Python 外星人入侵游戏（一）：武装飞船（上）

从这周开始Python的实践学习，首先来开发一个外星人入侵游戏，这样可以对之前的概念有更深入的理解，对交互式项目有更深入的认识

来源：《Python编程：从入门到实践》

注意：游戏《外星人入侵》将包含很多不同的文件，因此需要在系统中新建一个文件夹，并命名为alien_invasion。务必将这个项目的所有文件都存储在这个文件夹中，这样相关的import语句才能正确地工作

1 规划项目

• 开发大型项目，做好规划后再动手编写项目很重要
• 规划可确保你不偏离轨道，从而提高项目成功的可能性

在游戏《外星人入侵》中，玩家控制着一艘最初出现在屏幕底部中央的飞船。玩家可以使用箭头键左右移动飞船，还可使用空格键进行射击。游戏开始时，一群外星人出现在天空中，他们在屏幕中向下移动。玩家的任务是射杀这些外星人。玩家将所有外星人都消灭干净后，将出现一群新的外星人，他们移动的速度更快。只要有外星人撞到了玩家的飞船或到达了屏幕底部，玩家就损失一艘飞船。玩家损失三艘飞船后，游戏结束。

• 在第一个开发阶段，将创建一艘可左右移动的飞船，这艘飞船在用户按空格键时能够开火

2 安装Pygame

• 我的系统win-64bit，Python版本3.7，只要找到与版本匹配的安装程序就ok了。

如果安装Pygame遇到困难，推荐看这篇文章：python3.7 window 64bit安装pygame

3 开始游戏项目

• 首先创建一个空的Pygame窗口，供后面用来绘制游戏元素，如飞船和外星人
• 还将让这个游戏响应用户输入、设置背景色以及加载飞船图像

3.1 创建Pygame窗口以及响应用户输入

• 首先，创建一个空的Pygame窗口。使用Pygame编写的游戏的基本结构如下：

alien_invasion.py

import sys
import pygame

def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        # 监视键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()     
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
        
run_game()

• 导入模块sys和pygame。模块pygame包含开发游戏所需的功能；玩家退出时，将使用模块sys来退出游戏
• pygame.init()初始化背景设置，让Pygame能够正确地工作
• 调用pygame.display.set_mode()来创建一个名为screen的显示窗口，这个游戏的所有图形元素都将在其中绘制
• 实参（1200, 800）是一个元组，指定游戏窗口的尺寸
• 对象screen是一个surface。在Pygame中，surface是屏幕的一部分，用于显示游戏元素
  • 在这个游戏中，每个元素（如外星人或飞船）都是一个surface
  • display.set_mode()返回的surface表示整个游戏窗口
  • 我们激活游戏的动画循环后，每经过一次循环都将自动重绘这个surface
• 这个游戏由一个while循环控制，其中包含一个事件循环以及管理屏幕更新的代码
  • 事件是用户玩游戏时执行的操作，如按键或移动鼠标
  • 为让程序响应事件，编写一个事件循环（for循环），以侦听事件，根据发生的事件执行相应的任务
• 使用方法pygame.event.get()访问Pygame检测到的事件
• 在for循环中编写一系列的if语句来检测并响应特定的事件。例如，玩家单机游戏窗口的关闭按钮时，将检测到pygame.QUIT事件，而我们调用sys.exit()来退出游戏
• 调用pygame.display.flip()，命令Pygame让最近绘制的屏幕可见
  • 它每次执行while循环时都绘制一个空屏幕，并擦去旧屏幕，使得只有新屏幕可见
  • 在移动游戏元素时，pygame.display.flip()将不断更新屏幕， 以显示元素的新位置，并在原来的位置隐藏元素，从而营造平滑移动的效果
• 最后一行调用run_game()，这将初始化游戏并开始主循环
• 此时运行代码，将看到一个空的Pygame窗口
  

3.2 设置背景色

• Pygame默认创建的黑色，下面来设置另一种背景颜色：

alien_invasion.py

--snip--

def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    --snip--
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    
    # 设置背景色
    bg_color = (230, 230, 230)
    
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        
        # 监视键盘和鼠标事件
        --snip--
                
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(bg_color)
                
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
        
run_game()

• 创建了一种背景色，将其存储在bg_color中
• 调用方法screen.fill()，用背景色填充屏幕；该方法只接受一个实参：一种颜色

3.3 创建 设置类

• 编写一个名为settings的模块，其中包含一个名为Settings的类，用于将所有设置存储在一个地方，以免在代码中到处添加设置

settings.py

class Settings():
    """存储该游戏的所有设置的类"""
    
    def __init__(self):
        """初始化游戏的设置"""
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)

• 创建Settings实例 并使用它来访问设置，下面修改alien_invasion.py：

alien_invasion.py

--snip--
from settings import Settings

def run_game():
    # 初始化Pygame、设置和屏幕对象
    pygame.init()
    
    ai_settings = Settings()
    
    screen = pygame.display.set_mode(
        (ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
        
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        --snip--
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(ai_settings.bg_color)
                
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
        
run_game()

• 主程序文件中，导入Settings类，调用pygame.init()，再创建一个Settings实例，将其存储在变量ai_settings中

4 添加飞船图像

• 将飞船加入到游戏中
• 在屏幕上绘制飞船，我们将加载一副图像，再使用Pygame方法blit()绘制它

为游戏选择素材时，务必要注意许可。最安全、最不费钱的方式是使用 http://pixabay.com/ 等网站提供的图形，这些图形无需许可，可以对其进行修改

• 在主项目文件夹（alien_invasion)中新建一个文件夹，将其命名为images，并将文件ship.bmp保存到这个文件夹中
  • 文件ship.bmp在这本书的配套资源：ituring.cn/book/1861

4.1 创建Ship类

• 创建一个ship模块，其中包含Ship类，它负责管理飞船的大部分行为

ship.py

import pygame
class Ship():
    def __init__(self, screen):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen = screen 
        
        # 加载飞船图形并获取其外界矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        
        # 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom
        
    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

• 首先，导入模块pygame
• Ship的方法__init__()接受两个参数：引用self和screen，后者指定了要将飞船绘制到什么地方
• 调用pygame.image.load()加载图像，它返回一个表示飞船的surface，将这个surface存储到self.image中
• 使用get_rect()获取相应surface的属性rect
• 使用rect对象时，可使用矩形四角和中心的x和y坐标。通过设置这些值可以指定矩形的位置
• 将游戏元素居中，可设置相应rect对象的属性center、centerx、centery
• 将游戏元素与屏幕边缘对齐，可使用属性top、bottom、left、right
• 调整游戏元素的水平或垂直位置，可使用属性x和y，它们分别是矩形左上角的x和y坐标

注意：在Pygame中，原点(0,0)位于屏幕左上角，向右下方移动时，坐标值将增大。1200*800的屏幕，右下角的坐标就是(1200,800)

• 定义方法blitme()，它根据self.rect指定的位置将飞船绘制到屏幕上

4.2 在屏幕上绘制飞船

• 更新alien_invasion.py来创建一艘飞船：

alien_invasion.py

--snip--
from ship import Ship

def run_game():
    --snip--
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    
    # 创建一艘飞船
    ship = Ship(screen)
    
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        --snip--
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(ai_settings.bg_color)
        ship.blitme()
                
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
        
run_game()

• 导入Ship类，在创建屏幕后创建一个名为ship的Ship实例
• 填充背景后，调用ship.blitme()绘制飞船，确保它出现在背景前面
• 现在运行alien_invasion.py，将看到飞船位于屏幕底部中央
  
• Python 外星人入侵游戏（一）：武装飞船（下）