าง ๆ 1 นาที: เกมนี้จะเป็นอะไรไปก่อน?

คำตอบ — (ค) สร้างกล่องต่อไม่ได้

ไม่ใช่เรื่อง RAM เต็ม — เพดานที่ชนจริงคือ "จำนวนชิ้นบนจอ"

ภาพในหัว — ตู้ล็อกเกอร์ที่ห้องสมุดหรือสระว่ายน้ำ

จุดที่เปรียบไม่ตรง 2 จุด

• คนต้องเดินมาคืนกุญแจเอง · กระสุน คืนตัวเอง ทันทีที่บินพ้นเส้น -20
• ไม่มีตู้ว่าง คน ยืนรอ ได้ · เกม ไม่รอ เฟรมนั้นแค่ยิงไม่ออก แล้วลองใหม่เฟรมหน้า

ชุดกระสุนหมุนเวียนในเกมของเรา

1. สร้าง 6 นัดก่อนเกมเริ่ม — list นี้ ไม่มีวันยาวขึ้น
2. แต่ละนัดมีแค่ 2 สถานะ: ว่าง หรือ ใช้อยู่ ดูจากค่า y ค่าเดียว
3. กด A = ยืมตัวว่าง · บินพ้นจอ = คืนเอง · ไม่มีตัวว่าง = เฟรมนั้นยิงไม่ออก

พูดตามกันดัง ๆ: ว่าง ก็ต่อเมื่อ bullet.y < -20

ภาพรวม — หนึ่งเฟรมของ shooter_step3.py

def on_frame():
    global ship_x, ship_speed, fire_cooldown   # ค่าที่ต้องจำข้ามเฟรม ลืม = UnboundLocalError

① ครั้งเดียวก่อนเกมเริ่ม · ④⑤ ทุกเฟรม · ②③ เฉพาะเฟรมที่กด A และคูลดาวน์เป็น 0 (หาตัวว่างไม่ได้ = ไม่ยิง)

โค้ด ① ② — ให้มาแล้วในไฟล์ อ่านให้เข้าใจ

# ① สร้างชุดครั้งเดียว: 6 นัด จอดรอที่ y = -50 (เหนือจอ)
bullets = [game.Box(0, -50, 6, 14, game.CYAN) for _ in range(MAX_BULLETS)]
for bullet in bullets:
    bullet.hide()                   # ซ่อนไว้ก่อน (ที่ทำให้ว่างคือ y = -50)

# ② หาตัวว่าง: ไล่ดูทีละนัด นัดแรกที่ y < -20 คือตัวว่าง
def find_free_bullet():
    for bullet in bullets:
        if bullet.y < -20:
            return bullet           # เจอแล้ว ส่งนัดนี้ออกไปใช้
    return None                     # ใช้อยู่ครบ 6 → ไม่มีตัวว่าง

• บรรทัดที่ 2 อ่านว่า: ทำ game.Box(...) ซ้ำ MAX_BULLETS (= 6) รอบ แล้วเก็บทุกกล่องไว้ใน list bullets · _ คือตัวนับรอบที่เราไม่ได้ใช้
• -50 มาจากตอนสร้าง game.Box(0, -50, ...) — hide() ไม่ได้เปลี่ยนค่า y
• return None แปลว่า "ไม่มี" · คนเรียกต้องเช็ก if bullet: ก่อนใช้ทุกครั้ง

กระสุน 1 นัด อยู่ได้กี่เฟรม — ดูเป็นตัวเลข

$$y_{\text{ใหม่}} = y_{\text{เดิม}} - 9 \qquad \text{เช่น } 331 = 340 - 9$$

• เฟรม 0 ยิงออก ได้ y = 331 แล้วขึ้นเฟรมละ 9 px (ขึ้นข้างบน = y ลดลง)
• เฟรม 39 ได้ -20 พอดี → ยังใช้อยู่ (ต้อง น้อยกว่า -20) · เฟรม 40 ได้ -29 → คืน
• ใช้อยู่ตั้งแต่เฟรม 0 ถึงเฟรม 40 = 41 เฟรม ≈ 1.4 วินาที

ทายก่อน — find_free_bullet() จะส่งนัดไหนออกมา?

