用PyQt打造带动画、碰撞检测和键盘控制的小游戏

Java Fans2025-12-20 11:09

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🥭本文内容：Qt Designer 和 PyQt 开发教程

文章目录

PyQt不仅适合做传统的桌面应用，也能用来开发简单的2D小游戏。本文将带你一步步实现一个带动画效果、碰撞检测和键盘控制的小游戏，帮助你掌握PyQt在游戏开发中的应用。

一、游戏需求与设计

我们设计一个简单的"躲避方块"游戏：

  • 玩家控制一个小方块（用键盘上下左右移动）。
  • 屏幕上会不断出现自动移动的敌方方块。
  • 玩家需要躲避敌方方块，避免碰撞。
  • 游戏带有动画效果，敌方方块自动移动。
  • 碰撞检测判断玩家是否被敌方方块碰到，碰撞则游戏结束。

二、用到的PyQt知识点（详细阐述）

1. QWidget绘图机制

  • 核心类：QWidget

    PyQt中所有窗口和控件的基类是QWidget。我们通过继承QWidget创建自定义窗口和游戏界面。

  • 绘图事件：paintEvent
    paintEvent是QWidget的一个事件处理函数，当窗口需要重绘时（比如窗口被遮挡后重新显示，或者调用update()时），系统会自动调用这个函数。

    我们重写paintEvent，使用QPainter对象在窗口上绘制游戏元素（玩家方块、敌人方块、背景等）。

  • 绘图工具：QPainter
    QPainter是PyQt中用于绘制图形的类，支持绘制点、线、矩形、圆形、文本等。

    通过设置画笔颜色、画刷填充颜色，可以绘制各种形状。

    在游戏中，我们用QPainter.drawRect()绘制矩形表示玩家和敌人。

  • 抗锯齿：setRenderHint(QPainter.Antialiasing)

    该设置让绘制的图形边缘更平滑，视觉效果更好。

2. 动画与定时器

  • 动画原理

    游戏动画本质是不断刷新画面，更新游戏元素的位置或状态，给人连续运动的感觉。

  • 定时器：QTimer

    PyQt提供QTimer类，可以定时触发信号。

    在游戏中，我们创建一个定时器，设置时间间隔（如30毫秒），每隔这个时间调用一次游戏循环函数game_loop。

    这样就实现了游戏状态的周期性更新和界面重绘。

  • 游戏循环
    game_loop函数中，我们更新敌人位置、检测碰撞、移除出界敌人，然后调用update()请求重绘。

    这就是典型的游戏主循环结构。

  • 多定时器配合

    除了主循环定时器，我们还用另一个定时器spawn_timer定时生成新的敌人，实现游戏动态难度。

3. 键盘事件处理

  • 事件机制

    PyQt中，键盘按下会触发keyPressEvent事件。

    我们重写keyPressEvent方法，捕获用户按键。

  • 键值判断

    通过event.key()获取按键代码，判断是上下左右箭头键（Qt.Key_Up等）。

  • 玩家移动

    根据按键，调整玩家矩形的位置（QRect.translate()），并限制玩家不能移出窗口边界。

  • 实时响应

    每次按键后调用update()，触发重绘，玩家位置即时更新。

4. 碰撞检测

  • 矩形碰撞检测

    游戏中玩家和敌人都用QRect表示位置和大小。
    QRect类提供intersects()方法，判断两个矩形是否有重叠区域。

  • 碰撞判断逻辑

    在游戏循环中，遍历所有敌人，判断它们的矩形是否与玩家矩形相交。

    一旦检测到碰撞，触发游戏结束逻辑。

  • 效率考虑

    对于简单游戏，遍历检测足够快。复杂游戏可用空间划分等优化。

5. 游戏循环与状态管理

  • 游戏状态变量

    用self.is_game_over标记游戏是否结束，控制游戏逻辑是否继续执行。

  • 定时器启动与停止

    游戏结束时停止定时器，防止游戏继续更新。

  • 界面刷新

    通过调用self.update()请求重绘，触发paintEvent，实现动画效果。

6. 其他辅助知识点

  • 窗口尺寸与坐标系

    PyQt窗口的坐标系以左上角为原点，x轴向右，y轴向下。

    位置和大小都用像素表示。

  • 消息框提示

    用QMessageBox.information弹出游戏结束提示框，增强用户体验。

  • 随机数生成

    用Python的random.randint生成敌人出现的随机高度，增加游戏趣味性。

三、代码实现

python 复制代码 
import sys
import random
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QMessageBox
from PyQt5.QtGui import QPainter, QColor, QBrush
from PyQt5.QtCore import Qt, QTimer, QRect

class Enemy:
    def __init__(self, x, y, size, speed):
        self.rect = QRect(x, y, size, size)
        self.speed = speed

    def move(self):
        # 敌人向左移动
        self.rect.translate(-self.speed, 0)

class PlayerGame(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.setWindowTitle("PyQt小游戏 - 躲避方块")
        self.setGeometry(100, 100, 800, 600)

