宇宙飞船游戏项目

Python练习：武装飞船

游戏说明：

    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

可以使用箭头键左右移动飞船，还可使用空格键进行射击。游戏开始时，一群外星人出

现在天空中，他们在屏幕中向下移动。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，他们移动的速度更快。只要有外星人撞到了

玩家的飞船或到达了屏幕底部，玩家就损失一艘飞船。玩家损失三艘飞船后，游戏结束。

在开始编码前，我们首先需要安装Pygame。

Pygame项目托管在代码分享网站Bitbucket中。要在Windows系统中安装Pygame，请访问

https://bitbucket.org/pygame/pygame/downloads/

查找与你运行的Python版本匹配的Windows安装程序。如果在Bitbucket上找不到合适的安装程序，请去http://www.lfd.uci.edu/\~gohlke/pythonlibs/#pygame看看。下载合适的文件后，如果它是.exe文件，就运行它。如果该文件的扩展名为.whl，就将它复制到你的项目文件夹中。再打开一个命令窗口，切换到该文件所在的文件夹，并使用pip来运行它：

python -m pip install --user pygame-1.9.2a0-cp35-none-win32.whl

创建 Pygame 窗口以及响应用户输入

首先，我们创建一个空的Pygame窗口，即对应的外星人入侵类alien_invation.py。使用Pygame编写的游戏的基本结构如下:

import sys
import pygame

from button import Button
from setting import Settings
from ship import Ship
import game_function as gf
from pygame.sprite import Group
from alien import Alien
from game_stats import GameStats
from scoreboard import Scoreboard


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("外星人入侵游戏")
    # 创建Play按钮
    play_button = Button(ai_settings, screen, "Play")
    # 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)
    # 创建一个用于存储子弹的编组
    bullets = Group()
    aliens = Group()
    # 创建外星人群
    gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

    #创建一个用于存储游戏统计信息的实例并创建记分牌
    stats=GameStats(ai_settings)
    sb = Scoreboard(ai_settings, screen, stats)
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        gf.check_event(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets)
        if stats.game_active:
            ship.update()
        # bullets.update()
            screen.fill(ai_settings.bg_color)
        # 删除已经消失的子弹
            gf.update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
        gf.update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets, play_button)


run_game()

创建设置类

每次给游戏添加新功能时，通常也将引入一些新设置。下面来创建一个settings的模块，用于将所有设置存储在一个地方，以免在代码中到处添加设置。这样，我们就能传递一个设置对象，而不是众多不同的设置。另外，这让函数调用更简单，且在项目增大时修改游戏的外观更容易：要修改游戏，只需修改settings.py中的一些值，而无需查找散布在文件中的不同设置。

class Settings():
    """存储《外星人入侵》的所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏的设置"""
        # 屏幕的设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        self.ship_speed_factor=1.4
        #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=3
        self.alien_speed_factor=1
        #外星人设置
        self.alien_speed_factor=1
        self.fleet_drop_speed=10
        # fleet_direction为1表示向右移，为-1表示向左移
        self.fleet_direction=1
        #飞船设置
        self.ship_limit=3
        # 记分
        self.alien_points = 50

    def increase_speed(self):
        """提高速度设置"""
        self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)
        print(self.alien_points)

添加飞船图像

请在主项目文件夹（alien_invasion）中新建一个文件夹，将其命名为images，并将下列图像文件ship.bmp保存到这个文件夹中。

我们也使用位图来表示外星人。请将下列图像文件保存到文件夹images中。

创建Ship类

选择用于表示飞船的图像后，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，它负责管理飞船的大部分行为。

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


class Ship(Sprite):
    def __init__(self, ai_settings, screen):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        super(Ship, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings
        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load("images/img.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        ## 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom

        self.moving_right = False
        self.moving_left = False
        # 在飞船的属性center中存储小数值
        self.center = float(self.rect.centerx)

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def update(self):
        """根据移动标志调整飞船的位置"""
        # 更新飞船的center值，而不是rect
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor
        # 根据self.center更新rect对象
        self.rect.centerx = self.center

    def center_ship(self):
        """让飞船在屏幕上剧中"""
        self.center = self.screen_rect.centerx

