python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)

飞机大战项目(一)

  • 1. pygame 快速入门
  • 2. 敌机出场
  • 3.碰撞检测


  • 1. pygame 快速入门

    1.1 使用 pygame 创建图形窗口

    1.1.1 游戏的初始化和退出

    • 要使用 pygame 提供的所有功能之前,需要调用 init 方法
    • 在游戏结束前需要调用一下 quit 方法
    方法 说明
    pygame.init() 导入并初始化所有 pygame 模块,使用其他模块之前,必须先调用 init 方法
    pygame.quit() 卸载所有 pygame 模块,在游戏结束之前调用!

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第1张图片

    import pygame
    
    pygame.init()
    
    # 游戏代码...
    
    pygame.quit()
    
    

    1.1.2 理解游戏中的坐标系

    • 坐标系
      • 原点左上角 (0, 0)
      • x 轴 水平方向向 ,逐渐增加
      • y 轴 垂直方向向 ,逐渐增加

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第2张图片

    • 在游戏中,所有可见的元素 都是以 矩形区域 来描述位置的

      • 要描述一个矩形区域有四个要素:(x, y) (width, height)
    • pygame 专门提供了一个类 pygame.Rect 用于描述 矩形区域

    Rect(x, y, width, height) -> Rect
    

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第3张图片

    提示

    • pygame.Rect 是一个比较特殊的类,内部只是封装了一些数字计算
    • 不执行 pygame.init() 方法同样能够直接使用

    案例演练

    需求

    1. 定义 hero_rect 矩形描述 英雄的位置和大小
    2. 输出英雄的 坐标原点xy
    3. 输出英雄的 尺寸宽度高度
    hero_rect = pygame.Rect(100, 500, 120, 126)
    
    print("坐标原点 %d %d" % (hero_rect.x, hero_rect.y))
    print("英雄大小 %d %d" % (hero_rect.width, hero_rect.height))
    # size 属性会返回矩形区域的 (宽, 高) 元组
    print("英雄大小 %d %d" % hero_rect.size)
    

    1.1.3 创建游戏主窗口

    • pygame 专门提供了一个 模块 pygame.display 用于创建、管理 游戏窗口
    方法 说明
    pygame.display.set_mode() 初始化游戏显示窗口
    pygame.display.update() 刷新屏幕内容显示,稍后使用

    set_mode 方法

    set_mode(resolution=(0,0), flags=0, depth=0) -> Surface
    
    • 作用 —— 创建游戏显示窗口

    • 参数

      • resolution 指定屏幕的 ,默认创建的窗口大小和屏幕大小一致
      • flags 参数指定屏幕的附加选项,例如是否全屏等等,默认不需要传递
      • depth 参数表示颜色的位数,默认自动匹配
    • 返回值

      • 暂时 可以理解为 游戏的屏幕游戏的元素 都需要被绘制到 游戏的屏幕
    • 注意:必须使用变量记录 set_mode 方法的返回结果!因为:后续所有的图像绘制都基于这个返回结果

    # 创建游戏主窗口
    screen = pygame.display.set_mode((480, 700))
    

    1.1.4 简单的游戏循环

    • 为了做到游戏程序启动后,不会立即退出,通常会在游戏程序中增加一个 游戏循环
    • 所谓 游戏循环 就是一个 无限循环
    • 创建游戏窗口 代码下方,增加一个无限循环
      • 注意:游戏窗口不需要重复创建
    # 创建游戏主窗口
    screen = pygame.display.set_mode((480, 700))
    
    # 游戏循环
    while True:
        pass
    

    1.2 理解 图像 并实现图像绘制

    • 在游戏中,能够看到的 游戏元素 大多都是 图像
      • 图像文件 初始是保存在磁盘上的,如果需要使用,第一步 就需要 被加载到内存
    • 要在屏幕上 看到某一个图像的内容,需要按照三个步骤:
      1. 使用 pygame.image.load() 加载图像的数据
      2. 使用 游戏屏幕 对象,调用 blit 方法 将图像绘制到指定位置
      3. 调用 pygame.display.update() 方法更新整个屏幕的显示

