这是《Python编程：从入门到实践》的第一个实践项目，对应第12-14章，开发了一个简单的小游戏Alien Invasion。虽然对生物狗来说开发游戏这个技能并没有什么用，但初学者用来熟悉Python基础也是不错的。
没用的技能增加了
开始学Python有两个星期了，事实上也只是因为现在Python的流行，并没有实际需求。因此要求不高，只是解读一下书上的代码，我自己绝对写不出这样的代码。按照书上的顺序一步步实现整个游戏的过程还算比较有趣。
下面是游戏的介绍：
在这个游戏中，玩家控制一艘最初出现在屏幕底端中央的飞船。玩家可以使用箭头键左右移动飞船，还可以使用空格键射击。游戏开始时，一群外星人出现在天空中，并向屏幕下方移动。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，其移动速度更快。只要有外星人撞到玩家的飞船或到达屏幕底部，玩家就损失一艘飞船。玩家损失三艘飞船后，游戏结束。
创建了8个.py文件，和一个放了两张图片的文件夹。
里面用到的飞船和外星人的图像是我自己画的。
自己画的
最终效果如下。
游戏截屏
alien_invasion.py (1)
最主要的程序是alien_invasion.py，下面看一看这个文件。
首先导入需要的模块，包含了其它7个.py文件。
import sys #包含退出游戏的函数
from time import sleep
import pygame #包含开发游戏所需功能
from settings import Settings #导入这个类
from game_stats import GameStats
from scoreboard import Scoreboard
from button import Button
from ship import Ship
from bullet import Bullet
from alien import Alien
然后创建表示这个游戏的类。
# 创建一个表示游戏的类
class AlienInvasion:
"""管理游戏资源和行为的类"""
def __init__(self):
"""初始化游戏并创建游戏资源"""
#__init__()是一个特殊的方法，创建AlienInvasion实例时会自动运行它
#调用pygame里面的函数init()，初始化游戏设置
pygame.init()
#创建的AlienInvasion类的实例的一个属性self.settings，变量的内容是Settings类
self.settings = Settings()
#self的属性screen，内容是pygame模块的display的set_mode()函数产生的
#创建一个显示窗口，元组内为宽高的像素。将这个窗口surface赋给属性self.screen
self.screen = pygame.display.set_mode(
(self.settings.screen_width,self.settings.screen_height))
#设置标题
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
#self的属性stats，游戏统计信息
self.stats = GameStats(self)
#创建记分牌
self.sb = Scoreboard(self)
#self的属性ship，内容是新创建的类Ship(self)，同时需要把AlienInvasion传入Ship类
self.ship = Ship(self)
#子弹，pygame.sprite.Group类，是一个编组，存储所有有效子弹，类似于列表
self.bullets = pygame.sprite.Group()
#一群外星人，用于存储外星人的编组
self.aliens = pygame.sprite.Group()
self._create_fleet()
#创建play按钮
self.play_button = Button(self, "Play")
接下来定义了运行游戏的主要方法run_game()，其中包含了很多辅助方法。
def run_game(self): #定义方法run_game()
"""开始游戏的主循环"""
while True:
self._check_events() #辅助方法
if self.stats.game_active:
self.ship.update() #更新Ship的属性rect的坐标
self._update_bullets()
self._update_aliens()
self._update_screen()
先跳过这些辅助方法，看文档的最后，创建游戏实例和运行游戏。
# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
#python模块包含内置的变量__name__
#当该模块被直接执行的时候，__name__等于文件名（包含后缀.py ）
#如果该模块import到其他模块中，则该模块的__name__等于模块名称（不包含后缀.py）
#__main__始终指当前执行模块的名称（包含后缀.py）
#当模块被直接执行时，__name__ == '__main__'结果为真，才能运行if下的代码块
#当模块被import 到其他脚本中，则不能执行if下的代码块
ai = AlienInvasion() #创建AlienInvasion
ai.run_game() #对这个对象执行run_game()方法
settings.py
这个文件里包含了游戏的设置。
class Settings:
"""存储游戏外星人入侵中所有设置的类"""
#创建这个类的实例时，运行Settings()
def __init__(self): #创建新实例时，会自动运行__init__()这个方法
"""初始化游戏的静态设置"""
# 屏幕设置
self.screen_width = 1000 #以self为前缀的变量是这个实例的属性
self.screen_height = 700
self.bg_color = (230,230,230)
# 飞船设置
self.ship_limit = 3
# 子弹设置
self.bullet_width = 3
self.bullet_height = 15
self.bullet_color = (60, 60, 60)
self.bullets_allowed = 3
# 外星人设置
self.fleet_drop_speed = 19
# 加快游戏节奏速度
self.speedup_scale = 1.2
self.initialize_dynamic_settings()
# 外星人分数提高速度
self.score_scale = 1.5
def initialize_dynamic_settings(self):
"""初始化随游戏进行而变化的设置"""
self.ship_speed = 0.4
self.bullet_speed = 0.8
self.alien_speed = 0.1
self.fleet_direction = 1 #1表示右移，-1表示左移
self.alien_points = 50
def increase_speed(self):
"""提高速度设置和外星人分数"""
self.ship_speed *= self.speedup_scale