กด A ค้างมาตั้งแต่เฟรม 0 ตอนนี้เป็น เฟรม 48 · ค่า y ตอนที่ฟังก์ชันเริ่มไล่ดู:

1. เติม ? ให้ครบ แล้วตอบ: ฟังก์ชันคืนนัดไหน? ไล่ดูไปกี่นัดถึงเจอ?
2. ถ้า y ของทั้ง 6 นัดเป็น 124, 160, 196, 232, 268, 304 ฟังก์ชันจะคืนอะไร? แล้วบนจอเกิดอะไรขึ้น?

เขียนคำตอบลงใบงานก่อน แล้วค่อยเปิดสไลด์ถัดไป

เฉลยการทาย

ข้อ 1 — คืน bullets[0]

• [0] คือนัด แรก ที่ y < -20 ฟังก์ชันเจอแล้วหยุดทันที ดูไปแค่ 1 นัด
• [1] ที่ y = -20 ยังไม่ว่าง เพราะ -20 ไม่น้อยกว่า -20 (เฟรมนี้มันจะขึ้นไป -29 แล้วค่อยว่าง)
• ฟังก์ชันเริ่มดูจาก [0] เสมอ · ที่เห็นยืมวน 0 → 5 ก็เพราะนัดคืนตามลำดับที่ยิงออกไป

ข้อ 2 — คืน None

• ไล่ดูครบ 6 นัด ไม่มีนัดไหน y < -20 เลย
• if bullet: เป็นเท็จ → เฟรมนี้ยิงไม่ออก ไม่ error ไม่ค้าง แค่ไม่มีเลเซอร์ออกมา
• จะได้เห็นของจริงในงาน "ลองแก้" ระหว่างแล็บ

คูลดาวน์ — นับถอยหลังก่อนยิงนัดถัดไป

เหมือน ปุ่มสกิลในเกมมือถือ กดแล้วไอคอนเป็นสีเทา รอครบถึงกดได้อีก · คล้าย debounce คาบ 2 แต่คาบ 2 ใช้ sleep หยุดรอ ส่วนคูลดาวน์นับเฟรมโดยเกมไม่หยุด

$$c_{\text{ใหม่}} = \max(0,\; c_{\text{เดิม}} - 1) \qquad c = \texttt{fire\_cooldown}$$

• ตอนจะยิง มีนัดเก่ายังใช้อยู่อย่างมาก 5 นัด (นัดที่เก่าสุดค้างที่ y = -20 มองไม่เห็นแล้ว) → มีช่องว่างรอเสมอ → กด A ค้างยิงได้ไม่รู้จบ · บนจอเห็นไม่เกิน 5 นัด

งานของเรา — เติม 2 ช่องใน shooter_step3.py

ในไฟล์ แต่ละช่องมีคอมเมนต์ใบ้กับ pass · ลบ pass แล้วเขียนโค้ดหน้าตาแบบนี้ (เติม ____ และ ... เอง):

งานของคุณ 1 — คูลดาวน์ + ③ ยืม

    fire_cooldown = ____(0, fire_cooldown - 1)          # ลด 1 ไม่ให้ต่ำกว่า 0
    if (keys.a or keys.up) and ______________:          # กดยิง และ พร้อมยิง
        bullet = find_free_bullet()                     # ② หาตัวว่าง
        if bullet:                                      # ได้ตัวว่าง (ไม่ใช่ None)
            ...                                         # ③ ยืม: 4 บรรทัด ดูใบ้ข้างล่าง

งานของคุณ 2 — ④ อัปเดตทุกเฟรม + ⑤ คืน

    for bullet in bullets:
        if bullet.y >= -20:                             # เฉพาะนัดที่ใช้อยู่
            ...                                         # ④ ขึ้น 9 px (x เท่าเดิม)
            if ______________:                          # ⑤ พ้นเส้น -20 แล้ว?
                ...                                     #    ซ่อน = คืน

