如何用 Python 打飛機？

前言：python 除了生孩子，啥都會。包括打飛機！今天小詹的一位讀者就來教你如何用 python 打飛機！

簡述

相信小詹是一個單純的孩子，也相信大家明白小詹說的打飛機是指啥意思，對吧？嗯，沒毛病。就是 pygame 實現一個打飛機的遊戲，優秀的我啊！

我們知道 pygame 框架可以用於管理圖形、動畫聲音等，能夠利用它來輕鬆地開發複雜的遊戲，可以讓我們更加專注於面向對象編程。此項目是基於 pygame 框架搭建的一個小遊戲，在此文中將實現此項目的 50% ，後續會有跟進，源代碼已經放在我的 GitHub 中，並在進行中將會不斷對代碼結構進行優化，對樣式進行優化。在本例中將會接觸簡單的面向對象編程和繼承。面向對象編程是提取項目中某種事物的關鍵屬性進行抽象，抽象模型中包括數據和行爲，類是對象的抽象，對象是類的實例。

源代碼獲取方式見置頂留言。

先送上一波效果圖（被壓縮的時間略短）

效果圖遊戲簡介：在遊戲《外星人入侵》中，玩家控制着一艘最初出現在屏幕底部中央的飛船。玩家可以使用箭頭鍵左右移動飛船，還可使用空格鍵進行射擊。遊戲開始時，一羣外星人出現在天空中，他們在屏幕中向下移動。玩家的任務是射殺這些外星人。玩家將所有外星人都消滅乾淨後，將出現一羣新的外星人，他們移動的速度更快。只要有外星人撞到了玩家的飛船或到達了屏幕底部，玩家就損失一艘飛船。玩家損失三艘飛船後，遊戲結束。

遊戲用例圖（第一次畫用例圖，不是很準確……）

用例圖分析該項目，飛船、子彈、外星人可以分別劃分爲具有共同屬性的一類，類中定義各自的屬性，包括圖像、形狀、位置、更新位置、繪製圖像等；在主函數中將對象實例化，對對象中的成員變量和函數進行調用實現移動、擊殺等操作；本節實現飛船和子彈類和基本功能。

在構建子彈類時，用到了繼承的概念，當在參與大型項目開發設計時，繼承是一個非常關鍵的概念。繼承是對已有類的一種複用，子類繼承父類，可以對父類中的方法和數據進行重寫，也可以新定義只屬於子類的成員變量。當項目中有許多類具有相同的基本屬性時，可以考慮將這些基本屬性抽象爲一個父類，子類通過繼承父類而擁有父類中的數據和方法，這會提高代碼的可讀性，也省去很多重複的代碼。

當前新建以下幾個文件：

alien-invasion.py 主函數
ship.py 飛船類
bullet.py 子彈類
game_functions.py 許多主函數會調用的函數
settings.py 配置文件，常量

其目錄結構如下：

代碼運行步驟：方法 1——

git clone https://github.com/AlisaBen/easycoding
powershell進入到工程目錄下（/fun_python>）
cd ./alien_invasion
python alien_invasion.py

方法2——

按照下面代碼部分新建文件，並複製代碼
在文件的同級目錄下新建images目錄
找飛船和子彈的圖片分別命名爲外星飛船.png和生氣.png.emmm…畫風有點不對，怪我了，闊以自己找圖片替代，對應修改飛船類和子彈類的文件名就好 ~
進入到代碼的根目錄下
python alien_invasion.py