self.bullet_speed *= self.speedup_scale
self.alien_speed *= self.speedup_scale
self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)
game_stats.py
这是游戏的统计信息。
class GameStats:
"""跟踪游戏的统计信息"""
def __init__(self, ai_game): #需要传入一个AlienInvasion对象
"""初始化统计信息"""
self.settings = ai_game.settings
self.reset_stats()
#游戏刚启动时处于非活跃状态
self.game_active = False
#任何情况下都不重置的最高得分
self.high_score = 0
def reset_stats(self):
"""初始化游戏在运行期间可能发生变化的统计信息"""
self.ships_left = self.settings.ship_limit
self.score = 0
self.level = 1
ship.py
表示飞船的类，是游戏中的主要元素。
import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class Ship(Sprite):
"""管理飞船的类"""
def __init__(self,ai_game): #需要传入一个AlienInvasion类的实例ai_game
"""初始化飞船并设置其初始位置"""
super().__init__()
#ai_game.screen是pygame.display.set_mode()创建的一个surface
self.screen = ai_game.screen
self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()
#ai_game.settings是Settings()
self.settings = ai_game.settings
# 加载飞船图像并获取其外接矩形
self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
self.rect = self.image.get_rect() #self.rect确定了飞船的位置
# 对于每艘新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
# 在飞船的属性x中存储小数值
self.x = float(self.rect.x)
# 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self.x而不是rect对象的x值
if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
self.x += self.settings.ship_speed
if self.moving_left and self.rect.left > 0:
self.x -= self.settings.ship_speed
#根据self.x更新rect对象
self.rect.x = self.x #rect只存储整数，self.rect确定了飞船的位置
def blitme(self):
"""在指定位置绘制飞船"""
self.screen.blit(self.image,self.rect) #在总窗口surface中绘制这个image的矩形
def center_ship(self):
"""让飞船在屏幕底部居中"""
self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
self.x = float(self.rect.x)
alien.py
表示外星人的类，是游戏中的另一个主要元素。
import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class Alien(Sprite):
"""表示单个外星人的类"""
#Alien类继承了从模块pygame.sprite中导入的类Sprite
#通过Sprite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
def __init__(self, ai_game):
"""初始化外星人并设置其起始位置"""
super().__init__()
self.screen = ai_game.screen
self.settings = ai_game.settings
# 加载外星人图像并设置其rect属性
self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')
self.rect = self.image.get_rect()
# 每个外星人最初都在屏幕左上角附近
self.rect.x = self.rect.width
self.rect.y = self.rect.height
# 存储外星人的精确水平位置
self.x = float(self.rect.x)
def check_edges(self):
"""如果外星人撞到了屏幕边缘，就返回True"""
screen_rect = self.screen.get_rect()
if self.rect.right >= screen_rect.right or self.rect.left <= 0:
return True
def update(self):
"""向左或向右移动外星人"""
self.x += (self.settings.alien_speed * self.settings.fleet_direction)
self.rect.x = self.x
bullet.py
表示子弹的类，游戏中的第三个主要元素。
import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class Bullet(Sprite):
"""管理飞船所发射子弹的类"""
#Bullet类继承了从模块pygame.sprite中导入的类Sprite
#通过Sprite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
def __init__(self, ai_game):
"""在飞船当前位置创建一个子弹对象"""
super().__init__() #继承Sprite
self.screen = ai_game.screen
self.settings = ai_game.settings
self.color = self.settings.bullet_color
# 在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
#pygame.Rect从头创建一个矩形，提供矩形左上角xy坐标，以及矩形的宽度和高度
self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.settings.bullet_width,
