引言

最近python語(yǔ)言大火，除了在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域python有用武之地之外，在游戲、后臺(tái)等方面，python也大放異彩，本篇博文將按照正規(guī)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，手把手教大家寫(xiě)個(gè)python小游戲,項(xiàng)目來(lái)自《Python編程從入門(mén)到實(shí)踐》（本文將原項(xiàng)目中的部分錯(cuò)誤進(jìn)行修改完善，PS:強(qiáng)烈推薦這本書(shū)，真的很贊），來(lái)感受下其中的有趣之處。本次開(kāi)發(fā)的游戲叫做alien invasion。

安裝pygame并創(chuàng)建能左右移動(dòng)的飛船

安裝pygame

本人電腦是windows 10、python3.6，pygame下載地址：傳送門(mén)

請(qǐng)自行下載對(duì)應(yīng)python版本的pygame

運(yùn)行以下命令

$ pip install wheel

$ pip install pygame?1.9.3?cp36?cp36m?win_amd64.whl

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創(chuàng)建Pygame窗口及響應(yīng)用戶輸入

新建一個(gè)文件夾alien_invasion，并在文件夾中新建alien_invasion.py文件，輸入如下代碼。

import sys

import pygame

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((1200,800))

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

# fill color

screen.fill(bg_color)

# visualiaze the window

pygame.display.flip()

run_game()

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運(yùn)行上述代碼，我們可以得到一個(gè)灰色界面的窗口：

$ python alien_invasion.py

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創(chuàng)建設(shè)置類

為了在寫(xiě)游戲的過(guò)程中能便捷地創(chuàng)建一些新功能，下面額外編寫(xiě)一個(gè)settings模塊，其中包含一個(gè)Settings類，用于將所有設(shè)置存儲(chǔ)在一個(gè)地方。這樣在以后項(xiàng)目增大時(shí)修改游戲的外觀就更加容易。

我們首先將alien_invasion.py中的顯示屏大小及顯示屏顏色進(jìn)行修改。

首先在alien_invasion文件夾下新建python文件settings.py，并向其中添加如下代碼：

class Settings(object):

"""docstring for Settings"""

def __init__(self):

# initialize setting of game

# screen setting

self.screen_width = 1200

self.screen_height = 800

self.bg_color = (230,230,230)

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然后再alien_invasion.py中導(dǎo)入Settings類，并使用相關(guān)設(shè)置，修改如下：

import sys

import pygame

from settings import Settings

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

# fill color

screen.fill(ai_settings.bg_color)

# visualiaze the window

pygame.display.flip()

run_game()

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添加飛船圖像

接下來(lái)，我們需要將飛船加入游戲中。為了在屏幕上繪制玩家的飛船，我們將加載一幅圖像，再使用Pygame()方法blit()繪制它。

在游戲中幾乎可以使用各種類型的圖像文件，但是使用位圖（.bmp）文件最為簡(jiǎn)單，這是因?yàn)镻ygame默認(rèn)加載位圖。雖然其他類型的圖像也能加載，但是需要安裝額外的庫(kù)。我們推薦去免費(fèi)的圖片素材網(wǎng)站上去找圖像：傳送門(mén)。我們?cè)谥黜?xiàng)目文件夾（alien_invasion）中新建一個(gè)文件夾叫images，將如下bmp圖片放入其中。

接下來(lái)，我們創(chuàng)建飛船類ship.py:

import pygame

class Ship():

def __init__(self,screen):

#initialize spaceship and its location

self.screen = screen

# load bmp image and get rectangle

self.image = pygame.image.load('image/ship.bmp')

self.rect = self.image.get_rect()

self.screen_rect = screen.get_rect()

#put spaceship on the bottom of window

self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx

self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom

def blitme(self):

#buld the spaceship at the specific location

self.screen.blit(self.image,self.rect)

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最后我們?cè)谄聊簧侠L制飛船，即在alien_invasion.py文件中調(diào)用blitme方法：

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Settings

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

ship = Ship(screen)

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

# fill color

screen.fill(ai_settings.bg_color)

ship.blitme()

# visualiaze the window

pygame.display.flip()

run_game()

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重構(gòu)：模塊game_functions

在大型項(xiàng)目中，經(jīng)常需要在添加新代碼前重構(gòu)既有代碼。重構(gòu)的目的是為了簡(jiǎn)化代碼的結(jié)構(gòu)，使其更加容易擴(kuò)展。我們將實(shí)現(xiàn)一個(gè)game_functions模塊，它將存儲(chǔ)大量讓游戲Alien invasion運(yùn)行的函數(shù)。通過(guò)創(chuàng)建模塊game_functions，可避免alien_invasion.py太長(zhǎng)，使其邏輯更容易理解。