代碼

alien-invasion.py

run_game()定義了主函數，首先繪製屏幕，對象 screen 是一個 surface ，在 pygame 中，surface 是屏幕的一部分，顯示遊戲元素。每個元素，外星人或者飛船，子彈都是一個surface 。
ship = Ship(game_settings,screen)就是一個對象是類的實例的例子，arguments 是類初始化需要傳入的參數，ship就是Ship類型的對象，可以訪問Ship類中的數據和方法。
每個遊戲循環中，更新飛船位置，子彈位置，子彈編組，重新渲染遊戲界面。
子彈編組用來管理屏幕中的所有子彈，其實用列表來管理子彈對象也是可以實現的，但是 pygame 自帶的 Group 已經定義了一些函數，更加方便。

import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
from pygame.sprite import Group
def run_game():
    pygame.init()
    # 獲取配置
    game_settings = Settings()
    # 繪製屏幕
    screen = pygame.display.set_mode((game_settings.screen_width,game_settings.screen_height))
    backgound_color = (220,230,230)
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    # 飛船實例化
    ship = Ship(game_settings,screen)
    # 子彈編組，管理屏幕中所有的子彈，保存繼承Sprite類的Bullet實例
    bullets = Group()
    while True:
        # 檢測飛船事件：左移右移發射子彈
        gf.check_events(ship,game_settings,screen,bullets)  # 修改飛船移動標誌
        ship.update()  # 根據飛船移動標誌重新計算飛船中心位置
        # 更新所有子彈位置
        gf.update_bullets(bullets)
        # 繪製飛船子彈
        gf.update_screen(game_settings,screen,ship,bullets)  

run_game()

ship.py類

飛船類中主要涉及類初始化，飛船位置更新和渲染飛船surface 。
在初始化中主要定義一些代表飛船屬性的成員變量，如圖像，飛船矩形外形，飛船中心，飛船左移標誌和右移標誌等。
涉及 pygame 的圖像load()方法和get_rect()方法，主要是爲了之後飛船和外星人進行碰撞計算，其實可以直接self.image = pygame.image.load('images/外星飛船.png')加載圖像，但是圖像太大，就pygame.transform.smoothscale方法修改圖像大小。

import pygame
class Ship(object):
    """docstring for Ship"""
    def __init__(self, game_settings,screen):
        super(Ship, self).__init__()
        self.game_settings = game_settings
        self.screen = screen  # screen遊戲界面
        self.image = pygame.image.load('images/外星飛船.png').convert_alpha()  # 加載飛船圖像
        # 修改圖像大小
        self.width,self.height = self.image.get_size()
        self.image = pygame.transform.smoothscale(self.image,(self.width//2,self.height//2))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        # 獲取遊戲界面的中心x座標和底部位置便可確定飛船位置
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom - game_settings.screen_height / 5
        self.center = float(self.rect.centerx)  # centerx中只能表示整數
        # 移動標誌
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def update(self):
        """
        根據移動標誌調整飛船位置
        更改爲根據self.center更新位置
        """
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            # self.rect.centerx += 1
            self.center += self.game_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            # self.rect.centerx -= 1
            self.center -= self.game_settings.ship_speed_factor
        # 更新centerx，因爲繪製圖形是根據self.rect()
        # self.rect()定位需要根據centerx，bottom
        self.rect.centerx = self.center  

    def blitme(self):
        """在self.rect位置繪製圖像"""
        self.screen.blit(self.image,self.rect)

bullet.py 在子彈類中尤爲需要說明的是該類繼承了Sprite精靈類，繼承精靈類中的方法。

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

# 繼承Sprite類，完善自己的代碼
class Bullet(Sprite):
    """docstring for Bullet"""
    def __init__(self, game_settings,screen,ship):
        super(Bullet, self).__init__()
        self.screen = screen
        # # 在0，0位置創建bullet，並設置寬高
        # self.rect = pygame.Rect(0,0,game_settings.bullet_width,game_settings.bullet_height)

        # # 調整子彈位置到飛船所在位置，調整top相同，中心x座標相同
        # self.rect.centerx = ship.rect.centerx
        # self.rect.top = ship.rect.top
        # # 將y座標存儲爲小數值，以便能夠微調子彈的速度
        # self.y = float(self.rect.y)
        # self.color = game_settings.bullet_color
        # self.speed_factor = game_settings.bullet_speed_factor
        # 把子彈換成一個好玩的圖片,把圖片轉換成位圖
        self.image = pygame.image.load('images/生氣.png').convert_alpha()
        # 修改圖像大小
        self.width,self.height = self.image.get_size()
        self.image = pygame.transform.smoothscale(self.image,(self.width//10,self.height//10))
        self.rect = self.image.get_rect()
        # 調整子彈位置到飛船所在位置，調整top相同，中心x座標相同
        self.rect.centerx = ship.rect.centerx
        self.rect.top = ship.rect.top
        # 將y座標存儲爲小數值，以便能夠微調子彈的速度
        self.y = float(self.rect.y)
        self.speed_factor = game_settings.bullet_speed_factor