self.settings.bullet_height)
self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop
# 存储用小数表示的子弹位置
self.y = float(self.rect.y)
def update(self):
"""向上移动子弹"""
# 更新表示子弹位置的小数值
self.y -= self.settings.bullet_speed
# 更新子弹的矩形位置
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)
button.py
开始按钮，控制着游戏的开始和重置。
import pygame.font #可以将文本渲染到屏幕上
class Button:
def __init__(self, ai_game, msg): #msg是要在按钮中显示的文本
"""初始化按钮的属性"""
self.screen = ai_game.screen
self.screen_rect = self.screen.get_rect()
#设置按钮的尺寸和其它属性
self.width, self.height = 200, 50
self.button_color = (0, 255, 0)
self.text_color = (255, 255, 255)
self.font = pygame.font.SysFont(None, 48) #字体和字号，None表示默认字体
#创建按钮的rect对象，并使其居中
self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.width, self.height)
self.rect.center = self.screen_rect.center
#按钮的标签只需创建一次
self._prep_msg(msg)
def _prep_msg(self, msg):
"""将msg渲染为图像，并使其在按钮上居中"""
self.msg_image = self.font.render(msg, True, self.text_color,
self.button_color)
#调用render()将msg文本转换为图像，True开启反锯齿功能，文本颜色，背景色
self.msg_image_rect = self.msg_image.get_rect()
self.msg_image_rect.center = self.rect.center
def draw_button(self):
#绘制一个用颜色填充的按钮，再绘制文本
self.screen.fill(self.button_color, self.rect)
self.screen.blit(self.msg_image, self.msg_image_rect)
scoreboard.py
最后是记分牌，显示游戏的统计信息，增加可玩性。
import pygame.font
from pygame.sprite import Group
from ship import Ship
class Scoreboard:
"""显示得分信息的类"""
def __init__(self, ai_game):
"""初始化显示得分涉及的属性"""
self.ai_game = ai_game
self.screen = ai_game.screen
self.screen_rect = self.screen.get_rect()
self.settings = ai_game.settings
self.stats = ai_game.stats
#显示得分信息时使用的字体设置
self.text_color = (30, 30, 30)
self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)
#准备包含最高得分和当前得分的图像
self.prep_score()
self.prep_high_score()
self.prep_level()
self.prep_ships()
def prep_score(self):
"""将得分转换为一幅渲染的图像"""
#round使数值精确到小数点后某一位，-1表示舍入到最近的10的整数倍
rounded_score = round(self.stats.score, -1)
#将数值转换为字符串，并插入逗号
score_str = "{:,}".format(rounded_score)
#调用render()将文本转换为图像，True开启反锯齿功能，文本颜色，背景色
self.score_image = self.font.render(score_str, True,
self.text_color, self.settings.bg_color)
#在屏幕右上角显示得分
self.score_rect = self.score_image.get_rect()
self.score_rect.right = self.screen_rect.right - 20
self.score_rect.top = 20
def prep_high_score(self):
"""将最高得分转换为渲染的图像"""
high_score = round(self.stats.high_score, -1)
high_score_str = "{:,}".format(high_score)
self.high_score_image = self.font.render(high_score_str, True,
self.text_color, self.settings.bg_color)
#将最高得分放在屏幕顶部中央
self.high_score_rect = self.high_score_image.get_rect()
self.high_score_rect.centerx = self.screen_rect.centerx
self.high_score_rect.top = self.score_rect.top
def check_high_score(self):
"""检查是否诞生了新的最高得分"""
if self.stats.score > self.stats.high_score:
self.stats.high_score = self.stats.score
self.prep_high_score()
def prep_level(self):
"""将等级转换为渲染的图像"""
level_str = str(self.stats.level)
self.level_image = self.font.render(level_str, True,
self.text_color, self.settings.bg_color)
#将等级放在得分下方
self.level_rect = self.level_image.get_rect()
self.level_rect.right = self.score_rect.right
self.level_rect.top = self.score_rect.bottom + 10
def prep_ships(self):
"""Show how many ships are left."""