ใบ้ ③ ยืม: .show() · ย้ายไปหัวยาน .move_to(x, 340) โดย x = กลางยาน ship_x + ship.w // 2 ถอยครึ่งความกว้างกระสุน 3 px · เสียง game.sfx("fire") · ตั้งคูลดาวน์ 8

รันบนบอร์ด + เช็กลิสต์

ระหว่างแล็บ อาจารย์จะเปิด 3 หน้าถัดไป: กับดักที่เจอบ่อย · ลองแก้คูลดาวน์ 4 · ผลจริง

กับดักที่เจอบ่อย

ลองแก้ — ลดคูลดาวน์จาก 8 เหลือ 4

แก้บรรทัด fire_cooldown = 8 เป็น fire_cooldown = 4 · ทายก่อนกดรัน:

• ยิงถี่ขึ้นเท่าตัวจริงไหม? (30 ÷ 4 = 7.5 นัดต่อวินาที?)
• สายเลเซอร์บนจอจะหน้าตาเป็นยังไง?

เขียนคำทายลงใบงาน แล้วรันบนบอร์ดจริง ดูสายเลเซอร์ให้ดี

ผลจริง — ชุดหมุนเวียนหมด สายเลเซอร์ขาดเป็นช่วง

• เฟรม 0–20: ยิงออก 6 นัดติดกัน ห่างกัน 4 เฟรม
• เฟรม 24–40: ทั้ง 6 นัดยังใช้อยู่ → find_free_bullet() คืน None → ยิงไม่ออก
• เฟรม 40: [0] พ้นเส้น -20 → คืน · เฟรม 41: ยืม [0] ยิงต่อ
• บนจอเห็น 6 นัดเป็นกลุ่ม แล้ว เว้นช่องว่าง 21 เฟรม (0.7 วินาที)
• ได้จริง 6 นัดทุก 41 เฟรม ≈ 4.4 นัด/วินาที ไม่ใช่ 7.5

อยากยิงถี่จริงต้องเพิ่มช่องด้วย: ลอง MAX_BULLETS = 11 คู่กับคูลดาวน์ 4 แล้วดูว่าช่องว่างหายไหม · เสร็จแล้วแก้กลับเป็น 6 กับ 8

สรุป + คาบหน้า

1. ชุดหมุนเวียน (Object Pool): สร้างของครั้งเดียว แล้ว ยืม → ใช้ → คืน ไม่สร้างใหม่ระหว่างเล่น
2. ว่างหรือใช้อยู่ ดูจากค่าเดียว: ของเราใช้ bullet.y < -20
3. คูลดาวน์: นับถอยหลังทุกเฟรม ทำได้เมื่อถึง 0 → ตั้งความถี่ สูงสุด ได้

เอาไปใช้ที่อื่น: เหรียญ ประกายไฟ ระเบิด ในเกมของน้องเอง = ชุดหมุนเวียน · เสียงเตือนตอนเอียงบอร์ด (คาบ 9) ไม่ให้ดังทุกเฟรม = คูลดาวน์ (ตารางเต็มในภาคผนวก)

คาบหน้า: ศัตรูใช้หลักเดียวกัน — ศัตรู 6 ตัวก็สร้างครั้งเดียวแล้วใช้ซ้ำทั้งเกม · เพิ่มการชนแบบกล่อง คะแนน ชีวิต GAME OVER

ลองคิดมาก่อน: ศัตรูที่ตกพ้นจอล่าง ควร "คืนแล้วรอให้ยืม" แบบกระสุน หรือ "วนกลับขึ้นไปข้างบน" เลย?