    def update(self):
        """向上移動子彈"""
        # 更新一次座標y向上移動speed_factor個像素
        self.y -= self.speed_factor
        # 更新子彈的rect位置
        self.rect.y = self.y

    def draw_bullet(self):
        # """
        # API:rect(Surface,color,Rect,width=0)->Rect
        # draw a rectangular shape on the Surgace
        # The width argument is the thickness to draw the outer edge. 
        # If width is zero then the rectangle will be filled.
        # """
        # pygame.draw.rect(self.screen,self.color,self.rect)
        """在self.rect位置繪製圖像"""
        self.screen.blit(self.image,self.rect)

game_functions.py

該文件的作用主要是集成主函數邏輯函數，判斷飛船事件，更新子彈編組和更新屏幕
fill函數填充屏幕嚴肅，參數rgb
需要說明的是 bullets 子彈編組需要更新判斷子彈是否超出屏幕，以從編組中刪除，否則會影響效率
鼠標和鍵盤監聽事件pygame.event.get()；事件鍵pygame.K_RIGHT pygame.K_LEFT pygame.K_SPACE 事件類型pygame.KEYDOWN pygame.KEYUP

import pygame
import sys
from bullet import Bullet

def check_keydown_events(event,ship,game_settings,screen,bullets):
    """
    按下鍵盤事件：右移，左移，發射子彈
    """
    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:
        fire_bullet(game_settings,screen,ship,bullets)

def fire_bullet(game_settings,screen,ship,bullets):
    """
    如果沒有超過當前屏幕顯示的最多子彈數，實例化子彈，添加到子彈編組中
    """
    if(len(bullets) < game_settings.bullet_allowed):
        bullet = Bullet(game_settings,screen,ship)
        bullets.add(bullet)

def check_keyup_events(event,ship):
    """
    擡起鍵，擡起空格不發生任何事
    """
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False

def check_events(ship,game_settings,screen,bullets):
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_events(event,ship,game_settings,screen,bullets)

        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event,ship)

def update_screen(game_settings,screen,ship,bullets):
    screen.fill(game_settings.background_color)
    ship.blitme()
    """
    API:pygame.sprite.Group.sprites
    sprites() -> sprite_list
    bullet迭代器
    """
    for bullet in bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()
    pygame.display.flip()


def update_bullets(bullets):
    bullets.update()
    # 超出屏幕邊界移除子彈
    # 子彈編組副本
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)
    # 註釋掉，調試用，耗時
    # print(len(bullets))

settings.py配置文件將常量變量繼承在配置文件中，當需要修改常量提高遊戲體驗時，直接修改該文件即可

class Settings(object):
    """docstring for Settings"""
    def __init__(self):
        super(Settings, self).__init__()
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.background_color = (230,230,230)
        self.ship_speed_factor = 1.5  # 飛船一個while循環走1.5像素

        # 子彈配置
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (120,120,120)
        self.bullet_speed_factor = 3
        self.bullet_allowed = 5  # 最大子彈數

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API	接口	描述
pygame.init()	init() -> None
pygame.display.set_mode()	set_mode(resolution=(0,0), flags=0, depth=0) -> Surface	Initialize a window or screen for display
pygame.display.set_caption()	set_caption(title, icontitle=None) -> None
pygame.event.get()
pygame.image.load()	load(filename) -> Surface
get_rect()
blit()
pygame.transform.smoothscale()	smoothscale(Surface, (width, height), DestSurface = None) -> Surface
pygame.display.flip()	flip() -> None	Update the full display Surface to the screen

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