创建 game_functions类

我们将创建一个名为game_functions的新模块，它将存储大量让游戏《外星人入侵》运行的函数。通过创建模块game_functions，可避免alien_invasion.py太长，并使其逻辑更容易理解。

import sys
import pygame
from bullet import Bullet
from alien import Alien
from time import sleep


def check_event(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets):
    """相应鼠标和键盘事件"""

    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
            check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y)
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_event(event, ai_settings, screen, ship, bullets)
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_event(event, ship)


def check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y):
    """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        # 隐藏光标
        pygame.mouse.set_visible(False)
        # 重置游戏统计信息
        stats.reset_stats()
        stats.game_active = True
        # 重置记分牌图像
        sb.prep_score()
        sb.prep_high_score()
        sb.prep_level()
        sb.prep_ships()
        # 清空外星人列表和子弹列表
        aliens.empty()
        bullets.empty()

        # 创建一群新的外星人，并让飞船居中
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        ship.center_ship()


def update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets, play_button):
    """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
    # 每次循环时都重绘制屏幕
    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)
    # 显示得分
    sb.show_score()
    # 让最近绘制的屏幕可见
    # 如果游戏处于非活动状态，就绘制Play按钮
    if not stats.game_active:
        play_button.draw_button()
    pygame.display.flip()


def check_keydown_event(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 check_keyup_event(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 update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
    # 跟新子弹的位置
    bullets.update()
    # 删除已经消失的子弹
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)
    check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)

    # 检查是否有子弹击中了外星人
    # 如果是，就删除相应的子弹和外星人
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
    if len(aliens) == 0:
        # 删除现有的子弹并新建一群外星人
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)


def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """如果还没有到达限制，就发射一颗子弹"""
    # 创建新子弹，并将其加入到编组bullets中
    if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
        new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
        bullets.add(new_bullet)


def create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens):
    """创建外星人群"""
    # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
    # 外星人间距为外星人宽度
    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)
    # 创建外星人群
    for row_number in range(number_rows):
        for alien_number in range(number_aliens_x):
            create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)


def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):
    """计算每行可容纳多少个外新人"""
    available_apace_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
    number_aliens_x = int(available_apace_x / (2 * alien_width))
    return number_aliens_x


def create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):
    """创建一个外星人并将其放在当前行"""
    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 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 update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """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()

    # 检测外星人和飞船之间的碰撞
    if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):
        ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)

    # 检测是否有外星人到达屏幕低端
    check_aliens_bottom(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)


def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
    """有外星人到达边缘时采取相应的措施"""
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.check_edges():
            change_fleet_direction(ai_settings, aliens)
            break


def change_fleet_direction(ai_settings, aliens):
    """将整群外星人下移，并改变它们的方向"""
    for alien in aliens.sprites():
        alien.rect.y += ai_settings.fleet_drop_speed
    ai_settings.fleet_direction *= -1


def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """响应子弹和外星人的碰撞"""
    # 删除发生碰撞的子弹和外星人"""
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)

    if collisions:
        for aliens in collisions.values():
            stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)
            sb.prep_score()
        check_high_score(stats, sb)
    if len(aliens) == 0:
        # 删除现有的子弹并创建一群新的外星人,就提高一个等级
        bullets.empty()
        ai_settings.increase_speed()
        # 提高等级
        stats.level += 1
        sb.prep_level()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)


def ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """响应外星人撞到的飞创"""
    # 清空外星人列表和子弹列表
    aliens.empty()
    bullets.empty()
    # 创建一群外星人，并将飞船放到屏幕低端中央
    create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
    ship.center_ship()
    if stats.ships_left > 0:
        # 将ship_left减1
        stats.ships_left -= 1
        # 更新记分牌
        sb.prep_ships()
        # 暂停一会
        sleep(0.5)
    else:
        stats.game_active = False
        pygame.mouse.set_visible(True)


def check_aliens_bottom(ai_settings,  screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """检查是否有外星人到达了屏幕底端"""
    screen_rect = screen.get_rect()
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
            # 像飞船被撞到一样处理
            ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
            break


def check_high_score(stats, sb):
    """检查是否诞生了新的最高得分"""
    if stats.score > stats.high_score:
        stats.high_score = stats.score
        sb.prep_high_score()

