python-飞机大战.pygame快速入门-项目实战-CFANZ编程社区

目标

项目准备
使用 pygame 创建图形窗口
理解图像并实现图像绘制
理解 游戏循环 和 游戏时钟
理解精灵和 精灵组

项目准备

新建 飞机大战 项目
新建一个 hm_01_pygame入门.py
导入 游戏素材图片

游戏的第一印象

把一些 静止的图像 绘制到 游戏窗口 中
根据 用户的交互 或其他情况，移动这些图像，产生动画效果
根据 图像之间 是否发生重叠，判断 敌机是否被摧毁 等其他情况

01. 使用 `pygame` 创建图形窗口

小节目标

游戏的初始化和退出
理解游戏中的坐标系
创建游戏主窗口
简单的游戏循环

可以将图片素材绘制到 游戏的窗口 上，开发游戏之前需要先知道 如何建立游戏窗口！

1.1 游戏的初始化和退出

要使用 pygame 提供的所有功能之前，需要调用 init 方法
在游戏结束前需要调用一下 quit 方法

方法	说明
`pygame.init()`	导入并初始化所有 `pygame` 模块，使用其他模块之前，必须先调用 `init` 方法
`pygame.quit()`	卸载所有 `pygame` 模块，在游戏结束之前调用！

import pygame

pygame.init()

# 游戏代码...

pygame.quit()

1.2 理解游戏中的坐标系

坐标系

原点在 左上角 (0, 0)
x 轴 水平方向向右，逐渐增加
y 轴 垂直方向向下，逐渐增加

在游戏中，所有可见的元素 都是以 矩形区域 来描述位置的

要描述一个矩形区域有四个要素：(x, y) (width, height)

pygame 专门提供了一个类 pygame.Rect 用于描述 矩形区域

Rect(x, y, width, height) -> Rect

提示

pygame.Rect 是一个比较特殊的类，内部只是封装了一些数字计算
不执行 pygame.init() 方法同样能够直接使用

案例演练

需求

定义 hero_rect 矩形描述 英雄的位置和大小
输出英雄的 坐标原点（x 和 y）
输出英雄的尺寸（宽度和高度）

hero_rect = pygame.Rect(100, 500, 120, 126)

print("坐标原点 %d %d" % (hero_rect.x, hero_rect.y))
print("英雄大小 %d %d" % (hero_rect.width, hero_rect.height))
# size 属性会返回矩形区域的 (宽, 高) 元组
print("英雄大小 %d %d" % hero_rect.size)

1.3 创建游戏主窗口

pygame 专门提供了一个模块 pygame.display 用于创建、管理 游戏窗口

方法	说明
`pygame.display.set_mode()`	初始化游戏显示窗口
`pygame.display.update()`	刷新屏幕内容显示，稍后使用

set_mode 方法

set_mode(resolution=(0,0), flags=0, depth=0) -> Surface

作用 —— 创建游戏显示窗口
参数

resolution 指定屏幕的 宽 和 高，默认创建的窗口大小和屏幕大小一致
flags 参数指定屏幕的附加选项，例如是否全屏等等，默认不需要传递
depth 参数表示颜色的位数，默认自动匹配

返回值

暂时可以理解为 游戏的屏幕，游戏的元素 都需要被绘制到 游戏的屏幕 上

注意：必须使用变量记录 set_mode 方法的返回结果！因为：后续所有的图像绘制都基于这个返回结果

# 创建游戏主窗口
screen = pygame.display.set_mode((480, 700))

1.4 简单的游戏循环

为了做到游戏程序启动后，不会立即退出，通常会在游戏程序中增加一个 游戏循环
所谓 游戏循环 就是一个 无限循环
在 创建游戏窗口 代码下方，增加一个无限循环

注意：游戏窗口不需要重复创建

# 创建游戏主窗口
screen = pygame.display.set_mode((480, 700))

# 游戏循环
while True:
    pass

02. 理解图像并实现图像绘制

在游戏中，能够看到的 游戏元素 大多都是图像

图像文件 初始是保存在磁盘上的，如果需要使用，第一步 就需要 被加载到内存

要在屏幕上 看到某一个图像的内容，需要按照三个步骤：

使用 pygame.image.load() 加载图像的数据
使用 游戏屏幕 对象，调用 blit 方法将图像绘制到指定位置
调用 pygame.display.update() 方法更新整个屏幕的显示

