python项目一：外星人入侵：（一）武装飞船

1.1.规划项目

开发大型项目的时候，先做好规划再动手编写项目
一段简单的描述：
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，玩家可以使用方向键左右移动飞船，还可以使用空格键进行射击，玩家将所有外星人都消灭干净之后，将会出现一批新的外星人，移动速度更快，只要有外星人撞到了玩家的飞船或者是到达了屏幕底部，玩家就会失去一艘飞船，玩家损失三艘飞船之后，游戏结束

1.2.安装Pygame

在开始编程前，首先要安装pygame，看其他大牛的就好

1.3.开始游戏项目

1.3.1.创建pygame窗口以及响应用户输入

首先创造一个空的pygame窗口，使用pygame编写的游戏的基本结构如下：

首先我们导入模块sys和pygame，模块pygame包含游戏开发所需要的基本功能，玩家退出时，我们将会使用模块sys退出游戏
最开始是函数run_game():

1.3.2.设置背景色

pygame默认会创建一个黑色屏幕，但这太乏味了，我们可以为其设置另一种背景颜色：

1.3.3.创建设置类

我们每一次为游戏添加新功能的时候，都会引入一些新的设置，此处我们编写一个模块专门用来存储这些类，要修改游戏设置，就只用在这个地方做修改即可，而无需查找散布在文件之中的不同设置
最初的setting类如下：

使用settings:

在主程序文件中，我们导入settings类，调用pygame.init(),再创键一个settings实例，并将其存储在变量ai_settings中，创建屏幕的时候，使用了si_settings的属性screen_width和screen_height,接下来填充屏幕的时候，也会使用到ai_settings来访问背景颜色

1.4.添加飞船图像

下面将飞创加入到游戏中，为了在屏幕中绘制出玩家的飞机，我们将会加载一幅图像，再使用pygame方法blit()来绘制它
另外注意：在为游戏选择素材的时候，务必要注意许可

1.4.1.创建ship类

选择用于表示飞船的图像之后，需要将其显示到屏幕上，我们将创建一个名为ship的模块，其中包含ship类，负责管理飞船的大部分行为

首先我们导入了模块pygame，ship的方法_init_()会接受两个参数，引用self和screen，后者制定了飞船要画在什么地方，
（1）为了加载图像，我们调用了函数pygame.image.load()，这个函数会返回一个表示飞船的surface，而我们将这个surface存储在self.image中（2）加载图像之后，我们使用函数get_rect()来获取响应surface的属性rect。python的效率这么高，一个原因就是其能够像处理矩形（rect对象）一样处理游戏元素，即使其形状并不是矩形，游戏玩家几乎注意不到我们处理的对象是矩形

1.4.2.在屏幕上绘制飞船

之后我们更新一下alien_invasion.py使其创建一艘飞船

我们导入ship类，并在创建屏幕之后创建一个名为ship的ship实例，注意必须要在主while循环前创建该实例，以免每一次循环的时候都创建一艘飞船，填充背景之后，我们将调用ship.blitme()将飞船绘制在屏幕上

1.5.重构：模块game_functions

在大型项目之中，经常需要在添加新代码前重构既有代码，重构旨在简化既有代码的结构，使其更加容易扩展
在本节中我们将会创建一个名为game_function的新模块，将存储在大型项目中用到的函数，通过创建这个新模块，可以避免alien_invasion太长，使其逻辑更容易理解

1.5.1.函数check_events()

我们首先将管理事件的代码转移到一个名为check_events()的函数之中，以简化alien_invasion中的run_game()，通过隔离事件循环，可以将事件管理与游戏中的其他方面分离
将check_events()放在一个名为game_function的模块之中

下面我们要修改alien_invasion.py，使其导入模块game_function(),并将事件循环替换为对函数check_events()的调用

注意，在主程序文件之中，不再需要直接导入sys，因为当前只在模块game_function()中使用了它，出于简化的目的，我们给导入的模块game_function指定了别名gf

1.5.2.函数update_screen()

为了进一步简化代码，我们将更新屏幕的代码移到一哥名为update_screen()的函数之中，并将这个函数放在模块game_functions.py中

新函数包含三个形参，ai_settings,screen,ship,
现在需要将alien_invasion.py的while循环中更新屏幕的代码替换为对函数update_screen的调用

这两个函数让while循环更简单并且让后续开发更加容易，在模块game_functions而不是run_game()中完成了大部分工作

鉴于一开始我们只想使用一哥文件，因此我们没有立即引入模块game_functions,这让我能够了解实际的开发过程，一开始将代码编写的尽可能简单，并在项目越累越复杂时候进行重构

1.6.驾驶飞船

接下来，我们让玩家能够左右移动飞船，为此我编写代码，在用户按左或者右箭头键的时候做出响应

1.6.1.响应按键

每一次用户按键的时候，都将会在pygame中注册一个事件，事件是通过pygame.event.get()来获取的，每一次按键（按下去）都被注册为一个KEYDOWN事件
当检测到KEYDOWN事件的时候，我们还需要检查一下按下的是否是特定的键，如果是就执行相应的操作