创建子弹类

创建存储Bullet类的文件bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class Bullet(Sprite): #继承 Sprite 基类
    """一个对飞船发射的子弹进行管理的类"""
    def __init__(self,ai_settings,screen,ship):
        """在飞船所处的位置创建一个子弹对象"""
        super(Bullet,self).__init__() # 调用 Sprite 父类的初始化方法
        self.screen=screen
        #在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
        self.rect=pygame.Rect(0,0,ai_settings.bullet_width,
                              ai_settings.bullet_height)
        self.rect.centerx=ship.rect.centerx
        self.rect.top=ship.rect.top
        # 存储用小数表示的子弹位置
        self.y=float(self.rect.y)
        self.color=ai_settings.bullet_color
        self.speed_factor=ai_settings.bullet_speed_factor
    def update(self):
        """向上移动子弹"""
        # 更新表示子弹位置的小数值
        self.y-=self.speed_factor
        # 更新表示子弹的rect的位置
        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)

创建外星人类

在屏幕上放置外星人与放置飞船类似。每个外星人的行为都由Alien类控制，我们将像创建Ship类那样创建这个类。

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


class Alien(Sprite):
    """表示单个外星人的类"""

    def __init__(self, ai_settings, screen):
        """初始化外星人并设置其起始位置"""
        super(Alien, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        # 加载外星人图像，并设置其rect属性
        self.image = pygame.image.load("images/img_1.png")
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 每个外星人最初都在屏幕上角附近
        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height
        # 存储外星人的准确位置
        self.x = float(self.rect.x)

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制外星人"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def update(self):
        """向左或者向右移动外星人"""
        self.x+=(self.ai_settings.alien_speed_factor*self.ai_settings.fleet_direction)
        self.rect.x=self.x
    def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，就返回True"""
        screen_rect=self.screen.get_rect()
        if self.rect.right>=screen_rect.right:
            return True
        elif self.rect.left<=0:
            return True

创建游戏开始按钮类

使用Button类来创建一个Play按钮来控制游戏的开始。

import pygame.font

#创建button类，用于创建带标签的实心矩形
class Button():

    def __init__(self, ai_settings, screen, msg):
        """初始化按钮的属性"""
        self.screen = screen
        self.screen_rect = screen.get_rect()

        # 设置按钮的尺寸和其他属性

        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)

        # 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)
        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)

编写一个用于跟踪游戏统计信息的GameStats类

class GameStats():
    """跟踪游戏的统计信息"""

    def __init__(self, ai_settings):
        """初始化统计信息"""
        self.ai_settings = ai_settings
        self.reset_stats()
        # 游戏刚启动时处于活动状态
        self.game_active = False
        # 在任何情况下都不应重置最高得分
        self.high_score = 0

        self.level = 1
    def reset_stats(self):
        """初始化在游戏运行期间可能变化的统计信息"""
        self.ships_left = self.ai_settings.ship_limit
        self.score = 0

创建一个显示用户得分的ScoreBoard类

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_settings, screen, stats):
        """初始化显示得分涉及的属性"""

        self.screen = screen
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        self.ai_settings = ai_settings
        self.stats = 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)
        # 准备初始得分图像和当前得分的图像
        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"""
        rounded_score = int(round(self.stats.score, -1))
        score_str = "{:,}".format(rounded_score)

        self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color,
                                            self.ai_settings.bg_color)

        # 将得分放在屏幕右上角
        self.score_rect = self.score_image.get_rect()
        self.score_rect.right = self.screen_rect.right - 20
        self.score_rect.top = 20

    def show_score(self):
        """在屏幕上显示飞船和得分"""
        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)
        # 绘制飞船
        self.ships.draw(self.screen)

    def prep_high_score(self):
        """将最高得分转换为渲染的图像"""

        high_score = int(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.ai_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 prep_level(self):
        """将等级转换为渲染的图像"""
        self.level_image = self.font.render(str(self.stats.level), True,
                                            self.text_color, self.ai_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):
        """显示还余下多少艘飞船"""
        self.ships = Group()
        for ship_number in range(self.stats.ships_left):
            ship = Ship(self.ai_settings, self.screen)
            ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.width
            ship.rect.y = 10
            self.ships.add(ship)

最后在主类中导入

import alien_invasion

# Press the green button in the gutter to run the script.
if __name__ == '__main__':
    alien_invasion

最后程序启动运行即可！