Python 外星人入侵游戏（一）：武装飞船（下）
接着做接着做接着做
来源：《Python编程：从入门到实践》
文章目录
- 5 重构：模块game_functions
- 5.1 函数check_events()
- 5.2 函数update_screen()
- 6 驾驶飞船
- 6.1 响应按键
- 6.2 允许不断移动
- 6.3 左右移动
- 6.4 调整飞船的速度
- 6.5 限制飞船的活动范围
- 6.6 重构check_events()
- 7 射击
- 7.1 添加子弹设置
- 7.2 创建Bullet类
- 8.3 将子弹存储在编组中
- 8.4 开火
- 8.5 删除已消失的子弹
- 8.6 限制子弹数量
- 8.7 创建函数update_bullets()
- 8.8 创建函数fire_bullet()
5 重构：模块game_functions
- 重构：旨在简化既有代码的结构，使其更容易扩展
- 下面创建一个名为
game_functions的新模块，它存储大量让《外星人入侵》运行的函数 - 创建模块
game_functions，可避免alien_invasion.py太长，逻辑也更易理解
5.1 函数check_events()
管理事件的代码移到check_events()的函数中，以简化run_game()并隔离事件管理循环- 隔离事件循环，可将事件管理与游戏的其他方面（如更新屏幕）分离
game_functions.py
import sys
import pygame
def check_events():
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
- 导入事件检查循环要使用的
sys和pygame 函数check_events()不需要形参，函数体复制alien_invasion.py的事件循环- 下面来修改alien_invasion.py，导入模块game_functions，再将事件循环替换为函数check_events()：
alien_invasion.py
import pygame
import game_functions as gf
def run_game():
--snip--
# 开始游戏的主循环
while True:
gf.check_events()
# 每次循环时都重绘屏幕
--snip--
- 主程序文件不再需要直接导入
sys，因为模块game_functions中使用了它
5.2 函数update_screen()
- 进一步简化run_game()，将更新屏幕的代码移到update_screen()的函数中，并将此函数放在模块game_functions中
game_functions.py
--snip--
def check_events():
--snip--
def update_screen(ai_settings, screen, ship):
"""更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
# 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()
update_screen()包含三个形参：ai_settings、screen、ship- 现在将主程序的while循环
更新屏幕的代码替换为函数update_screen()
alien_invasion.py
--snip--
def run_game():
--snip--
# 开始游戏的主循环
while True:
gf.check_events()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
- 这两个函数让while更简单，让后续开发更容易：
在模块game_functions完成大部分工作而不是run_game()
练习12-1 蓝色天空：创建一个背景为蓝色的Pygame窗口
test12-1.py
import sys
import pygame
from settings import Settings
def run_game():
pygame.init()
settings = Settings()
screen = pygame.display.set_mode(
(settings.screen_width, settings.screen_height))
pygame.display.set_caption("程浩宇的蓝色天空")
# 开始游戏的主循环
while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
screen.fill(settings.bg_color)
# 让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
run_game()
settings.py
class Settings():
def __init__(self):
self.screen_width = 1200
self.screen_height = 800
self.bg_color = (70, 130, 180)
运行主程序，结果如图：
练习12-2 游戏角色：找一幅你喜欢的游戏角色位图图像或将一副图像转换为位图。创建一个类，将该角色绘制到屏幕中央，并将该图像的背景色设置为屏幕背景色，或将屏幕背景色设置为该图像的背景色
test12-2.py
直接用现成的小飞船吧，背景色用上面的蓝色，再把小飞船的背景色改成屏幕背景色…
将角色绘制到屏幕中央，设置相应rect对象的属性centerx、centery即可
下面就把模块ship放上来吧，主程序和模块settings变动不大
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.centery = self.screen_rect.centery
def blitme(self):
"""在指定位置绘制飞船"""
self.screen.blit(self.image, self.rect)
运行主程序，发现小飞船成功绘制到屏幕中央了：
6 驾驶飞船
- 用户按左或右箭头时作出响应
- 首先专注于向右移动，再使用同样的道理来控制向左移动
- 通过这样做，你将学会如何控制屏幕图像的移动
6.1 响应按键
- 每当用户按键，都将在Pygame注册一个事件
- 事件通过
方法pygame.event.get()获取的，因此在函数check_events()中，每次按键都将被注册为一个KEYDOWN事件 - 例如，如果按下的是
右箭头键，我们就增大飞船的rect.centerx的值，将飞船右移：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
# 右移飞船
ship.rect.centerx += 1
- 现在
函数check_events()中包含形参ship - 在函数
check_events()内部，在事件循环中添加了一个elif代码块，以便在Pygame检查到KEYDOWN事件时做出响应 - 读取
属性event.key，检查按下的是否是右箭头键（pygame.K_RIGHT），若是，ship.rect.centerx的值加1，飞船右移 - 在alien_invasion.py中，更新check_events() 代码：
alien_invasion.py