self.ships = Group() #创建一个空编组
for ship_number in range(self.stats.ships_left):
ship = Ship(self.ai_game)
ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.width
ship.rect.y = 10
self.ships.add(ship)
self.ships.draw(self.screen)
def show_score(self):
"""在屏幕上显示得分、等级和余下的飞船数"""
self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)
self.screen.blit(self.high_score_image, self.high_score_rect)
self.screen.blit(self.level_image, self.level_rect)
self.ships.draw(self.screen)
alien_invasion.py (2)
下面是剩余的主文件内容，alien_invasion.py的辅助方法。
def _check_events(self):
#监视键盘和鼠标事件（事件是用户执行的操作，如按键和移动鼠标）
#每次按下键都会在pygame中注册一个事件KEYDOWN，松开键为KEYUP事件
for event in pygame.event.get():
#pygame.event.get()函数返回一个列表，包含它在上一次被调用后发生的所有事件
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit() #pygame.QUIT事件出现在用户单击关闭按钮时
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
self._check_keydown_events(event)
elif event.type == pygame.KEYUP:
self._check_keyup_events(event)
elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
mouse_pos = pygame.mouse.get_pos() #得到一个元组，包含单击鼠标的xy坐标
self._check_play_button(mouse_pos)
def _check_play_button(self, mouse_pos):
"""单击play按钮时开始游戏"""
#collidepoint检查鼠标单击位置是否在play按钮的rect内
button_clicked = self.play_button.rect.collidepoint(mouse_pos)
if button_clicked and not self.stats.game_active:
#重置游戏设置
self.settings.initialize_dynamic_settings()
#重置游戏统计信息
self.stats.reset_stats()
self.stats.game_active = True
self.sb.prep_score()
self.sb.prep_level()
self.sb.prep_ships()
#清空余下的外星人和子弹
self.aliens.empty()
self.bullets.empty()
#创建一群新的外星人并让飞船居中
self._create_fleet()
self.ship.center_ship()
#隐藏鼠标光标
pygame.mouse.set_visible(False)
def _check_keydown_events(self, event):
if event.key == pygame.K_RIGHT:
self.ship.moving_right = True
elif event.key == pygame.K_LEFT:
self.ship.moving_left = True
elif event.key == pygame.K_q:
sys.exit()
elif event.key == pygame.K_SPACE:
self._fire_bullet()
def _check_keyup_events(self, event):
if event.key == pygame.K_RIGHT:
self.ship.moving_right = False
if event.key == pygame.K_LEFT:
self.ship.moving_left = False
def _fire_bullet(self):
"""创建一颗子弹，将其加入编组中"""
if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
new_bullet = Bullet(self)
self.bullets.add(new_bullet)
def _update_bullets(self):
"""更新子弹的位置并删除消失的子弹"""
#更新子弹的位置
self.bullets.update() #对编组调用update，自动对其中每个元素调用update
#删除消失的子弹
for bullet in self.bullets.copy(): #要求列表的长度在整个循环中不变，所以使用副本
if bullet.rect.bottom <= 0:
self.bullets.remove(bullet)
self._check_bullet_alien_collisions()
def _check_bullet_alien_collisions(self):
"""相应子弹和外星人碰撞"""
#检查是否有子弹与外星人重叠，删除碰撞的子弹和外星人
collisions = pygame.sprite.groupcollide(
self.bullets, self.aliens, True, True)
#groupcollide()函数将一个编组中每个元素的rect与另一个编组中每个元素的rect进行比较
#返回一个字典，每个键是一颗子弹，值是该子弹击中的外星人
