python应用篇之外星人入侵项目——外星人(完)

前言

  上篇文章给大家介绍的是让外星人动起来，包括左右移动，以及当遇到屏幕边缘的时候让其向下移动。本文给大家介绍用我们的飞船射杀外星人功能的实现。

射杀外星人

  我们创建了飞船和外星人群，但子弹击中外星人时，将穿过外星人，因为我们还没有检查碰撞。在游戏编程中，碰撞指的是游戏元素重叠在一起。要让子弹能够击落外星人。我们将使用sprite.groupcollide()检测两个编组的成员之间的碰撞。

1、检测子弹与外星人的碰撞

  子弹击中外星人时，我们要马上知道，以便碰撞发生后让外星人立即消失。为此，我们将在更新子弹的位置后立即监测碰撞。
  方法sprite.groupcollider()将每颗子弹的rect同每个外星人的rect进行比较，并返回一个字典，其中包含发生了碰撞的子弹和外星人。在这个字典中，每个键都是一颗子弹，而相应的值都是被击中的外星人。提前剧透一下，我们之后也会用到这个字典。
  在函数update_bullets()中，使用下面的代码来检查碰撞：

import sys
import pygame
from bullet import Bullet
from alien import Alien
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
    """响应按键"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        # 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
        fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)
    elif event.key == pygame.K_q:
        sys.exit()
def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """如果还没有到达限制，就发射一颗子弹"""
    if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
        new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
        bullets.add(new_bullet)
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(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """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, ai_settings, screen, ship, bullets)
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event, ship)

def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
    """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)
    # 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()
    aliens.draw(screen)
    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()
def update_bullets(aliens, 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)
    """更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):
    avaliable_space_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
    number_aliens_x = int(avaliable_space_x / (2 * alien_width))
    return number_aliens_x
def create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):
    # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
    alien = Alien(ai_settings, screen)
    alien_width = alien.rect.width
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
    aliens.add(alien)
def create_fleet(ai_settings, screen, ship,  aliens):
    """创建外星人群"""
    alien = Alien(ai_settings, screen)
    number_aliens_x = get_number_aliens_x(ai_settings, alien.rect.width)
    number_rows = get_number_rows(ai_settings, ship.rect.height, alien.rect.height)
    # 创建第一行外星人
    for row_number in range(number_rows):
        for alien_number in range(number_aliens_x):
            # 创建一个外星人并将其加入当前行
            create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)
def get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):
    """计算屏幕可容纳多少行外星人"""
    available_space_y = (ai_settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height)
    number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))
    return number_rows
def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
    """有外星人到达边缘时采取相应措施"""
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.check_edges():
            change_fleet_direction(ai_settings, aliens)
            break
def change_fleet_direction(ai_settings, aliens):
    """将整群外星人向下移，并改变他们的方向"""
    for alien in aliens.sprites():
        alien.rect.y += ai_settings.fleet_drop_speed
    ai_settings.fleet_direction = -1
def update_aliens(ai_settings, aliens):
    """检查是否有外星人位于屏幕边缘，并更新整群外星人的位置"""
    check_fleet_edges(ai_settings, aliens)
    aliens.update()

  新增的这行代码遍历编组bullets中的每颗子弹，再遍历编组aliens中的每个外星人。每当有子弹和外星人的rect重叠时，groupcollide()就在返回的字典中添加一个键-值对。两个实参True告诉Pygame删除发生碰撞的子弹和外星人。(要模拟能够穿行到屏幕顶端的高能子弹——消灭它击中每个外星人，可将第一个布尔实参设置为False，并让第二个布尔实参为True。这样被击中的外星人将消失，但所有的子弹都始终有效，直到抵达屏幕顶端后消失)。
  我们调用update_bullets()时，传递了实参aliens：

import sys
import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
from pygame.sprite import Group
from alien import Alien

def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alian Invasion")
    # 创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组
    ship = Ship(ai_settings, screen)
    # 创建一组一个用于存储子弹的编组
    bullets = Group()
    aliens = Group()
    # 创建外星人群
    # alien = Alien(ai_settings, screen)
    gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        # 监视键盘和鼠标事件
        gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
        ship.update()
        gf.update_bullets(aliens, bullets)
        gf.update_aliens(ai_settings, aliens)
        gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
run_game()

  如果我们此时运行这个游戏，被击中的外星人将消失，我们会看到外星人被击落，具体效果图如下：

2、为测试创建大子弹

  只需要通过运行这个游戏就可以测试其很多功能，但有些功能在正常情况下测试起来比较繁琐。例如，要测试代码能否正确地处理外星人编组为空的情形，需要花很长时间将屏幕上的外星人击落。
  在测试这些功能的时候。可以修改游戏的某些设置，以便专注于游戏的特定方面。例如，可以缩小屏幕以减少需要击落外星人数量，也可以提高子弹的速度。以便能够在单位时间内发射大量子弹。
  测试这个游戏的时候，我一般通常会做一项修改是增大子弹的尺寸，使其再击中外星人后依然有效。不过需要注意的是：在我们测试以后，一定要改的值修改回来！！！！