# 开始游戏的主循环
while True:
gf.check_events(ship)
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
- 不过现在运行程序的话，你会发现每按一次右箭头键，飞船向右移动1像素
- 但并非控制飞船的高效方式。下面改进控制方式，允许持续移动
6.2 允许不断移动
- 让游戏检测
pygame.KEYUP事件，以便玩家松开右箭头键时我们知道这一点 结合使用KEYDOWN和KEYUP事件，以及一个moving_right的标志来实现持续移动- 飞船不动时，moving_right为False
- 玩家按下→时，moving_right为True
- 玩家松开时，moving_right为False
- 飞船的属性由Ship类控制，下面添加一个
方法update()和一个属性moving_right：
ship.py
class Ship():
def __init__(self, screen):
--snip--
# 移动标志
self.moving_right = False
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
if self.moving_right:
self.rect_centerx += 1
def blitme(self):
--snip--
- 下面来修改check_events()，玩家按下→时将moving_right设置为True，松开时将moving_right设置为False：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
--snip--
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = True
elif event.type == pygame.KEYUP:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = False
- 上面修改了按下→时响应的方式：不直接调整飞船的位置，而只是将
moving_right设置为True - 接着添加了一个
elif代码块，用于响应KEYUP事件：玩家松开→时，将moving_right设置为False - 最后，我们需要修改alien_invasion.py的
while循环，以便每次执行循环时都调用飞船的方法update()：
alien_invasion.py
# 开始游戏的主循环
while True:
gf.check_events(ship)
ship.update()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
- 现在运行alien_invasion.py，按住→，飞船能够不断右移，直到你松开为止
6.3 左右移动
- 飞船能够不断右移后，添加左移的逻辑很容易
- 下面再次修改
Ship类和函数check_events()：
ship.py
def __init__(self, screen):
--snip--
# 移动标志
self.moving_right = False
self.moving_left = False
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
if self.moving_right:
self.rect.centerx += 1
if self.moving_left:
self.rect.centerx -= 1
- 方法__init__()中，添加了
标志moving_left 方法update()中，添加了一个if代码块而不是elif代码块：当玩家同时按下左右箭头键，将先增大self.rect.centerx，再降低这个值，即飞船的位置保持不变- 下面来修改
check_events()：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
--snip--
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = True
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = True
elif event.type == pygame.KEYUP:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = False
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = False
这里之所以使用elif代码块，是因为每个事件都只与一个键相关联如果同时按下了←→，将检测到两个不同事件- 此时运行主程序，发现能够不断地左右移动飞船；同时按←→键，飞船纹丝不动
6.4 调整飞船的速度
- 当前，每次执行while循环时，飞船最多移动1像素
- 现在在
Settings类中添加属性ship_speed_factor，用于控制飞船的速度
settings.py
class Settings():
def __init__(self):
--snip--
# 飞船的设置
self.ship_speed_factor = 1.5
- 通过将ship_speed_factor速度设置指定为小数值，可在后面加快游戏的节奏时更细致地控制飞船的速度
- 然而，rect的centerx等属性只能存储整数值，因此需要对Ship类做些修改：
ship.py
def __init__(self, ai_settings, screen):
"""初始化飞船并设置其初始位置"""
self.screen = screen
self.ai_settings = ai_settings
--snip--
# 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
--snip--
#在飞船的属性center中存储小数值
self.center = float(self.rect.centerx)
# 移动标志
self.moving_right = False
self.moving_left = False
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
# 更新飞船的center值，而不是rect
if self.moving_right:
self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
if self.moving_left:
self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor
# 根据self.center更新rect对象
self.rect.centerx = self.center
__init__()的形参列表中添加了ai_settings，让飞船能够获取其速度设置- 接下来，将形参ai_settings存储在一个属性中，以便update()使用它
- 调整飞船的位置时，将增加或减去一个单位为像素的小数值，因此需要将位置存储在一个能够存储小数值的变量中
可以使用小数来设置rect的属性，但rect将只存储这个值的整数部分- 为准确地存储飞船的位置，我们定义了一个可存储小数值的
