Python學習之路11-武裝飛船

時間 2019-12-05

標籤 python 學習之路武裝飛船欄目 Python 简体版

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《Python編程：從入門到實踐》筆記。python

本章主要學習如何使用pygame編寫一個簡單的小飛機打外星人的遊戲，因爲本人對用python寫遊戲並非特別感興趣，因此主要是看代碼的構建和一些編程規範，代碼會有所簡略。程序員

1. 準備工做

Python標準庫中並無自帶pygame模塊，因此須要自行安裝，能夠在控制檯（Windows下是cmd）上使用命令行安裝：pip install pygame。若是你是用的PyCharm，也能夠在設置中安裝：編程

點擊右邊的加號，在彈出的窗口中輸入pygame，而後安裝便可。微信

該項目中須要使用一些書中的圖片，這些圖片均可以在 http://www.ituring.com.cn/book/1861 中下載到。併發

2. 遊戲基本內容

首先須要新建一個項目，筆者取名爲 "alien_invasion" ，並在該項目的根目錄下新建一個 images 文件夾，用於存放項目中用到的圖片。在本節中，咱們將先建立4個文件：框架

alien_invasion.py：遊戲主程序函數

settings.py：遊戲的配置文件學習

game_functions.py：存放遊戲的控制函數，好比響應鼠標、鍵盤等網站

ship.py：飛船類spa

2.1 alien_invasion.py模塊：

該模塊通過重構後的代碼以下：

import pygame

import game_functions as gf
from settings import Settings
from ship import Ship

def run_game():
    # 初始化遊戲並建立一個屏幕對象
    pygame.init()   # 初始化背景設置，讓pygame能正常工做
    ai_settings = Settings()  # 實例化一個遊戲配置類
    # 返回一個遊戲窗口
    screen = pygame.display.set_mode(
        (ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")   # 給這個遊戲窗口設置一個標題

    ship = Ship(ai_settings, screen)   # 實例化一個飛船類，傳入了參數ai_settings和屏幕對象screen

    # 開始遊戲的主循環
    while True:
        gf.check_events(ship)  # 用於響應遊戲事件
        ship.update()   # 更新飛船狀態
        gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)  # 重繪screen

run_game()
複製代碼

①代碼第1行導入pygame模塊，它包含開發遊戲所需的基本功能；

②代碼3到5行導入的是自行編寫且通過重構的模塊；

③第9行代碼執行遊戲的初始化工做，好比初始化遊戲背景等；

④第10行實例化一個遊戲配置類，用於配置遊戲參數，該類的具體實現見本篇後面的內容；

⑤代碼第12-13行用於生成一個名爲screen的顯示窗口，長寬從配置對象ai_settings中讀出；display.set_mode()返回的是一個surface，在pygame中，surface是屏幕的一部分，用於顯示遊戲元素，這裏的screen表示的是整個遊戲窗口。咱們激活遊戲的循環後，每通過一次循環pygame都將重繪這個screen。

⑥代碼第20行的check_events()函數用於響應遊戲中發生的時間，好比鼠標，鍵盤，關閉窗口等。

⑦代碼第21行用於更新飛船的信息，如飛船位置

⑧最後一行用於啓動遊戲，即初始化遊戲，並開始主循環。

2.2 settings.py模塊

該文件主要是遊戲的配置信息，存放遊戲的各類參數。

class Settings:
    """存儲《外星人入侵》的全部設置的類"""

    def __init__(self):
        """初始化遊戲的設置"""
        # 屏幕設置
        self.screen_width = 1200   # 遊戲窗口寬度
        self.screen_height = 800   # 遊戲窗口高度
        self.bg_color = (230, 230, 230)  # 遊戲背景顏色
        self.ship_speed_factor = 1.5  # 飛船的移動速度
複製代碼

這裏故意將飛船的速度設置爲浮點數，也能夠是整數。在設置遊戲元素的位置時，若是直接使用浮點數，則只會截取整數部分。

2.3 ship.py模塊

該模塊描述了一個飛船類的基本內容：

import pygame

class Ship:
    def __init__(self, ai_settings, screen):
        """初始化飛機並設置其初始位置"""
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        # 加載飛機圖片並獲取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load("images/ship.bmp")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()

