第086讲: Pygame：碰撞检测 | 学习记录（小甲鱼零基础入门学习Python）

今天我们来学习碰撞检测，大部分游戏都是需要做碰撞检测的，因为你需要知道小球是否发生了碰撞，子弹是否击中了目标，主角是否踩到了狗屎。

那应该如何实现呢？

说白了，它这个原理很简单，就是检测两个精灵之间是否存在重叠的部分，像我们上节课的小球，在图1的情况下，它们就没有产生重叠，也就是没有发生碰撞。

图1

当碰撞发生的那一刹那，width = r1 + r2，如图2所示。

图2

当它们产生重叠，产生交集的时候，width < r1 + r2，如图3所示：

图3

所以我们判断两个小球是否发生碰撞，我们只要检测两个小球的圆心距是否小于等于它们两个半径之和。

我们先来尝试自己写碰撞检测的函数：

（我当然知道 sprite 模块里面有提供现成的，但是我提议大家学习任何东西之前我们要搞懂它的原理，懂得了它的原理，以后你学习别的语言、别的知识就会事半功倍了）

函数名叫做 collide_check()。

from pygame.locals import *
from random import *
import pygame
import math
import sys

class Ball(pygame.sprite.Sprite) :  #继承动画精灵基类
    def __init__ (self,imgae,position,speed,bg_size) :
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = pygame.image.load(imgae).convert_alpha()   
        self.rect = self.image.get_rect()   #获得球的尺寸
        self.rect.left , self.rect.top = position   #将出现的位置赋给球
        self.speed = speed  #设置速度
        self.width , self.height = bg_size[0] , bg_size[1]  #获得活动边界，就是背景的边界

    def move(self):
        self.rect = self.rect.move(self.speed)  #根据自身的速度进行移动

        if self.rect.right < 0:    #图片的右边已经超出边界的左边，即整个球已经出界
            self.rect.left = self.width    #让他从右边界回来
        if self.rect.bottom < 0:    #图片的底已经超出边界的上面
            self.rect.top = self.height   #让他从底部回来
        if self.rect.left > self.width:   #图片的左边已经超出边界的右边
            self.rect.right = 0     #让他从左边回来
        if self.rect.top > self.height:  #如果图片的顶部已经超出边界的底部
            self.rect.bottom = 0    #让他从顶部回来

#判断碰撞检测函数
def collide_check(item,target):
    col_balls = []      #添加碰撞小球
    for each in target:     #对 target 中所有的目标小球进行检测
        #两个球心之间的距离
        distance = math.sqrt( math.pow( (item.rect.center[0] - each.rect.center[0]) , 2 )  + \
                                        math.pow( (item.rect.center[1] - each.rect.center[1]) , 2) )
        if distance <= ( item.rect.width + each.rect.width ) / 2:   #如果距离小于等于两者间的半径之和也就是两个直径之和的一半
            col_balls.append(each)  #将这个发生碰撞的小球添加到列表中
    
    return col_balls


def main() :
    pygame.init()

    bg_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\background.png"
    ball_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\gray_ball.png" 
    
    running = True  #为了以后而已有多种方法退出程序
    
    bg_size = width , height = 1024 , 681       #背景大小
    screen = pygame.display.set_mode(bg_size) # 设置背景大小
    background = pygame.image.load(bg_image).convert_alpha()       #画背景

    balls = []

    # 创建五个小球
    BALL_NUM = 5

    for i in range (BALL_NUM) :    #生成5个球
        position = randint (0,width-100) ,  randint(0,height-100)   #要减去100是因为球图片尺寸的大小为100，随机生成位置
        speed  = [ randint (-10,10) , randint(-10,10) ]
        ball  = Ball(ball_image,position,speed,bg_size)  #生成球的对象
        balls.append(ball)  #将所有的球对象添加到类表中，方便管理
        
    clock = pygame.time.Clock()    #生成刷新帧率控制器

    while running :
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit()

        screen.blit(background, (0, 0)) #将背景画到screen上

        for each in balls:  #每个球进行移动并重新绘制
            each.move()
            screen.blit(each.image, each.rect)
        
        for i in range (BALL_NUM) : #循环5个小球，分别判断这个小球有没有和另外四个小球发生碰撞
            item = balls.pop(i)    #因为是判断和其他四个小球，所以需要先将这个小球取出
            if collide_check( item , balls ):  #调用碰撞检测的函数，如果结果为真，也就是有发生碰撞的小球
                item.speed[0] = - item.speed[0]     #碰撞后向反方向运动
                item.speed[1] = - item.speed[1]
            balls.insert(i , item)  #最后不要忘记把这个小球放回原位

        pygame.display.flip()
        clock.tick(30)

if __name__ == "__main__":
    main()