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CLx6LXS9-1580111990944)(media/15025046487919/004_%E5%8A%A0%E8%BD%BD%E5%92%8C%E6%98%BE%E7%A4%BA%E5%9B%BE%E5%83%8F.png)]

    提示:要想在屏幕上看到绘制的结果,就一定要调用 pygame.display.update() 方法

    代码演练 I —— 绘制背景图像

    需求

    1. 加载 background.png 创建背景
    2. 背景 绘制在屏幕的 (0, 0) 位置
    3. 调用屏幕更新显示背景图像
    # 绘制背景图像
    # 1> 加载图像
    bg = pygame.image.load("./images/background.png")
    
    # 2> 绘制在屏幕
    screen.blit(bg, (0, 0))
    
    # 3> 更新显示
    pygame.display.update()
    

    代码演练 II —— 绘制英雄图像

    需求

    1. 加载 me1.png 创建英雄飞机
    2. 英雄飞机 绘制在屏幕的 (200, 500) 位置
    3. 调用屏幕更新显示飞机图像
    # 1> 加载图像
    hero = pygame.image.load("./images/me1.png")
    
    # 2> 绘制在屏幕
    screen.blit(hero, (200, 500))
    
    # 3> 更新显示
    pygame.display.update()
    

    透明图像

    • png 格式的图像是支持 透明
    • 在绘制图像时,透明区域 不会显示任何内容
    • 但是如果下方已经有内容,会 透过 透明区域 显示出来

    理解 update() 方法的作用

    可以在 screen 对象完成 所有 blit 方法之后,统一调用一次 display.update 方法,同样可以在屏幕上 看到最终的绘制结果

    • 使用 display.set_mode() 创建的 screen 对象 是一个 内存中的屏幕数据对象
      • 可以理解成是 油画画布
    • screen.blit 方法可以在 画布 上绘制很多 图像
      • 例如:英雄敌机子弹
      • 这些图像 有可能 会彼此 重叠或者覆盖
    • display.update() 会将 画布最终结果 绘制在屏幕上,这样可以 提高屏幕绘制效率增加游戏的流畅度

    案例调整

    # 绘制背景图像
    # 1> 加载图像
    bg = pygame.image.load("./images/background.png")
    
    # 2> 绘制在屏幕
    screen.blit(bg, (0, 0))
    
    # 绘制英雄图像
    # 1> 加载图像
    hero = pygame.image.load("./images/me1.png")
    
    # 2> 绘制在屏幕
    screen.blit(hero, (200, 500))
    
    # 3> 更新显示 - update 方法会把之前所有绘制的结果,一次性更新到屏幕窗口上
    pygame.display.update()
    

    1.3 理解 游戏循环游戏时钟

    现在 英雄飞机 已经被绘制到屏幕上了,怎么能够让飞机移动呢

    1.3.1 游戏中的动画实现原理

    • 电影 的原理类似,游戏中的动画效果,本质上是 快速 的在屏幕上绘制 图像
      • 电影是将多张 静止的电影胶片 连续、快速的播放,产生连贯的视觉效果!
    • 一般在电脑上 每秒绘制 60 次,就能够达到非常 连续 高品质 的动画效果
      • 每次绘制的结果被称为 帧 Frame

    1.3.2 游戏循环

    游戏的两个组成部分

    游戏循环的开始 就意味着 游戏的正式开始

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第4张图片

    游戏循环的作用

    1. 保证游戏 不会直接退出
    2. 变化图像位置 —— 动画效果
      • 每隔 1 / 60 秒 移动一下所有图像的位置
      • 调用 pygame.display.update() 更新屏幕显示
    3. 检测用户交互 —— 按键、鼠标等…