        # 玩家属性
        self.player_size = 40
        self.player_pos = QRect(100, 280, self.player_size, self.player_size)
        self.player_speed = 20

        # 敌人列表
        self.enemies = []
        self.enemy_size = 40
        self.enemy_speed = 5

        # 游戏状态
        self.is_game_over = False

        # 定时器，控制游戏刷新和敌人生成
        self.timer = QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.game_loop)
        self.timer.start(30)  # 30ms刷新一次，大约33帧每秒

        self.spawn_timer = QTimer()
        self.spawn_timer.timeout.connect(self.spawn_enemy)
        self.spawn_timer.start(1500)  # 每1.5秒生成一个敌人

    def spawn_enemy(self):
        # 敌人从右侧随机高度出现
        y = random.randint(0, self.height() - self.enemy_size)
        x = self.width()
        enemy = Enemy(x, y, self.enemy_size, self.enemy_speed)
        self.enemies.append(enemy)

    def game_loop(self):
        if self.is_game_over:
            return

        # 移动敌人
        for enemy in self.enemies:
            enemy.move()

        # 移除已经移出屏幕的敌人
        self.enemies = [e for e in self.enemies if e.rect.right() > 0]

        # 碰撞检测
        for enemy in self.enemies:
            if enemy.rect.intersects(self.player_pos):
                self.game_over()
                break

        # 刷新界面
        self.update()

    def game_over(self):
        self.is_game_over = True
        self.timer.stop()
        self.spawn_timer.stop()
        QMessageBox.information(self, "游戏结束", "你被撞到了！游戏结束。")

    def paintEvent(self, event):
        painter = QPainter(self)
        painter.setRenderHint(QPainter.Antialiasing)

        # 画背景
        painter.fillRect(self.rect(), QColor(230, 230, 230))

        # 画玩家方块（蓝色）
        painter.setBrush(QBrush(QColor(0, 100, 255)))
        painter.drawRect(self.player_pos)

        # 画敌人方块（红色）
        painter.setBrush(QBrush(QColor(255, 50, 50)))
        for enemy in self.enemies:
            painter.drawRect(enemy.rect)

    def keyPressEvent(self, event):
        if self.is_game_over:
            return

        key = event.key()
        if key == Qt.Key_Up:
            if self.player_pos.top() - self.player_speed >= 0:
                self.player_pos.translate(0, -self.player_speed)
        elif key == Qt.Key_Down:
            if self.player_pos.bottom() + self.player_speed <= self.height():
                self.player_pos.translate(0, self.player_speed)
        elif key == Qt.Key_Left:
            if self.player_pos.left() - self.player_speed >= 0:
                self.player_pos.translate(-self.player_speed, 0)
        elif key == Qt.Key_Right:
            if self.player_pos.right() + self.player_speed <= self.width():
                self.player_pos.translate(self.player_speed, 0)

        self.update()

if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    game = PlayerGame()
    game.show()
    sys.exit(app.exec_())

四、代码解析

1. 游戏窗口和玩家

  • PlayerGame继承自QWidget，作为游戏主窗口。
  • 玩家用QRect表示位置和大小，初始在窗口左侧中间。
  • 玩家移动通过键盘事件keyPressEvent控制，限制移动范围不超出窗口。

2. 敌人设计

  • 敌人用Enemy类表示，包含矩形区域和移动速度。
  • 敌人从窗口右侧随机高度生成，向左移动。
  • 超出左侧边界的敌人被移除，避免内存泄漏。

3. 动画与定时器

  • 使用QTimer定时调用game_loop方法，实现游戏状态更新和动画。
  • 另一个定时器spawn_timer负责定时生成敌人。
  • 通过update()触发paintEvent重绘界面。

4. 碰撞检测

  • 利用QRect.intersects()判断玩家和敌人是否重叠。
  • 一旦检测到碰撞，游戏结束，停止定时器并弹出提示框。

五、扩展思路

  • 增加分数和计时：统计玩家存活时间或躲避敌人数。
  • 多种敌人类型：不同速度、大小的敌人增加难度。
  • 玩家攻击：添加发射子弹功能，消灭敌人。
  • 音效和背景音乐 ：用PyQt的QSound模块丰富游戏体验。
  • 更复杂的动画：利用Qt的动画框架实现平滑移动和特效。

六、总结

通过这个小游戏，我们学习了：

  • PyQt的绘图机制和事件处理。
  • 使用定时器实现游戏循环和动画。
  • 键盘事件捕获实现玩家控制。
  • 矩形碰撞检测的简单实现。

码文不易，本篇文章就介绍到这里，如果想要学习更多Java系列知识，点击关注博主，博主带你零基础学习Java知识。与此同时，对于日常生活有困扰的朋友，欢迎阅读我的第四栏目：《国学周更---心性养成之路》，学习技术的同时，我们也注重了心性的养成。

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