**我们在函数check_events()中包含了形参ship ,因为玩家按右箭头键的时候，需要将飞船向右移动，在函数check-event()内部我们在事件循环中添加了一个elif代码块，以便在pygame检测到KEYDOWN事件时做出响应，读取属性event.key，以检查按下的是否是右箭头键(pygame.K_RIGHT),如果是就将ship.rect.centerx的值加1，从而将飞船向右移动
**

之后在alien_invasion中，我们需要更新update_screen()代码，将ship作为实参传递给他

1.6.2.允许不断移动

**玩家按住右箭头键不动的时候，我们希望飞船不断向右移动，直到玩家松开为止，我们将让游戏检测pygame.KEYUP事件，以便玩家松开按键的时候，我们知道这一点，然后我们结合KEYDOWN和KEYUP事件，以及一个名为moving_right的标志，来实现持续移动
（1）当飞船不动时，标志moving_right将为False，玩家按下右箭头的时候，标志设置为True,松手时重新设置为False
（2）飞船的属性都有ship类控制，因此我为这个类再添加一个moving_right的属性和update的方法，方法update()检查moving_right的状态，如果是true,就调整飞机的位置 **

之后修改check_events(),使其在玩家按下右箭头的时候将moving_right设置为true，并在玩家松开时设置为false

注意，我们不直接调整飞船的位置，而实通过调整标志，这是一种很好的思想，代码延展性很好
最后，我们还要修改一下alien_invasion中的while循环，每次循环都调用方法update()

飞船的位置在检测到键盘事件之后更新，这样玩家按键时，飞船的位置将会更新，这样可以确保使用更新后的位置绘制在屏幕上

1.6.3.左右移动

我们还需要添加飞船向右移动的逻辑，将要再次修改ship和check_events


如果玩家同时按下左右箭头键，那么就会触发两个不同的事件，飞船将会纹丝不动

1.6.4.调整飞船的速度

当前，在每一次执行while循环的时候，飞船最多可以移动1像素，但是我们可以在setting类中添加属性ship_speed_factor，用于控制飞船的速度，我们根据这个属性决定飞船每次循环的时候最多移动多少距离

我们将速度设置为小数值，可以在后面加快的游戏节奏中更加细致的控制飞船的速度，但是rect的centerx等属性就只能存储整数值，因此需要我们对ship类做一些修改

（1）我们在_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，我们将ai_settings的值存储在一个属性中，以便之后能在update()中使用它

在alien_invasion中创建ship实例时，需要传入实参ai_settings

1.6.5.限制飞船的活动范围

问题：如果玩家按住箭头键的时间足够长，飞船将会移到屏幕外面，现在要来修复这个问题，让飞船到达屏幕边缘的时候就停止移动，为此我们需要修改ship类中的update()

1.6.6.重构check_events()

随着游戏开发的进行，函数check_events()将会越来越长，我们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

我们创建了两个新函数，check_keydown_events()和check_keyup_events(),它们都包含形参event和ship，这两个函数的代码是从check_events()中复制而来的，因此我们将函数check_events中相应的代码替换成了对这两个函数的调用，现在，函数check_events()更简单，代码结构更加清晰，这样在其中响应玩家的其他输入的时候也会更加容易

1.7.简单回顾

之后我们将会添加射击功能，即新增一个bullet.py的文件，并对一些既有文件进行修改。
当前我们有四个文件，其中包含很多类，函数，方法，再继续开发之前，我们先回顾一下这些文件

1.7.1.alien_invasion.py

这个是主文件，alien_invasion.py会创建一系列整个游戏都会用到的对象，存储在ai_settings中的设置，存储在screen中的主显示surface以及一个飞船实例，还包含游戏的主循环，这是一个调用check_events()，ship.update()和update.screen()的while循环
要玩这个游戏，就只需要运行文件alien_invasion.py,其他文件包含的代码被直接或者间接地导入到这个文件中

1.7.2.settings.py

文件settings.py，这个类只包含方法_init_(),它初始化游戏外观以及飞船速度属性

1.7.3.game_functions.py

这个文件之中包含一系列函数，游戏的大部分工作是由它们完成的。函数check_events()检查按键和松开，并使用辅助函数check_keydown_events()和check_keyup_events()来辅助处理，就目前而言，这些函数管理飞船的移动.
还包含函数update_screen()，用于每次执行主循环的时候都重绘制屏幕

1.7.4.ship.py

此文件包含ship类，这个类包含方法_init_(),管理飞船位置的方法update()，以及在屏幕上绘制飞船的方法blitme()