在这里我们可以看到还有一点的缺陷

这两个小球会不断的发生碰撞，然后一直脱离不了，原因视频中已经解释了，不难理解，所以不再描述。
解决方法其实也很简单：就是在产生小球的时候进行一次碰撞检测，如果碰撞了，那么就重新产生一个小球即可。

from pygame.locals import *
from random import *
import pygame
import math
import sys

class Ball(pygame.sprite.Sprite) :  #继承动画精灵基类
    def __init__ (self,imgae,position,speed,bg_size) :
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = pygame.image.load(imgae).convert_alpha()   
        self.rect = self.image.get_rect()   #获得球的尺寸
        self.rect.left , self.rect.top = position   #将出现的位置赋给球
        self.speed = speed  #设置速度
        self.width , self.height = bg_size[0] , bg_size[1]  #获得活动边界，就是背景的边界

    def move(self):
        self.rect = self.rect.move(self.speed)  #根据自身的速度进行移动

        if self.rect.right < 0:    #图片的右边已经超出边界的左边，即整个球已经出界
            self.rect.left = self.width    #让他从右边界回来
        if self.rect.bottom < 0:    #图片的底已经超出边界的上面
            self.rect.top = self.height   #让他从底部回来
        if self.rect.left > self.width:   #图片的左边已经超出边界的右边
            self.rect.right = 0     #让他从左边回来
        if self.rect.top > self.height:  #如果图片的顶部已经超出边界的底部
            self.rect.bottom = 0    #让他从顶部回来

#判断碰撞检测函数
def collide_check(item,target):
    col_balls = []      #添加碰撞小球
    for each in target:     #对 target 中所有的目标小球进行检测
        #两个球心之间的距离
        distance = math.sqrt( math.pow( (item.rect.center[0] - each.rect.center[0]) , 2 )  + \
                                        math.pow( (item.rect.center[1] - each.rect.center[1]) , 2) )
        if distance <= ( item.rect.width + each.rect.width ) / 2:   #如果距离小于等于两者间的半径之和也就是两个直径之和的一半
            col_balls.append(each)  #将这个发生碰撞的小球添加到列表中
    
    return col_balls


def main() :
    pygame.init()

    bg_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\background.png"
    ball_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\gray_ball.png" 
    
    running = True  #为了以后而已有多种方法退出程序
    
    bg_size = width , height = 1024 , 681       #背景大小
    screen = pygame.display.set_mode(bg_size) # 设置背景大小
    background = pygame.image.load(bg_image).convert_alpha()       #画背景

    balls = []

    # 创建五个小球
    BALL_NUM = 5

    for i in range (BALL_NUM) :    #生成5个球
        position = randint (0,width-100) ,  randint(0,height-100)   #要减去100是因为球图片尺寸的大小为100，随机生成位置
        speed  = [ randint (-10,10) , randint(-10,10) ]
        ball  = Ball(ball_image,position,speed,bg_size)  #生成球的对象
        while collide_check(ball,balls):    #如果生成的小球和之前的球发生碰撞，那么重新生成小球
            ball.rect.left , ball.rect.top = randint (0,width-100) ,  randint(0,height-100)     
        balls.append(ball)  #将所有的球对象添加到类表中，方便管理
        
    clock = pygame.time.Clock()    #生成刷新帧率控制器

    while running :
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit()

        screen.blit(background, (0, 0)) #将背景画到screen上

        for each in balls:  #每个球进行移动并重新绘制
            each.move()
            screen.blit(each.image, each.rect)
        
        for i in range (BALL_NUM) : #循环5个小球，分别判断这个小球有没有和另外四个小球发生碰撞
            item = balls.pop(i)    #因为是判断和其他四个小球，所以需要先将这个小球取出
            if collide_check( item , balls ):  #调用碰撞检测的函数，如果结果为真，也就是有发生碰撞的小球
                item.speed[0] = - item.speed[0]     #碰撞后向反方向运动
                item.speed[1] = - item.speed[1]
            balls.insert(i , item)  #最后不要忘记把这个小球放回原位

        pygame.display.flip()
        clock.tick(30)

if __name__ == "__main__":
    main()

---

上面是自己写的碰撞检测。接下来来谈一下现成的。

为什么我们要谈一下 sprite 提供的现成的碰撞检测函数呢？不知道大家有没有注意到 我们写的 collide_check() 函数只是适用于圆与圆之间的碰撞检测，其它的多边形（如矩形、三角形）以及一些不规则的多边形，那怎么办，我们就不会得到相应的结果了，我们可以试图去为每一种情况写一个碰撞检测函数，也不是不可以。