        # 將每艘新飛船放在屏幕底部中央
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom

        # 自定義一個能存儲浮點數的臨時變量,x座標
        self.center = float(self.rect.centerx)
		
        # 標誌，用於表示是否正在向某個方向移動
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def update(self):
        """根據移動標誌調整飛船的位置"""
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor

        # 用臨時變量更新rect的centerx，截取截取整數部分
        self.rect.centerx = self.center

    def blitme(self):
        """在指定位置繪製飛船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)
複製代碼

①__init__()中的self.center屬性，代碼將self.rect.centerx即飛船的中心x座標轉換成浮點數，並將其存儲在self.center中。之因此轉換成浮點數，是由於在settings.py文件中，咱們將飛船移動速度設置成了浮點數。

②self.moving_right和self.moving_left標誌，用於表示飛船是否正在移動，用於實現飛船在不鬆開按鍵下連續移動。

③udpate()方法，用於增減飛船的中心位置x座標（由於飛船隻能在底部移動，因此不用改y座標），並防止飛船移動出遊戲窗口。

④重寫了blitme()函數，用於繪製飛船

2.4 game_functions.py模塊

該模塊主要是集中處理遊戲中發生的各類事件。

import sys
import pygame

def check_keydown_event(event, ship):
    """響應按下按鍵"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    if event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True

def check_keyup_event(event, ship):
    """響應鬆開按鍵"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    if event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False

def check_events(ship):
    """響應按鍵和鼠標事件"""
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_event(event, ship)

        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_event(event, ship)

def update_screen(ai_settings, screen, ship):
    """更新屏幕上的圖像，並切換到新屏幕"""
    # 每次循環時都重繪屏幕
    screen.fill(ai_settings.bg_color)
    ship.blitme()

    # 讓最近繪製的屏幕可見
    pygame.display.flip()
複製代碼

①在pygame中，用K_RIGHT，K_LEFT表示方向按鍵，其實鍵盤上每一個鍵在pygame中都有所對於，以K_開頭。check_keydown_event()函數和check_keyup_event()函數都是對下面的check_event()的進一步簡化，這兩個函數的代碼都可以放在check_event()中，但這樣代碼將會很臃腫，結構不清晰。

②check_event()函數用於監聽遊戲的事件，好比pygame.QUIT，它表示遊戲推出事件；pygame.KEYDOWN和pygame.KEYUP分別表示鍵盤按下與鬆開事件。本次大循環中（外層的while循環）發生的全部事件都存儲在pygame.event中，咱們使用get()方法得到這些事件。

③在update_screen()函數中，咱們使用screen的fill()方法填充窗體的背景色，調用blitme()方法來在窗體中繪製飛船，最後，調用pygame.display.flip()方法讓最近的繪製在窗體中可見。

2.5 運行遊戲

如今咱們運行alien_invasion.py文件，咱們將獲得以下窗體：

目前功能還比較簡單，只能實現飛船的左右移動。

3. 添加射擊功能

爲了添加射擊功能，須要先添加一個子彈類。

3.1 Bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):  # 使用精靈
    """一個對飛船發射的子彈進行管理的類"""

    def __init__(self, ai_settings, screen, ship):
        """在飛船所處的位置建立一個子彈對象"""
        super(Bullet, self).__init__()
        self.screen = screen

        # 在（0,0）處建立一個表示子彈的矩形，再設置正確的位置
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, ai_settings.bullet_width,
                                ai_settings.bullet_height)
        self.rect.centerx = ship.rect.centerx   # 從飛機的中央位置射出
        self.rect.top = ship.rect.top           # 從飛機的頂部射出

        # 存儲用浮點數表示的子彈位置，由於子彈只在y軸上運動，因此不須要x座標
        self.y = float(self.rect.y)

        self.color = ai_settings.bullet_color   # 子彈顏色
        self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor   # 子彈速度

    def update(self):
        """向上移動子彈"""
        # 更新表示子彈位置的浮點數值
        self.y -= self.speed_factor
        # 更新表示子彈的rect的位置
        self.rect.y = self.y

    def draw_bullet(self):
        """在屏幕上繪製子彈"""
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)
複製代碼