#True, True删除发生碰撞的子弹和外星人
if collisions:
for aliens in collisions.values(): #如果一个子弹同时击中两个外星人
self.stats.score += self.settings.alien_points * len(aliens)
self.sb.prep_score()
self.sb.prep_level()
self.sb.check_high_score()
if not self.aliens:
# 删除现有的子弹并新建一群外星人
self.bullets.empty()
self._create_fleet()
self.settings.increase_speed()
# 提高等级
self.stats.level += 1
self.sb.prep_level()
def _update_aliens(self):
"""检查外星人位于边缘，更新外星人群组中的所有外星人"""
self._check_fleet_edges()
self.aliens.update()
# 检测外星人和飞船之间的碰撞
if pygame.sprite.spritecollideany(self.ship, self.aliens):
self._ship_hit()
#spritecollideany()方法检查一个Sprite是否与编组内的成员发生了碰撞
#如果没有发生碰撞，返回None；如果发生了碰撞，则停止遍历群组
# 检查是否有外星人到达屏幕底部
self._check_aliens_bottom()
def _ship_hit(self):
"""响应飞船被外星人撞到"""
if self.stats.ships_left > 0:
self.stats.ships_left -= 1 #飞船数减1
self.sb.prep_ships()
self.aliens.empty() #清空余下的外星人和子弹
self.bullets.empty()
self._create_fleet()
self.ship.center_ship()
sleep(0.7) #暂停0.7秒
else:
self.stats.game_active = False
pygame.mouse.set_visible(True)
def _create_fleet(self):
"""创建一群外星人"""
#创建一个外星人，并计算一行可以容纳多少个外星人
alien = Alien(self)
alien_width, alien_height = alien.rect.size
#属性size是一个元组，包含rect对象的宽高
available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)
#计算屏幕可容纳多少行外星人
ship_height = self.ship.rect.height
available_space_y = (self.settings.screen_height -
(3 * alien_height) - ship_height)
number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)
#创建外星人群
for row_number in range(number_rows):
for alien_number in range(number_aliens_x):
self._create_alien(alien_number, row_number)
def _create_alien(self, alien_number, row_number):
"""创建一个外星人并将其加入当前行"""
alien = Alien(self)
alien_width, alien_height = alien.rect.size
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
self.aliens.add(alien)
def _check_fleet_edges(self):
"""有外星人到达边缘时采取相应的措施"""
for alien in self.aliens.sprites():
if alien.check_edges():
self._change_fleet_direction()
break
def _check_aliens_bottom(self):
"""检查是否有外星人到达了屏幕底端"""
screen_rect = self.screen.get_rect()
for alien in self.aliens.sprites():
if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
# 像飞船被撞到一样处理
self._ship_hit()
break
def _change_fleet_direction(self):
"""将整群外星人下移，并改变它们的方向"""
for alien in self.aliens.sprites():
alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
self.settings.fleet_direction *= -1
def _update_screen(self):
#每次循环时重绘屏幕
self.screen.fill(self.settings.bg_color) #方法fill用这种背景色填充屏幕
self.ship.blitme() #在总窗口指定位置绘制飞船
for bullet in self.bullets.sprites():
bullet.draw_bullet()
self.aliens.draw(self.screen)
#显示得分
self.sb.show_score()
#如果游戏处于非活跃状态，就绘制play按钮
if not self.stats.game_active:
self.play_button.draw_button()
#让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip() #绘制空屏幕，擦去旧屏幕
最后再放几张游戏截图。