但其实 Pygame 的 sprite 模块事实上已经提供了一个成熟的碰撞检测的函数供我们使用，这也是我们要将我们的类继承 sprite 模块的 Sprite 基类的原因。

sprite 模块提供了 spritecollide() 方法用于 检测某个精灵是否与指定的组中的其它精灵发生碰撞。（和我们写的 collide_check() 原理基本上类似）

spritecollide(sprite, group, dokill, collided = None)

第一个参数 sprite 是指定被检测的精灵；（就是我们写的里面的 item）

第二个参数 group 是指定一个组（就是我们写的里面的 target 列表），它是 sprite 的组，因此要使用 sprite.Group() 来生成；

第三个参数 dokill 是设置是否从组中删除检测到碰撞的精灵，设置为True，则删除；

第四个参数 collided 是指定一个回调函数，用于定制特殊的检测方法，如果第四个参数忽略的话，默认是检测精灵之间的 rect 属性。

（我们这里不能使用默认的 检测方法，看下图，图中的情况会被检测为碰撞，但其实两小球还没碰撞）

collide_circle(left, right) 方法适用于检测两个圆之间是否发生碰撞，left 和 right 参数分别是两个精灵，所以我们直接 使用

collided = pygame.sprite.collide_circle

另外，collide_circle()方法需要精灵有一个半径的属性，所以我们给 Ball 类增加一个 radius 属性。

代码如下：

from pygame.locals import *
from random import *
import pygame
import math
import sys

class Ball(pygame.sprite.Sprite) :  #继承动画精灵基类
    def __init__ (self,imgae,position,speed,bg_size) :
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = pygame.image.load(imgae).convert_alpha()   
        self.rect = self.image.get_rect()   #获得球的尺寸
        self.rect.left , self.rect.top = position   #将出现的位置赋给球
        self.speed = speed  #设置速度
        self.width , self.height = bg_size[0] , bg_size[1]  #获得活动边界，就是背景的边界
        self.radius = self.rect.width / 2

    def move(self):
        self.rect = self.rect.move(self.speed)  #根据自身的速度进行移动

        if self.rect.right < 0:    #图片的右边已经超出边界的左边，即整个球已经出界
            self.rect.left = self.width    #让他从右边界回来
        if self.rect.bottom < 0:    #图片的底已经超出边界的上面
            self.rect.top = self.height   #让他从底部回来
        if self.rect.left > self.width:   #图片的左边已经超出边界的右边
            self.rect.right = 0     #让他从左边回来
        if self.rect.top > self.height:  #如果图片的顶部已经超出边界的底部
            self.rect.bottom = 0    #让他从顶部回来

def main() :
    pygame.init()

    bg_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\background.png"
    ball_image = r"D:\Code\Python\Pygame\pygame6：动画精灵\gray_ball.png" 
    
    running = True  #为了以后而已有多种方法退出程序
    
    bg_size = width , height = 1024 , 681       #背景大小
    screen = pygame.display.set_mode(bg_size) # 设置背景大小
    background = pygame.image.load(bg_image).convert_alpha()       #画背景

    balls = []
    group = pygame.sprite.Group()   #因为使用自带的函数需要使用自己带的组，所以这里我们创建一个

    # 创建五个小球
    BALL_NUM = 5

    for i in range (BALL_NUM) :    #生成5个球
        position = randint (0,width-100) ,  randint(0,height-100)   #要减去100是因为球图片尺寸的大小为100，随机生成位置
        speed  = [ randint (-10,10) , randint(-10,10) ]
        ball  = Ball(ball_image,position,speed,bg_size)  #生成球的对象
        while pygame.sprite.spritecollide(ball , group , False , pygame.sprite.collide_circle):    #如果生成的小球和之前的球发生碰撞，那么重新生成小球
            ball.rect.left , ball.rect.top = randint (0,width-100) ,  randint(0,height-100)     
        balls.append(ball)  #将所有的球对象添加到类表中，方便管理
        group.add(ball) #组有add（）和remove（）方法

    clock = pygame.time.Clock()    #生成刷新帧率控制器

    while running :
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit()

        screen.blit(background, (0, 0)) #将背景aaa画到screen上

        for each in balls:  #每个球进行移动并重新绘制
            each.move()
            screen.blit(each.image, each.rect)
        
        for each in group : #循环5个小球，分别判断这个小球有没有和另外四个小球发生碰撞
            group.remove(each)    #因为是判断和其他四个小球，所以需要先将这个小球取出

            if pygame.sprite.spritecollide(each,group,False,pygame.sprite.collide_circle):  #调用碰撞检测的函数，如果结果为真，也就是有发生碰撞的小球
                each.speed[0] = - each.speed[0]     #碰撞后向反方向运动
                each.speed[1] = - each.speed[1]
            group.add(each)  #最后不要忘记把这个小球放回原位

        pygame.display.flip()
        clock.tick(30)

if __name__ == "__main__":
    main()