คาบ 12 ใช้ไฟล์ใหม่ shooter_step4.py ที่มีส่วนกระสุนของวันนี้ให้แล้ว

ดูมันหมุน — ช่องไหนถูกยืม ช่องไหนถูกคืน

สังเกต 4 จุด (กด A ค้าง คูลดาวน์ 8)

• เฟรม 0, 8, 16, … ยืมทีละช่อง [0] [1] [2] … ห่างกัน 8 เฟรม
• เฟรม 39: [0] อยู่ที่ y = -20 ยัง ใช้อยู่ เพราะต้อง น้อยกว่า -20
• เฟรม 40: [0] ขึ้นไปถึง -29 → คืน
• เฟรม 48: ยืม [0] ช่องเดิม อีกครั้ง

find_free_bullet() เริ่มดูจาก [0] ทุกครั้ง ที่เห็นยืมวน 0 → 5 เพราะนัดคืนตามลำดับที่ยิง ไม่ใช่เพราะมันจำว่าถึงคิวใคร

ภาพช้ากว่าจริง · ตัวเลขทุกตัวมาจากตรรกะของ shooter_step3.py

list ฉบับเต็ม — เขียนแบบยาวเทียบกัน

bullets = [game.Box(0, -50, 6, 14, game.CYAN) for _ in range(MAX_BULLETS)]

bullets = []                                               # เขียนแบบยาว ได้ผลเท่ากัน
for _ in range(MAX_BULLETS):                               # (ดูเทียบ ไม่ได้อยู่ในไฟล์)
    bullets.append(game.Box(0, -50, 6, 14, game.CYAN))

เฉลย · ส่วนหัวไฟล์ (บรรทัด 14–22)

ACCEL, MAX_SPEED, FRICTION = 1.4, 13.0, 0.80
MAX_BULLETS = 6                                 # ขนาดชุดหมุนเวียน ตั้งไว้ที่เดียว

game.title("SHOOTER")                          # หน้าชื่อเกม: Start = เล่น · Back = ออก

ship = game.Box(365, 352, 62, 24, game.GREEN)
ship_x, ship_speed, fire_cooldown = 365.0, 0.0, 0
score, lives = 0, 3                             # ยังไม่ใช้ในคาบนี้ (คาบ 12 ใช้)
hud = game.Text("Score: 0   Lives: 3", 10, 8, game.WHITE)

• บรรทัด 15: ตัวเลขขนาดชุดอยู่ที่เดียว อยากเปลี่ยนเป็น 11 ก็แก้จุดเดียว
• บรรทัด 20: fire_cooldown เริ่มที่ 0 → กด A ครั้งแรกยิงได้ทันที
• บรรทัด 14, 19–20: ยานกับฟิสิกส์ยกมาจาก step 2 ของคาบ 10 ทั้งชุด
• บรรทัด 24–34 คือ ① ② ที่อธิบายไปแล้วในสไลด์ "โค้ด ① ②"

เฉลย · งานของคุณ 1 — คูลดาวน์ + ③ ยืม (บรรทัด 50–57)

    fire_cooldown = max(0, fire_cooldown - 1)
    if (keys.a or keys.up) and fire_cooldown == 0:
        bullet = find_free_bullet()                        # ② หาตัวว่าง
        if bullet:                                         # ③ ยืม (ได้ตัวว่าง)
            bullet.show()
            bullet.move_to(ship_x + ship.w // 2 - 3, 340)  # ไปหัวยาน
            game.sfx("fire")                               # เสียงเลเซอร์
            fire_cooldown = 8                              # รอ 8 เฟรม

• บรรทัด 50: ลด 1 ทุกเฟรม ไม่ว่าจะกดหรือไม่ · max(0, …) กันค่าติดลบ
• บรรทัด 51: ดันขึ้น (keys.up) ก็ยิงได้ เผื่อคนถนัดแบบนั้น
• บรรทัด 55: ship.w // 2 = 62 ÷ 2 = 31 (// หารแล้วปัดลง) · ลบ 3 = ครึ่งความกว้างกระสุน → กระสุนอยู่กลางยาน · y = 340 อยู่เหนือยาน (ยานอยู่ที่ 352)
• บรรทัด 57: ตั้ง 8 → ยิงได้สูงสุด 30 ÷ 8 ≈ 3.75 นัดต่อวินาที