新属性self.center - 使用
函数float()将self.rect.centerx的值转换为小数，并将结果存储到self.center中 - 现在在update()中调整飞船的位置时，将
self.center的值增加或减去ai_settings.ship_speed_factor的值 - 更新self.center后，再根据它来更新控制飞船位置的self.rect.centerx
self.rect.centerx将只存储self.center的整数部分，但对显示飞船而言，这问题不大
alien_invasion.py
def run_game():
--snip--
# 创建一艘飞船
ship = Ship(ai_settings, screen)
--snip--
6.5 限制飞船的活动范围
- 运行程序，你会发现，按住箭头键的时间过长，飞船就跑到屏幕外面去了……
- 下面修复这个问题，让飞船到达屏幕边缘后停止移动
- 修改Ship类的方法update()：
ship.py
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
# 更新飞船的center值，而不是rect
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
# 根据self.center更新rect对象
self.rect.centerx = self.center
- self.rect.right返回飞船外接矩形右边缘的x坐标，如果这个值小于self.screen_rect.right的值，就说明飞船未触及屏幕右边缘
- 左边缘情况与之类似：self.rect.left即rect的左边缘的x坐标，它大于零，就说明未触及屏幕左边缘
- 这就确保了飞船只有在屏幕内时，才能调整self.center的值
- 此时运行alien_invasion.py，飞船将在触及左右边缘不能移动
6.6 重构check_events()
- 随着游戏开发的进行，函数check_events()愈来愈长，现在将其部分代码放在两个函数中：一个处理KEYDOWN事件，另一个处理KEYUP事件：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ship):
"""响应按键"""
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = True
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = True
def check_keyup_events(event, ship):
"""响应松开"""
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = False
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = False
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
check_keydown_events(event, ship)
elif event.type == pygame.KEYUP:
check_keyup_events(event, ship)
7 射击
- 下面来添加射击功能：玩家按下空格键时发射子弹
- 子弹将在屏幕中向上穿行，抵达屏幕上边缘后消失
7.1 添加子弹设置
- 更新settings.py，在其
__init__()末尾存储新类Bullet所需的值：
settings.py
def __init__(self):
--snip--
# 子弹设置
self.bullet_speed_factor = 1
self.bullet_width = 3
self.bullet_height = 15
self.bullet_color = 60, 60, 60
- 创建宽3像素、高15像素的深灰色子弹
- 子弹速度比飞船稍低
7.2 创建Bullet类
Bullet类，前半部分：
bullet.py
import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class Bullet(Sprite):
"""一个对飞船发射的子弹进行管理的类"""
def __init__(self, ai_settings, screen, ship):
"""在飞船所处的位置创建一个子弹对象"""
super(Bullet, self).__init__()
self.screen = screen
# 在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
self.rect = pygame.Rect(0, 0, ai_settings.bullet_width,
ai_settings.bullet_height)
self.rect.centerx = ship.rect.centerx
self.rect.top = ship.rect.top
# 存储用小数表示的子弹位置
self.y = float(self.rect.y)
self.color = ai_settings.bullet_color
self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor
Bullet类继承从模块pygame.sprite中导入的Sprite类- 通过使用
精灵，可将游戏中相关的元素编组，进而同时操作编组中的所有元素 - 为创建子弹实例，需要向
__init__()传递ai_settings、screen和ship实例，还调用了super()来继承Sprite
注意：代码super(Bullet, self).init() 使用了Python2.7语法。这种语法也适用于Python3，但你也可以将这行代码简写为super().init()
- 下面是
bullet.py的第二部分——方法update() 和 draw_bullet()：
bullet.py
def update(self):
"""向上移动子弹"""
# 更新表示子弹位置的小数值
self.y -= self.speed_factor
# 更新表示子弹的rect的位置
self.rect.y = self.y
def draw_bullet(self):
"""在屏幕上绘制子弹"""
pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)
方法update()管理子弹的位置- 需要绘制子弹时，调用
draw_bullet() 函数draw.rect()使用存储在self.color中的颜色填充表示子弹的rect占据的屏幕部分
8.3 将子弹存储在编组中
- 完成上面的准备后，下面要做的是：在玩家每次按空格键时都射出一发子弹
- 首先，
在alien_invasion.py中创建一个编组（group），存储所有有效的子弹，以便能够管理发射出去的所有子弹 这个group将是pygame.sprite.Group类的一个实例pygame.sprite.Group类 类似于列表，但提供有助于开发游戏的额外功能- 在主循环中，使用这个
group在屏幕上绘制子弹，以及更新每颗子弹的位置：