    1.3.3 游戏时钟

    • pygame 专门提供了一个类 pygame.time.Clock 可以非常方便的设置屏幕绘制速度 —— 刷新帧率
    • 要使用 时钟对象 需要两步:
      • 1)在 游戏初始化 创建一个 时钟对象
      • 2)在 游戏循环 中让时钟对象调用 tick(帧率) 方法
    • tick 方法会根据 上次被调用的时间,自动设置 游戏循环 中的延时
    # 3. 创建游戏时钟对象
    clock = pygame.time.Clock()
    i = 0
    
    # 游戏循环
    while True:
    
        # 设置屏幕刷新帧率
        clock.tick(60)
    
        print(i)
        i += 1
    

    1.3.4 英雄的简单动画实现

    需求

    1. 游戏初始化 定义一个 pygame.Rect 的变量记录英雄的初始位置
    2. 游戏循环 中每次让 英雄y - 1 —— 向上移动
    3. y <= 0 将英雄移动到屏幕的底部

    提示:

    • 每一次调用 update() 方法之前,需要把 所有的游戏图像都重新绘制一遍
    • 而且应该 最先 重新绘制 背景图像
    # 4. 定义英雄的初始位置
    hero_rect = pygame.Rect(150, 500, 102, 126)
    
    while True:
    
        # 可以指定循环体内部的代码执行的频率
        clock.tick(60)
    
        # 更新英雄位置
        hero_rect.y -= 1
    
        # 如果移出屏幕,则将英雄的顶部移动到屏幕底部
        if hero_rect.y <= 0:
            hero_rect.y = 700
    
        # 绘制背景图片
        screen.blit(bg, (0, 0))
        # 绘制英雄图像
        screen.blit(hero, hero_rect)
    
        # 更新显示
        pygame.display.update()
    

    作业

    1. 英雄向上飞行,当 英雄完全从上方飞出屏幕后
    2. 将飞机移动到屏幕的底部
    if hero_rect.y + hero_rect.height <= 0:
        hero_rect.y = 700
    

    提示

    • Rect 的属性 bottom = y + height
    if hero_rect.bottom <= 0:
        hero_rect.y = 700
    

    1.3.5 在游戏循环中 监听 事件

    事件 event

    • 就是游戏启动后,用户针对游戏所做的操作
    • 例如:点击关闭按钮点击鼠标按下键盘

    监听

    • 游戏循环 中,判断用户 具体的操作

    只有 捕获 到用户具体的操作,才能有针对性的做出响应

    代码实现

    • pygame 中通过 pygame.event.get() 可以获得 用户当前所做动作事件列表
      • 用户可以同一时间做很多事情
    • 提示:这段代码非常的固定,几乎所有的 pygame 游戏都 大同小异
    # 游戏循环
    while True:
    
        # 设置屏幕刷新帧率
        clock.tick(60)
    
        # 事件监听
        for event in pygame.event.get():
    
            # 判断用户是否点击了关闭按钮
            if event.type == pygame.QUIT:
                print("退出游戏...")
    
                pygame.quit()
    
                # 直接退出系统
                exit()
    

    1.4 理解 精灵精灵组

    1.4.1 精灵 和 精灵组

    • 在刚刚完成的案例中,图像加载位置变化绘制图像 都需要程序员编写代码分别处理
    • 为了简化开发步骤,pygame 提供了两个类
      • pygame.sprite.Sprite —— 存储 图像数据 image位置 rect对象
      • pygame.sprite.Group