1.8.射击

下面来添加设计功能，我们将来编写玩家按空格键时发射子弹的代码，子弹在屏幕中向上穿行，在抵达屏幕边缘的时候消失

1.8.1.添加子弹设置

首先更新settings.py设置，在其方法_init_()的末尾存储新类bullet所需的值

这些设置用于创建宽3像素，高15像素的深灰色子弹，子弹的速度比飞船略低

1.8.2.创建bullet类

下面来创建存储bullet类的文件bullet.py

bullet类先是继承了模块pygame.sprite中导入的sprite类，通过使用精灵，可以将游戏中的相关元素编组，进而同时操作编组中的所有元素

（1）我们创建了子弹的属性rect，子弹并非是基于图像的，因此我们必须使用pygame.rect()在空白处开始创建一个矩形，创建这个矩形的时候必须要提供矩形左上角的x坐标，y坐标，还有就是举行的宽度和高度（子弹的宽度和高度都是从ai_settings中获取的），我们在（0，0）处创建这个矩形，但是接下来的两行代码会将矩形移动到正确的位置，子弹的初始位置取决于飞船当前的位置
（2）我们将子弹的centerx设置为飞船的rect.centerx子弹应该从飞船顶部射出，因此我们将表示子弹的rect的top属性设置为飞船的rect的top属性，让子弹看起来像是从飞船中射出的
（3）我们将子弹的y坐标存储为小数值，以便能够微调子弹的速度，同时我们将settings类中设置的子弹的颜色和速度分别存储在self.color和self.speed_factor中

（1）方法update()管理子弹的位置，发射出去之后，子弹在屏幕中向上移动，这意味着y坐标值将会不断减小，这样做来更新子弹的位置，同时属性speed_factor让我们能够随着游戏的运行或根据需
要来提高子弹的速度，调整游戏的难度
（2）需要绘制子弹的时候，我们就调用函数draw_bullet(),函数draw_rect()使用存储在self.color中的颜色来填充表示子弹的rect占据的部分

1.8.3.将子弹存储到编组中

（1）我们导入了pygame.sprite中的Group类，上面我们创建了一个group实例，并将其命名为bullets，这个编组是在while循环外面创建的，这样就无需每次运行循环的时候都创建一个新的编组（2）如果循环内部创建这样一个编组，游戏运行的时候就会创建数千个编组，导致游戏速度很慢。如果游戏速度很慢，记得要仔细看看主循环内部发生了什么
（3）在主循环内部，我们将bullets传递给了函数check_events()和update_screen()，在前者中，需要玩家按空格键的时候处理bullets，而在后者中，需要更新绘制到屏幕上的bullets
（4）当你对编组待用update的时候，编组会自动对其中的每一个精灵都是用update()因此代码行bullet.update()将会对编组bullets中的每一个子弹都调用bullet.update()

1.8.4.开火

运行时，我们可以左右移动飞机，并且可以发射任意数量的子弹，子弹在屏幕上向上穿行，抵达屏幕顶部时消失（消失只是直观上的感受，此时没有消失）

1.8.5.删除已经消失了的子弹

当然，子弹到达屏幕顶部消失，仅仅是以为pygame无法在【屏幕外面绘制它们，这些子弹实际上依然存在，它们的y坐标是负数，并且还会越来越小，长此以往是个问题，这样会消耗我们的内存和处理能力

我们需要将这些已消失的子弹删除，就需要一个检测条件，那就是子弹的rect的buttom属性为0，就表示子弹已经到达顶部

1.8.6.限制子弹数量

很多射击游戏都会限制子弹的数量，在我们的游戏中也可以做这样的设定

玩家按空格时候，我们就检查bullets的长度，如果len(bullets)小于3，我们就创建一个新子弹，但是如果已有三颗未消失的子弹，则玩家按空格的时候什么也不会发生，也就是说，屏幕上最多有三颗子弹

1.8.7.创建函数update_bullets()

编写并检查子弹管理的代码之后，可将其移到模块game_function中，以便让主程序看上去尽可能简单，我们擦黄建一个名为update_bullets()的新函数，并将其加到game_function.py的结尾

这样以来，alien_invasion.py的while循环又变得简单了

我们让主程序包含尽可能少的代码，这样只看函数名就能迅速的知道游戏中发生的情况。主循环检查游戏的输入，然后更新飞船的位置，于此同时更新未消失子弹的位置·，接下来，我们使用更新后的位置来绘制新屏幕

1.8.8.创建函数fire_bullet()

接下来我们将发射子弹的代码移到一个独立的函数中，这样在check_keydown_events()中只需要使用一行代码就可以发射子弹，让elif代码块变得非常简单

1.9.小结

**在本章中，你学习了，游戏开发计划的制订，使用pygame编写游戏的基本结构，如何设置背景色，以及如何将设置存储在可供游戏的各个部分访问的独立类中；如何在屏幕上 绘制图像，以及如何让玩家控制游戏元素的移动；如何创建自动移动的元素，如在屏幕中向上飞驰的子弹，以及如何删除不再需要的对象；如何定期重构项目的代码，为后续开 发提供便利。
**