3、生成新的外星人群

  这个游戏的一个重要特点就是外星人无穷无尽，一个外星人群被消灭后，又显示一群外星人，首先需要检查编组aliens是否为空。如果为空，就调用create_fleet()。我们将在update_bullets()中执行这种检查，因为外星人都是在这里被消灭的。具体实现如下：

def update_bullets(ai_settings, screen, ship, aliens, 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)
    """更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
    if len(aliens) == 0:
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

  我们检查编组aliens是否为空。如果是，就使用方法empty()删除编组中余下的所有的子弹，。我们还调用了create_fleet()，再次在屏幕上显示一群外星人。
  现在，update_bullets()的定义包含额外的形参ai_settings、screen和ship，因此，我们需要更新alien_invasion.py中对update_bullets()的调用：

import sys
import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
from pygame.sprite import Group
from alien import Alien

def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alian Invasion")
    # 创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组
    ship = Ship(ai_settings, screen)
    # 创建一组一个用于存储子弹的编组
    bullets = Group()
    aliens = Group()
    # 创建外星人群
    # alien = Alien(ai_settings, screen)
    gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        # 监视键盘和鼠标事件
        gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
        ship.update()
        gf.update_bullets(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
        gf.update_aliens(ai_settings, aliens)
        gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
run_game()

  现在，当前外星人群消灭干净后，将立刻出现一个新的外星人群。

4、提高子弹速度

  如果你现在尝试在这个游戏中射杀外星人，可能发现子弹的速度比之前慢，这是因为在每次循环中，pygame需要做的工作更多了。为了提高子弹的速度，可调整settings.py中bullet_speed_factor的值。例如，如果这个值增大到3，子弹在屏幕上向上穿行的速度将变得相当快：

class Settings():
    """存储《外星人入侵》的所有设置类"""
    def __init__(self):
        """初始化游戏的设置"""
        # 屏幕的设置
        self.screen_width = 1400
        self.screen_height = 700
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 飞船的设置
        self.ship_speed_factor = 1.5
        # 子弹设置
        self.bullet_speed_factor = 3
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = 60, 60, 60
        self.bullets_allowed = 6
        # 外星人设置
        self.alien_speed_factor = 1
        self.fleet_drop_speed = 10
        # fleet_direction为1表示向右移动，为-1表示向左移动
        self.fleet_direction = 1

  当然，自己系统速度不同，子弹的速度也是有影响的。因此，你可以根据自己的电脑然后配置相应的子弹速度。

5、重构update_bullets()

  下面来重构update_bullets()，使其不再完成那么多任务。我们将把处理子弹和外星人碰撞的代码移到一个独立的函数中：

def update_bullets(ai_settings, screen, ship, aliens, 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)
    check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
    """更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
    if len(aliens) == 0:
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

  我们创建了一个新函数——check_bullet_alien_collisions()，以检测子弹和外星人之间的碰撞，以及在整群外星人都被消灭干净时采取相应的措。这避免了update_bullets()太长，简化了后续的开发工作。

总结

  上篇文章给大家介绍的是让外星人动起来，包括左右移动，以及当遇到屏幕边缘的时候让其向下移动。本文给大家介绍了我们的飞船射杀外星人功能的实现，包括监测子弹与外星人的碰撞、生成新的外星人群、提高子弹速度以及重构。不过本文在部分代码中只写了部分代码，因为随着项目的不断扩大，代码行数太多，为了尽可能减少每篇文章的篇幅，大家阅读的方便以及尽可能将文章阅读时间控制在20分钟左右。不过，代码的准确度一定是正确的，可以跑起来的！为了让大家更好的吸收项目所用到的知识点，我们每一篇文章只给大家实现《外星人入侵》的一个功能，所以，希望大家能够仔细阅读，认真跟着写代码，理解其中的深入含义，吧这个项目的价值发挥到最大。其实这个项目已经很典型，代码到处都是，但是，如果你只是简单的粘贴复制，对你知识的学习没有任何的价值，你还是得跟着过一遍，然后要知道每行代码的含义或者是用到了前面我们介绍的哪一块知识点，只有这样，这个项目才会发挥不一样的价值，希望大家认真学习，把基础知识打扎实一点。Python是一门注重实际操作的语言，它是众多编程语言中最简单，也是最好入门的。当你把这门语言学会了，再去学习java、go以及C语言就比较简单了。当然，Python也是一门热门语言，对于人工智能的实现有着很大的帮助，因此，值得大家花时间去学习。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！