函數(shù)check_events()

首先我們將管理事件的代碼移到一個(gè)名為check_events()的函數(shù)中，目的是為了隔離事件循環(huán)

import sys

import pygame

def check_events():

#respond to keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

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然后我們修改alien_invasion.py代碼，導(dǎo)入game_functions模塊，并將事件循環(huán)替換成對(duì)函數(shù)check_events()的調(diào)用：

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship

import game_functions as gf

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

ship = Ship(screen)

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

gf.check_events()

# fill color

screen.fill(ai_settings.bg_color)

ship.blitme()

# visualiaze the window

pygame.display.flip()

run_game()

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函數(shù)update_screen()

將更新屏幕的代碼移到一個(gè)名為update_screen()函數(shù)中，并將這個(gè)函數(shù)放在模塊game_functions中：

def update_screen(ai_settings,screen,ship):

# fill color

screen.fill(ai_settings.bg_color)

ship.blitme()

# visualiaze the window

pygame.display.flip()

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其中alien_invasion修改如下：

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship

import game_functions as gf

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

ship = Ship(screen)

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

gf.check_events()

gf.update_screen(ai_settings,screen,ship)

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從上面一套流程走下來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)：在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們一開(kāi)始將代碼編寫(xiě)得盡可能的簡(jiǎn)單，并在項(xiàng)目越來(lái)越復(fù)雜時(shí)進(jìn)行重構(gòu)。接下來(lái)我們開(kāi)始處理游戲的動(dòng)態(tài)方面。

駕駛飛船

這里我們要實(shí)現(xiàn)的就是使玩家通過(guò)左右箭頭鍵來(lái)控制飛船的左移與右移。

響應(yīng)按鍵

因?yàn)樵趐ygame中，每次按鍵都被注冊(cè)為KEYDOWN事件，在check_events()中，我們通過(guò)event.type檢測(cè)到KEYDOWN事件后還需進(jìn)一步判斷是哪個(gè)按鍵。代碼如下：

def check_events(ship):

#respond to keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

elif event.type == pygame.KEYDOWN:

if event.key == pygame.K_RIGHT:

#move right

ship.rect.centerx +=1

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允許不斷移動(dòng)

玩家按住右箭頭不動(dòng)時(shí)，我們希望飛船能不斷地移動(dòng)，知道玩家松開(kāi)為止。這里我們通過(guò)KETUO事件來(lái)判斷。因此我們?cè)O(shè)置一個(gè)標(biāo)志位moving_right來(lái)實(shí)現(xiàn)持續(xù)移動(dòng)。原理如下：

飛船不動(dòng)時(shí)，標(biāo)志moving_right將為false。玩家按下右箭頭時(shí)，我們將這個(gè)標(biāo)志設(shè)置為T(mén)rue;玩家松開(kāi)時(shí)，我們將標(biāo)志重新設(shè)置成False。

這個(gè)移動(dòng)屬性是飛船屬性的一種，我們用ship類來(lái)控制，因此我們給這個(gè)類增加一個(gè)屬性名稱叫，moving_right以及一個(gè)update()方法來(lái)檢測(cè)標(biāo)志moving_right的狀態(tài)。

ship

self.moving_right = False

def update(self):

if self.moving_right:

self.rect.centerx +=1

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game_functions

elif event.type == pygame.KEYDOWN:

if event.key == pygame.K_RIGHT:

#move right

ship.moving_right = True

elif event.type == pygame.KEYUP:

if event.key = pygame.K_RIGHT:

ship.moving_right = False

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最后在alien_invasion中調(diào)用update()方法

while True:

# supervise keyboard and mouse item

gf.check_events(ship)

ship.update()

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左右移動(dòng)

前面我們實(shí)現(xiàn)了向右移動(dòng)，接下來(lái)實(shí)現(xiàn)向左移動(dòng)，邏輯類似，代碼就不貼了。

調(diào)整飛船的速度

當(dāng)前，每次執(zhí)行while循環(huán)時(shí)，飛船最多移動(dòng)一個(gè)像素，我們可以在Settings中添加ship_speed_factor，用于控制飛船的速度。我們將根據(jù)這個(gè)屬性決定飛船每次循環(huán)時(shí)最多移動(dòng)多少距離。