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    精灵

    • 在游戏开发中,通常把 显示图像的对象 叫做精灵 Sprite

    • 精灵 需要 有 两个重要的属性

      • image 要显示的图像
      • rect 图像要显示在屏幕的位置
    • 默认的 update() 方法什么事情也没做

      • 子类可以重写此方法,在每次刷新屏幕时,更新精灵位置
    • 注意pygame.sprite.Sprite 并没有提供 imagerect 两个属性

      • 需要程序员从 pygame.sprite.Sprite 派生子类
      • 并在 子类初始化方法 中,设置 imagerect 属性

    精灵组

    • 一个 精灵组 可以包含多个 精灵 对象
    • 调用 精灵组 对象的 update() 方法
      • 可以 自动 调用 组内每一个精灵update() 方法
    • 调用 精灵组 对象的 draw(屏幕对象) 方法
      • 可以将 组内每一个精灵image 绘制在 rect 位置
    Group(*sprites) -> Group
    

    注意:仍然需要调用 pygame.display.update() 才能在屏幕看到最终结果

    1.4.2 派生精灵子类

    1. 新建 plane_sprites.py 文件
    2. 定义 GameSprite 继承自 pygame.sprite.Sprite

    注意

    • 如果一个类的 父类 不是 object
    • 在重写 初始化方法 时,一定要super() 一下父类的 __init__ 方法
    • 保证父类中实现的 __init__ 代码能够被正常执行

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    属性

    • image 精灵图像,使用 image_name 加载
    • rect 精灵大小,默认使用图像大小
    • speed 精灵移动速度,默认为 1

    方法

    • update 每次更新屏幕时在游戏循环内调用
      • 让精灵的 self.rect.y += self.speed

    提示

    • imageget_rect() 方法,可以返回 pygame.Rect(0, 0, 图像宽, 图像高) 的对象
    import pygame
    
    
    class GameSprite(pygame.sprite.Sprite):
        """游戏精灵基类"""
        
        def __init__(self, image_name, speed=1):
            
            # 调用父类的初始化方法
            super().__init__()
            
            # 加载图像
            self.image = pygame.image.load(image_name)
            # 设置尺寸
            self.rect = self.image.get_rect()
            # 记录速度
            self.speed = speed
    
        def update(self, *args):
            
            # 默认在垂直方向移动
            self.rect.y += self.speed
            
    

    1.4.3 使用 游戏精灵 和 精灵组 创建敌机

    需求

    • 使用刚刚派生的 游戏精灵精灵组 创建 敌机 并且实现敌机动画

    步骤

    1. 使用 from 导入 plane_sprites 模块
      • from 导入的模块可以 直接使用
      • import 导入的模块需要通过 模块名. 来使用
    2. 游戏初始化 创建 精灵对象精灵组对象
    3. 游戏循环中精灵组 分别调用 update()draw(screen) 方法

    职责

    • 精灵
      • 封装 图像 image位置 rect速度 speed
      • 提供 update() 方法,根据游戏需求,更新位置 rect
    • 精灵组
      • 包含 多个 精灵对象
      • update 方法,让精灵组中的所有精灵调用 update 方法更新位置
      • draw(screen) 方法,在 screen 上绘制精灵组中的所有精灵

    实现步骤

      1. 导入 plane_sprites 模块
    from plane_sprites import *
    
      1. 修改初始化部分代码
    # 创建敌机精灵和精灵组
    enemy1 = GameSprite("./images/enemy1.png")
    enemy2 = GameSprite("./images/enemy1.png", 2)
    enemy2.rect.x = 200
    enemy_group = pygame.sprite.Group(enemy1, enemy2)
    
      1. 修改游戏循环部分代码
    # 让敌机组调用 update 和 draw 方法
    enemy_group.update()
    enemy_group.draw(screen)
    
    # 更新屏幕显示
    pygame.display.update()
    

    2. 敌机出场

    # 敌机出场

    2.1 使用定时器添加敌机

    运行 备课代码观察 敌机的 出现规律

    1. 游戏启动后,每隔 1 秒出现一架敌机
    2. 每架敌机 向屏幕下方飞行,飞行 速度各不相同
    3. 每架敌机出现的 水平位置 也不尽相同
    4. 当敌机 从屏幕下方飞出,不会再飞回到屏幕中