เฉลย · งานของคุณ 2 — ④ อัปเดต + ⑤ คืน (บรรทัด 60–64)

    for bullet in bullets:
        if bullet.y >= -20:                            # เฉพาะนัดที่ใช้อยู่
            bullet.move_to(bullet.x, bullet.y - 9)     # ④ ขึ้น 9 px
            if bullet.y < -20:                         # ⑤ พ้นเส้นแล้ว
                bullet.hide()                          #    ซ่อน = คืน

• บรรทัด 61: ข้ามนัดที่ว่าง มันจอดอยู่ ไม่ต้องขยับ
• บรรทัด 62: move_to เปลี่ยน bullet.y ทันที (bentogame.py:234) บรรทัด 63 จึงเช็กค่าที่เพิ่งขยับ
• บรรทัด 63–64: ค่า y ที่ต่ำกว่า -20 คือสิ่งที่ทำให้ว่าง ส่วน hide() แค่ทำให้ผู้เล่นมองไม่เห็น
• ทำไมเส้นคือ -20 ไม่ใช่ 0: กระสุนสูง 14 px ที่ y = -2 ปลายยังโผล่ให้เห็น พอถึง -20 ก็พ้นจอทั้งแท่ง เผื่อไว้อีก 6 px

ท่อนยิงแค่ "ยืม" ส่วนการพาทุกนัดขึ้นไปเป็นงานของลูปนี้ แยกหน้าที่กันชัด ๆ โค้ดจึงอ่านง่าย

คณิตเพิ่ม — ต้องมีกี่ช่อง และหาตัวว่างเร็วแค่ไหน

ต้องมีกี่ช่อง (คิดเอง ไม่ได้อยู่ในโค้ด):

• คูลดาวน์ 8: 41 ÷ 8 = 5.1 ปัดขึ้น = 6 · คูลดาวน์ 4: 41 ÷ 4 = 10.25 ปัดขึ้น = 11
• 41 มาจาก: เฟรม 0 ถึง 39 ขึ้นรวม 40 × 9 = 360 px จาก 340 ถึง -20 พอดี · เฟรม 40 ได้ -29 → ใช้อยู่เฟรม 0–40 = 41 เฟรม

หาตัวว่างเร็วแค่ไหน:

• find_free_bullet() ไล่ดูทีละช่องจาก [0] แย่สุดดูครบทุกช่อง งานจึงโตตามจำนวนช่อง (ตำราเขียนว่า O(n))
• 6 ช่อง × ยิงสูงสุด 3.75 ครั้งต่อวินาที = ดูไม่เกิน ~23 ช่องต่อวินาที เบามาก
• ถ้ามี 1,000 ช่อง: เก็บ "รายชื่อช่องว่าง" ไว้ต่างหาก (free list) ยืมตัวหัวแถวได้เลย ไม่ต้องไล่ดู

ทำไมไม่สร้างใหม่ — ฉบับละเอียด

• สาเหตุหลัก — เพดานชิ้นบนจอ: เฟิร์มแวร์มีตารางชิ้นบนจอ 32 ช่อง (UI_MAX_WIDGETS = 32, ipc_ui_protocol.h:172) เต็มแล้วสร้างใหม่ → RuntimeError: ui: max 32 widgets (modui.c:628) · ช่องคืนก็ต่อเมื่อ delete() หรือ clear() เท่านั้น ตัวแปร Python หายไปไม่ได้คืนช่อง · ของเราใช้ 9 ชิ้น (กระสุน 6 + ยาน + HUD + ป้ายปุ่ม)
• อาจเกิดด้วย (รอง ยังไม่ได้วัด): ตัวเก็บขยะหยุดโปรแกรมระหว่างเก็บ · หน่วยความจำแหว่งเป็นรู (fragmentation) · เอกสาร MicroPython แนะนำให้สร้างของที่อยู่ยาวไว้ตั้งแต่ต้น
• ตามจริง: ลูปของเรายังจองของเล็ก ๆ ทุกเฟรมอยู่ดี — joystick.read() สร้าง dict ใหม่ (modjoystick.c:213) · Keys(...) ใหม่ทุกเฟรม (bentogame.py:353) · เลขทศนิยมก็เป็น object · ชุดหมุนเวียนตัดแค่ "กล่องกระสุนที่เกิดบ่อย"
• กฎวิศวกรรม: NASA JPL "Power of Ten" ข้อ 3 ไม่จองหน่วยความจำใหม่หลังเริ่มระบบ — ชุดหมุนเวียนคือวินัยนี้สำหรับวัตถุในเกม ไม่ได้แปลว่าทั้งโปรแกรมไม่จองอะไรเลย · MISRA C:2012 ข้อ 21.3 ห้ามใช้ malloc/free ในภาษา C เด็ดขาด