Settings：

class Settings(object):

"""docstring for Settings"""

def __init__(self):

# initialize setting of game

# screen setting

self.screen_width = 1200

self.screen_height = 800

self.bg_color = (230,230,230)

self.ship_speed_factor = 1.5

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Ship：

class Ship():

def __init__(self,ai_settings,screen):

#initialize spaceship and its location

self.screen = screen

self.ai_settings = ai_settings

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限制飛船的活動(dòng)范圍

如果玩家按住箭頭的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，飛船就會(huì)消失，那么如何使飛船抵達(dá)屏幕邊緣時(shí)停止移動(dòng)？這里我們只需要修改Ship類中的update方法，增加一個(gè)邏輯判斷。

重構(gòu)

這里我們主要講check_events()函數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，將其中部分代碼分成兩部分，一部分處理KEYDOWN事件，一部分處理KEYUP事件。

game_functions:

def check_keydown_events(event,ship):

if event.key == pygame.K_RIGHT:

#move right

ship.moving_right = True

elif event.key == pygame.K_LEFT:

#move right

ship.moving_left = True

def check_keyup_events(event,ship):

if event.key == pygame.K_RIGHT:

ship.moving_right = False

elif event.key == pygame.K_LEFT:

#move right

ship.moving_left = False

def check_events(ship):

#respond to keyboard and mouse item

for event in pygame.event.get():

if event.type == pygame.QUIT:

sys.exit()

elif event.type == pygame.KEYDOWN:

check_keydown_events(event,ship)

elif event.type == pygame.KEYUP:

check_keyup_events(event,ship)

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射擊

接下來(lái)添加射擊功能，使玩家按空格鍵時(shí)發(fā)射子彈，子彈將在屏幕中向上穿行，抵達(dá)屏幕后消失。

添加子彈設(shè)置

在Settings類中增加一些子彈的屬性，這里我們創(chuàng)建一個(gè)寬3像素，高15像素的深灰色子彈。子彈的速度比飛船稍低。

創(chuàng)建Bullet類

import pygame

from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):

"""A class to manage bullets fired from the ship."""

def __init__(self, ai_settings, screen, ship):

"""Create a bullet object, at the ship's current position."""

super().__init__()

self.screen = screen

# Create bullet rect at (0, 0), then set correct position.

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

# Store a decimal value for the bullet's position.

self.y = float(self.rect.y)

self.color = ai_settings.bullet_color

self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor

def update(self):

"""Move the bullet up the screen."""

# Update the decimal position of the bullet.

self.y -= self.speed_factor

# Update the rect position.

self.rect.y = self.y

def draw_bullet(self):

"""Draw the bullet to the screen."""

pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

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將子彈存儲(chǔ)到group中

前面定義了Bullet類和必要的設(shè)置后，就可以編寫(xiě)代碼了，在玩家每次按空格鍵時(shí)都會(huì)發(fā)射一發(fā)子彈。首先，我們?cè)赼lien_invasion中創(chuàng)建一個(gè)group,用于存儲(chǔ)所有的有效子彈。

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

ship = Ship(ai_settings,screen)

bullets = Group()

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

gf.check_events(ai_settings, screen, ship,bullets)

ship.update()

bullets.update()

gf.update_screen(ai_settings, screen, ship,bullets)

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開(kāi)火

這里我們修改check_keydown_events()函數(shù)，來(lái)監(jiān)聽(tīng)玩家按下空格鍵的事件。這里還需要修改update_screen()函數(shù)，確保屏幕每次更新時(shí)，都能重繪每一個(gè)子彈。

我們來(lái)看下效果：

刪除消失的子彈

在alien_invasion中刪除消失的子彈。

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship

import game_functions as gf

from pygame.sprite import Group

def run_game():

#initialize game and create a dispaly object

pygame.init()

ai_settings = Settings()

screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))

ship = Ship(ai_settings,screen)

bullets = Group()

pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

# set backgroud color

bg_color = (230,230,230)

# game loop

while True:

# supervise keyboard and mouse item

gf.check_events(ai_settings, screen, ship,bullets)

ship.update()

bullets.update()

for bullet in bullets.copy():

if bullet.rect.bottom <=0:

bullets.remove(bullet)

gf.update_screen(ai_settings, screen,ship,bullets)

run_game()