首先咱們須要導入pygame模塊以及其中的Sprite類（直譯的話叫作「精靈類」，然而這名字叫的真的很尷尬），它可讓咱們在後面方便批量處理相同類型的同一操做，子彈類繼承自Sprite類。該子彈類並無使用圖片，而是直接在screen上繪製矩形用於表示子彈。update()方法用於更新子彈的位置。pygame.draw.rect()用於在screen上繪製子彈。

3.2 修改settings.py

在該模塊中添加子彈類的參數：

class Settings:
    def __init__(self):
        -- snip --
        # 子彈設置
        self.bullet_speed_factor = 1
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = 60, 60, 60
        # 表示窗口中最多容許存在的子彈數，固然你也能夠將其去掉
        self.bullets_allowed = 3   
複製代碼

3.3 修改game_functions.py

遊戲中咱們按空格鍵發射子彈，併發射子彈的過程單獨寫在一個函數fire_bullet()中。爲了響應空格鍵，須要修改check_event()函數和check_keydown_event()函數，前者只修改了參數，後者在判斷結構中添加了一個判斷。有了子彈類，那咱們還須要在screen中繪製子彈，因此還須要修改update_screen()函數，而子彈自身信息（好比子彈的移動）的修改則放在了一個新的函數update_bullets()中。

import sys
import pygame
from Bullet import Bullet

# 新增函數！
def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """若是尚未到達限制，就發射一顆子彈"""
    # 建立新子彈，並將其加入到編組bullets中
    # 若是你想讓飛船能無限發射子彈，能夠將判斷語句刪除
    if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
        new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
        bullets.add(new_bullet)

# 修改了參數！
def check_keydown_event(event, ship, ai_settings, screen, bullets):
    -- snip --
    # 按空格鍵發射子彈
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)

# 修改了參數！
def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """響應按鍵和鼠標事件"""
    for event in pygame.event.get():
        -- snip -- 
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            # 增長了參數
            check_keydown_event(event, ship, ai_settings, screen, bullets)
        -- snip --

# 修改了函數！
def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets):
    -- snip --
    # 繪製子彈
    for bullet in bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()
    -- snip --

# 新增函數
def update_bullets(bullets):
    """更新子彈的位置，並刪除已消失的子彈"""
    # 更新子彈的位置
    # bullets是個Group對象，調用一次update()就會調用其中全部Sprite對象的update()
    # 至關於你不用本身寫for循環了
    bullets.update()

    # 刪除已消失的子彈
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)
複製代碼

當子彈從窗口中消失時，它並無從內存中消失，若是對於已經從屏幕中消失的子彈不作處理的話，時間一長，子彈數一多，光子彈一項的內存佔用就會愈來愈多（土豪請忽略），雖然只是線性增加，但做爲一個合格的程序員，應該避免這種無謂的浪費。

3.4 修改alien_invation.py

最後，咱們修改主程序，在其中添加一個pygame.sprite中的Group對象用於表示子彈集合，以及對該對象的操做代碼。

import pygame
from pygame.sprite import Group   # 導入一個新類

import game_functions as gf
from settings import Settings
from ship import Ship

def run_game():
    -- snip --
    bullets = Group()

    # 開始遊戲的主循環
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
        ship.update()
        gf.update_bullets(bullets)
        gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
複製代碼

3.5運行新代碼

如下是運行截圖：

4. 小結

自此，咱們建立了一個能開火的小飛機，在下一篇文章中咱們將向其中添加外星人。

本篇中的代碼都是通過了重構後的代碼，可是，當咱們本身在編程時，若是對某一框架仍是小白，搞不清楚該如何組織代碼，那就把全部代碼都寫在一個或幾個文件裏（雖然這種習慣很很差），也暫時不用考慮代碼結構之類的問題，由於 你的任務是造東西，而不是寫漂亮代碼，用精巧結構，用別人沒看過的語法。 二者能兼備固然更好，但每一個人都有當小白的時期，有必定熟練度後，再來考慮代碼重構的問題。