เลข 32 และข้อความ error อ่านจากซอร์สเฟิร์มแวร์ (BENTO-TESAIoT-libraries/game/common/) ยังไม่ได้ลองบนบอร์ด

เอาไปใช้ที่อื่น

• คาบ 2 ใช้ time.sleep_ms(50) ซึ่ง หยุดทั้งลูป รอ · คูลดาวน์นับเฟรมทำงานอื่นต่อได้ระหว่างรอ
• ตัวเก็บค่าเซนเซอร์แบบวน (ring buffer) เป็นญาติกัน: จองครั้งเดียวเหมือนกัน แต่เขียนทับช่องถัดไปตามลำดับ ไม่มีการหาตัวว่าง

ใช้จริงที่ไหน

อ่านต่อ:

• Robert Nystrom, Game Programming Patterns บท Object Pool — gameprogrammingpatterns.com/object-pool.html
• Unity, Level up your code with game programming design patterns: Object pool — วิดีโอบน YouTube

แบบฝึกเรียงโค้ด — มีบรรทัดหลอก 1 บรรทัด

เรียงบรรทัดให้เป็น งานของคุณ 2 (④ อัปเดต + ⑤ คืน) พร้อมย่อหน้าให้ถูก · บรรทัดไหนไม่ควรอยู่ใน on_frame?

A   bullet.hide()
B   if bullet.y >= -20:
C   bullet = game.Box(ship_x + 28, 340, 6, 14, game.CYAN)
D   for bullet in bullets:
E   bullet.move_to(bullet.x, bullet.y - 9)
F   if bullet.y < -20:

คิดต่อ

• ชุดที่ใหญ่ขึ้นตอนสู้บอส — 6 นัดไม่พอ: สร้างอีก 6 นัด ครั้งเดียว ตอนเข้าฉากบอส ไม่ใช่เพิ่มทีละนัดในลูป · นับชิ้นรวมแล้วยังต่ำกว่า 32 ไหม?
• กระสุน 2 แบบ (เร็ว / แรง) — ใช้ชุดเดียวกันหรือแยกสองชุด? การหาตัวว่างยุ่งขึ้นแค่ไหน
• คูลดาวน์ตามคะแนน — ยิ่งคะแนนสูงยิ่งยิงเร็ว แต่ต้องคำนวณช่องที่ต้องมีให้ไม่เกิน MAX_BULLETS
• เกมเต็มทำต่างจากเรา — full_games/shooter_full.py ใช้ list ธง bact (True/False) บอกว่าใช้อยู่ แทนการดู y · ข้อดีข้อเสียต่างกันยังไง?
• วัดเอง — จับเวลาแต่ละเฟรมด้วย time.ticks_ms() เทียบแบบ "สร้างแล้ว delete() ทุกนัด" กับแบบชุดหมุนเวียน เฟรมไหนนานผิดปกติบ้าง?
• สะพานสู่คาบ 12 — ศัตรู 6 ตัว ควรใช้ y บอกว่าว่างแบบกระสุน หรือใช้ธงแบบเกมเต็ม?

เลือกมาหนึ่งข้อ เขียนลงใบงานว่า "ถ้าเป็นเรา จะออกแบบยังไง" ก่อนแก้โค้ด