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限制子彈數(shù)量

為了鼓勵(lì)玩家有目標(biāo)的射擊，我們規(guī)定屏幕上只能同時(shí)存在3顆子彈，我們只需要在每次創(chuàng)建子彈前檢查未消失的子彈數(shù)目是否小于3即可。

創(chuàng)建update_bullets（）函數(shù)

為了使alien_invasion中代碼更加簡(jiǎn)單，我們將檢查子彈管理的代碼，移到game_functions模塊中：

def update_bullets(bullets):

bullets.update()

for bullet in bullets.copy():

if bullet.rect.bottom<=0:

bullets.remove(bullet)

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創(chuàng)建fire_bullet()函數(shù)

這里我們將發(fā)射子彈的代碼移到一個(gè)獨(dú)立的函數(shù)中:

def fire_bullet(ai_settings,screen,ship,bullets):

if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:

new_bullet = Bullet(ai_settings,screen,ship)

bullets.add(new_bullet)

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添加外星人，并檢測(cè)碰撞

在我們完成新的任務(wù)之前，我們先給游戲添加一個(gè)結(jié)束游戲的快捷鍵Q:

創(chuàng)建第一個(gè)外星人

這里和創(chuàng)建飛船的方法一樣

class Alien(Sprite):

"""A class to represent a single alien in the fleet."""

def __init__(self, ai_settings, screen):

"""Initialize the alien, and set its starting position."""

super().__init__()

self.screen = screen

self.ai_settings = ai_settings

# Load the alien image, and set its rect attribute.

self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')

self.rect = self.image.get_rect()

# Start each new alien near the top left of the screen.

self.rect.x = self.rect.width

self.rect.y = self.rect.height

# Store the alien's exact position.

self.x = float(self.rect.x)

def blitme(self):

"""Draw the alien at its current location."""

self.screen.blit(self.image, self.rect)

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創(chuàng)建一群外星人

這里我們首先確定一行能容納多少個(gè)外星人以及要繪制幾行。這里改動(dòng)代碼較多，直接看效果：

移動(dòng)外星人

前面我們創(chuàng)建的是靜態(tài)的外星人，現(xiàn)在我們需要讓外星人動(dòng)起來(lái)。這里我們?cè)赟ettings類中設(shè)置外星人移動(dòng)的速度，然后通過(guò)Alien類中的update的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)

射殺外星人

要想射殺外星人，就必須先檢測(cè)兩個(gè)編組成員之間是否發(fā)生碰撞，在游戲中，碰撞就是游戲元素重疊在一起。這里我們使用sprite.groupcollide()來(lái)檢測(cè)兩個(gè)編組的成員之間的碰撞。

子彈擊中外星人時(shí)，需要立馬知道，并同時(shí)使被碰撞的外星人立即消失，因此我們需要在更新子彈的位置后立即檢測(cè)碰撞。

結(jié)束游戲

這里我們還需要知道何時(shí)該結(jié)束游戲，有以下幾種情況：

• 飛船全部被摧毀
• 外星人到達(dá)屏幕底部

實(shí)際效果：

計(jì)分

最后我們將給游戲添加一個(gè)Play按鈕，用于根據(jù)需要啟動(dòng)游戲以及在游戲結(jié)束后重啟游戲。我們還將實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)分系統(tǒng)，能夠在玩家等級(jí)提高時(shí)加快節(jié)奏。

添加Play按鈕

這里可以先將游戲初始化為非活動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)我們點(diǎn)擊了按鈕，就開(kāi)始游戲。由于Pygame中沒(méi)有內(nèi)置的創(chuàng)建按鈕的方法。因此我們可以通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)Button類來(lái)創(chuàng)建一個(gè)自帶標(biāo)簽的實(shí)心矩形。我們通過(guò)檢測(cè)鼠標(biāo)發(fā)生點(diǎn)擊后的坐標(biāo)是否與我們繪制的按鈕發(fā)生碰撞與否來(lái)判斷是否發(fā)生了點(diǎn)擊事件。

提高等級(jí)

為了使玩家將敵人消滅干凈后能夠提高游戲難度，增加趣味性，這里我們可以在Settings類中進(jìn)行修改，增加靜態(tài)初始值，和動(dòng)態(tài)初始值。

記分、等級(jí)、剩余飛船

打包成exe可執(zhí)行文件

上面游戲開(kāi)發(fā)完了，那么你需要將其轉(zhuǎn)成文exe的可執(zhí)行文件。我們采用pyinstaller，安裝步驟參考：傳送門(mén)

項(xiàng)目代碼

github地址：傳送門(mén)