    2.1.1 定时器

    • pygame 中可以使用 pygame.time.set_timer() 来添加 定时器
    • 所谓 定时器,就是 每隔一段时间,去 执行一些动作
    set_timer(eventid, milliseconds) -> None
    
    • set_timer 可以创建一个 事件
    • 可以在 游戏循环事件监听 方法中捕获到该事件
    • 第 1 个参数 事件代号 需要基于常量 pygame.USEREVENT 来指定
      • USEREVENT 是一个整数,再增加的事件可以使用 USEREVENT + 1 指定,依次类推…
    • 第 2 个参数是 事件触发 间隔的 毫秒值

    定时器事件的监听

    • 通过 pygame.event.get() 可以获取当前时刻所有的 事件列表
    • 遍历列表 并且判断 event.type 是否等于 eventid,如果相等,表示 定时器事件 发生

    2.1.2 定义并监听创建敌机的定时器事件

    pygame定时器 使用套路非常固定:

    1. 定义 定时器常量 —— eventid
    2. 初始化方法 中,调用 set_timer 方法 设置定时器事件
    3. 游戏循环 中,监听定时器事件

    1) 定义事件

    • plane_sprites.py 的顶部定义 事件常量
    # 敌机的定时器事件常量
    CREATE_ENEMY_EVENT = pygame.USEREVENT
    
    • PlaneGame初始化方法创建用户事件
    # 4. 设置定时器事件 - 每秒创建一架敌机
    pygame.time.set_timer(CREATE_ENEMY_EVENT, 1000)
    

    2) 监听定时器事件

    • __event_handler 方法中增加以下代码:
    def __event_handler(self):
        
        for event in pygame.event.get():
        
            # 判断是否退出游戏
            if event.type == pygame.QUIT:
                PlaneGame.__game_over()
            elif event.type == CREATE_ENEMY_EVENT:
                print("敌机出场...")
    

    2.2 设计 Enemy

    1. 游戏启动后,每隔 1 秒出现一架敌机
    2. 每架敌机 向屏幕下方飞行,飞行 速度各不相同
    3. 每架敌机出现的 水平位置 也不尽相同
    4. 当敌机 从屏幕下方飞出,不会再飞回到屏幕中

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第7张图片

    • 初始化方法
      • 指定 敌机图片
      • 随机 敌机的 初始位置初始速度
    • 重写 update() 方法
      • 判断 是否飞出屏幕,如果是,从 精灵组 删除

    2.2.1 敌机类的准备

    • plane_sprites 新建 Enemy 继承自 GameSprite
    • 重写 初始化方法,直接指定 图片名称
    • 暂时 不实现 随机速度随机位置 的指定
    • 重写 update 方法,判断是否飞出屏幕
    class Enemy(GameSprite):
        """敌机精灵"""
        
        def __init__(self):
            
            # 1. 调用父类方法,创建敌机精灵,并且指定敌机的图像
            super().__init__("./images/enemy1.png")
    
            # 2. 设置敌机的随机初始速度
    
            # 3. 设置敌机的随机初始位置
        
        def update(self):
            
            # 1. 调用父类方法,让敌机在垂直方向运动
            super().update()
            
            # 2. 判断是否飞出屏幕,如果是,需要将敌机从精灵组删除
            if self.rect.y >= SCREEN_RECT.height:
                print("敌机飞出屏幕...")    
    

    2.3 创建敌机

    演练步骤

    1. __create_sprites,添加 敌机精灵组
      • 敌机是 定时被创建的,因此在初始化方法中,不需要创建敌机
    2. __event_handler,创建敌机,并且 添加到精灵组
      • 调用 精灵组add 方法可以 向精灵组添加精灵
    3. __update_sprites,让 敌机精灵组 调用 updatedraw 方法