alien_invasion.py
from pygame.sprite import Group
--snip--
def run_game():
--snip--
# 创建一艘飞船
ship = Ship(ai_settings, screen)
# 创建一个用于存储子弹的编组
bullets = Group()
# 开始游戏的主循环
while True:
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
ship.update()
bullets.update()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
--snip--
创建了一个Group实例，将其命名为bullets- 这个编组是在while循环外创建的 ，这样就无需每次运行该循环时都创建一个新的子弹编组，导致游戏慢得像蜗牛。如果游戏停滞不前，请仔细查看主while循环中发生的情况
注意：如果在循环内部创建这样的编组，游戏运行时将创建数千个子弹编组
当你对编组调用update()时，编组将自动对其中的每个精灵调用update()，因此代码行bullets.update()将为编组bullets中的每颗子弹调用bullet.update()
8.4 开火
- game_functions.py中，需要修改check_keydown_events()，以便在玩家按空格键时发射一颗子弹
- 还需修改update_screen()，确保在调用flip()前在屏幕上重绘每颗子弹
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
--snip--
elif event.key == pygame.K_SPACE:
# 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
--snip--
def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
--snip--
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets)
--snip--
def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets):
--snip--
# 在飞船和外星人后面重绘所有子弹
for bullet in bullets.sprites():
bullet.draw_bullet()
ship.blitme()
编组bullets传递给了check_keydown_events()。- 玩家按空格键时，创建一颗新子弹（
一个名为new_bullet的Bullet实例），并使用方法add()将其加入到编组bullets中 方法bullets.sprites()返回一个列表，其中包含编组bullets的所有精灵- 为绘制发射的所有子弹，我们遍历编组bullets中的精灵，并对每个精灵都调用
draw_bullet() - 现在运行alien_invasion.py，能够左右移动飞船，并发射任意数量的子弹
8.5 删除已消失的子弹
- 现在，子弹到达屏幕顶端后消失，但这些子弹实际上依然存在，y坐标为负数，且越来越小
- 这个问题将导致它们继续消耗内存和处理能力
- 我们需要将这些已消失的子弹删除：
alien_invasion.py
# 开始游戏的主循环
while True:
--snip--
bullets.update()
# 删除已消失的子弹
for bullet in bullets.copy():
if bullet.rect.bottom <= 0:
bullets.remove(bullet)
print(len(bullets))
--snip--
在for中，不应从列表或编组中删除条目，因此必须遍历编组的副本- 使用方法
copy()来设置for循环，这能够在循环中修改bullets - print语句显示还有多少颗子弹，从而核实已消失的子弹确实删除了
- 如果这些代码没有问题，将print语句删除。如果留下这个语句，游戏的速度将大大降低
8.6 限制子弹数量
- 很多设计游戏都对同时出现在屏幕上的子弹数量进行限制，以鼓励玩家有目标地设计
- 首先，在settings中存储所允许的最大子弹数：
settings.py
# 子弹设置
self.bullet_speed_factor = 1
self.bullet_width = 3
self.bullet_height = 15
self.bullet_color = 60, 60, 60
self.bullets_allowed = 3
- 接着在game_functions.py的check_keydown_events()中，在创建新子弹前检查未消失的子弹数是否小于该设置
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
--snip--
# 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
- 现在运行这个游戏，屏幕上最多只能有3颗子弹
8.7 创建函数update_bullets()
- 编写并检查子弹管理代码后，可将其移到模块game_functions中，以让主程序alien_invasion.py尽可能简单
- 创建一个名为update_bullets()的函数，将其添加到game_functions.py的末尾：
game_functions.py
def update_bullets(bullets):
"""更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
# 更新子弹的位置
bullets.update()
# 删除已消失的子弹
for bullet in bullets.copy():
if bullet.rect.bottom <= 0:
bullets.remove(bullet)
alien_invasion.py
while True:
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
ship.update()
gf.update_bullets(bullets)
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
- 让主循环包含尽可能少的代码，这样只看函数名就能迅速知道游戏发生的情况
8.8 创建函数fire_bullet()
- 下面将发射子弹的代码移到一个独立的函数中：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
--snip--
elif event.key == pygame.K_SPACE:
fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)
def fire_bullet(ai_settings, screen, ship,bullets):
"""如果还没有达到限制，就发射一颗子弹"""
# 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
目前，运行游戏，确认发射子弹时依然没有错误
- Python 外星人入侵游戏（二）：外星人（上）