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第8张图片

    演练代码

    • 修改 plane_main__create_sprites 方法
    # 敌机组
    self.enemy_group = pygame.sprite.Group()
    
    • 修改 plane_main__update_sprites 方法
    self.enemy_group.update()
    self.enemy_group.draw(self.screen)
    
    • 定时出现敌机
    elif event.type == CREATE_ENEMY_EVENT:
        self.enemy_group.add(Enemy())
    

    2.4 随机敌机位置和速度

    1) 导入模块

    • 在导入模块时,建议 按照以下顺序导入
    1. 官方标准模块导入
    2. 第三方模块导入
    3. 应用程序模块导入
    
    • 修改 plane_sprites.py 增加 random 的导入
    import random
    

    2) 随机位置

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第9张图片

    使用 pygame.Rect 提供的 bottom 属性,在指定敌机初始位置时,会比较方便

    • bottom = y + height
    • y = bottom - height

    3) 代码实现

    • 修改 初始化方法,随机敌机出现 速度位置
    def __init__(self):
    
        # 1. 调用父类方法,创建敌机精灵,并且指定敌机的图像
        super().__init__("./images/enemy1.png")
    
        # 2. 设置敌机的随机初始速度 1 ~ 3
        self.speed = random.randint(1, 3)
    
        # 3. 设置敌机的随机初始位置
        self.rect.bottom = 0
        
        max_x = SCREEN_RECT.width - self.rect.width
        self.rect.x = random.randint(0, max_x)
    

    2.5 移出屏幕销毁敌机

    • 敌机移出屏幕之后,如果 没有撞到英雄,敌机的历史使命已经终结
    • 需要从 敌机组 删除,否则会造成 内存浪费

    检测敌机被销毁

    • __del__ 内置方法会在对象被销毁前调用,在开发中,可以用于 判断对象是否被销毁
    def __del__(self):
        print("敌机挂了 %s" % self.rect)
    

    代码实现

    python学习笔记第十二天------------飞机大战项目(一)_第10张图片

    • 判断敌机是否飞出屏幕,如果是,调用 kill() 方法从所有组中删除
    def update(self):
        super().update()
        
        # 判断敌机是否移出屏幕
        if self.rect.y >= SCREEN_RECT.height:
            # 将精灵从所有组中删除
            self.kill()
    

    3.碰撞检测

    3.1 了解碰撞检测方法

    • pygame 提供了 两个非常方便 的方法可以实现碰撞检测:

    pygame.sprite.groupcollide()

    • 两个精灵组所有的精灵 的碰撞检测
    groupcollide(group1, group2, dokill1, dokill2, collided = None) -> Sprite_dict
    
    • 如果将 dokill 设置为 True,则 发生碰撞的精灵将被自动移除
    • collided 参数是用于 计算碰撞的回调函数
      • 如果没有指定,则每个精灵必须有一个 rect 属性

    pygame.sprite.spritecollide()

    • 判断 某个精灵指定精灵组 中的精灵的碰撞
    spritecollide(sprite, group, dokill, collided = None) -> Sprite_list
    
    • 如果将 dokill 设置为 True,则 指定精灵组发生碰撞的精灵将被自动移除
    • collided 参数是用于 计算碰撞的回调函数
      • 如果没有指定,则每个精灵必须有一个 rect 属性
    • 返回 精灵组 中跟 精灵 发生碰撞的 精灵列表

    3.2 碰撞实现

    def __check_collide(self):
    
        # 1. 子弹摧毁敌机
        pygame.sprite.groupcollide(self.hero.bullets, self.enemy_group, True, True)
        
        # 2. 敌机撞毁英雄
        enemies = pygame.sprite.spritecollide(self.hero, self.enemy_group, True)
        
        # 判断列表时候有内容
        if len(enemies) > 0:
        
            # 让英雄牺牲
            self.hero.kill()
            
            # 结束游戏
            PlaneGame.__game_over()
    

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