提示：要想在屏幕上看到绘制的结果，就一定要调用 pygame.display.update() 方法

代码演练 I —— 绘制背景图像

需求

加载 background.png 创建背景
将背景绘制在屏幕的 (0, 0) 位置
调用屏幕更新显示背景图像

# 绘制背景图像
# 1> 加载图像
bg = pygame.image.load("./images/background.png")

# 2> 绘制在屏幕
screen.blit(bg, (0, 0))

# 3> 更新显示
pygame.display.update()

代码演练 II —— 绘制英雄图像

需求

加载 me1.png 创建英雄飞机
将 英雄飞机 绘制在屏幕的 (200, 500) 位置
调用屏幕更新显示飞机图像

# 1> 加载图像
hero = pygame.image.load("./images/me1.png")

# 2> 绘制在屏幕
screen.blit(hero, (200, 500))

# 3> 更新显示
pygame.display.update()

透明图像

png 格式的图像是支持透明的
在绘制图像时，透明区域 不会显示任何内容
但是如果下方已经有内容，会透过 透明区域 显示出来

理解 `update()` 方法的作用

可以在 screen 对象完成所有 blit 方法之后，统一调用一次 display.update 方法，同样可以在屏幕上 看到最终的绘制结果

使用 display.set_mode() 创建的 screen对象是一个 内存中的屏幕数据对象

可以理解成是油画的画布

screen.blit 方法可以在画布上绘制很多图像

例如：英雄、敌机、子弹...
这些图像 有可能会彼此 重叠或者覆盖

display.update() 会将画布的 最终结果 绘制在屏幕上，这样可以 提高屏幕绘制效率，增加游戏的流畅度

案例调整

# 绘制背景图像
# 1> 加载图像
bg = pygame.image.load("./images/background.png")

# 2> 绘制在屏幕
screen.blit(bg, (0, 0))

# 绘制英雄图像
# 1> 加载图像
hero = pygame.image.load("./images/me1.png")

# 2> 绘制在屏幕
screen.blit(hero, (200, 500))

# 3> 更新显示 - update 方法会把之前所有绘制的结果，一次性更新到屏幕窗口上
pygame.display.update()

03. 理解游戏循环和游戏时钟

现在 英雄飞机 已经被绘制到屏幕上了，怎么能够让飞机移动呢 ？

3.1 游戏中的动画实现原理

跟电影的原理类似，游戏中的动画效果，本质上是快速的在屏幕上绘制图像

电影是将多张 静止的电影胶片 连续、快速的播放，产生连贯的视觉效果！

一般在电脑上 每秒绘制 60 次，就能够达到非常 连续高品质 的动画效果

每次绘制的结果被称为 帧 Frame

3.2 游戏循环

游戏的两个组成部分

游戏循环的开始 就意味着 游戏的正式开始

游戏循环的作用

保证游戏 不会直接退出
变化图像位置 —— 动画效果

每隔 1 / 60 秒 移动一下所有图像的位置
调用 pygame.display.update() 更新屏幕显示

检测用户交互 —— 按键、鼠标等...

3.3 游戏时钟

pygame 专门提供了一个类 pygame.time.Clock 可以非常方便的设置屏幕绘制速度 —— 刷新帧率
要使用 时钟对象 需要两步：

1）在 游戏初始化 创建一个 时钟对象
2）在 游戏循环 中让时钟对象调用 tick(帧率) 方法

tick 方法会根据 上次被调用的时间，自动设置 游戏循环 中的延时

# 3. 创建游戏时钟对象
clock = pygame.time.Clock()
i = 0

# 游戏循环
while True:

    # 设置屏幕刷新帧率
    clock.tick(60)

    print(i)
    i += 1

3.4 英雄的简单动画实现

需求

在 游戏初始化 定义一个 pygame.Rect 的变量记录英雄的初始位置
在 游戏循环 中每次让英雄的 y - 1 —— 向上移动
y <= 0 将英雄移动到屏幕的底部

提示：

每一次调用 update() 方法之前，需要把 所有的游戏图像都重新绘制一遍
而且应该最先重新绘制 背景图像

# 4. 定义英雄的初始位置
hero_rect = pygame.Rect(150, 500, 102, 126)

while True:

    # 可以指定循环体内部的代码执行的频率
    clock.tick(60)

    # 更新英雄位置
    hero_rect.y -= 1

    # 如果移出屏幕，则将英雄的顶部移动到屏幕底部
    if hero_rect.y <= 0:
        hero_rect.y = 700

    # 绘制背景图片
    screen.blit(bg, (0, 0))
    # 绘制英雄图像
    screen.blit(hero, hero_rect)

    # 更新显示
    pygame.display.update()

作业

英雄向上飞行，当 英雄完全从上方飞出屏幕后
将飞机移动到屏幕的底部

if hero_rect.y + hero_rect.height <= 0:
    hero_rect.y = 700

提示

Rect 的属性 bottom = y + height

if hero_rect.bottom <= 0:
    hero_rect.y = 700

3.5 在游戏循环中监听事件

事件 `event`

就是游戏启动后，用户针对游戏所做的操作
例如：点击关闭按钮，点击鼠标，按下键盘...

监听

在 游戏循环 中，判断用户 具体的操作

只有捕获到用户具体的操作，才能有针对性的做出响应

代码实现

pygame 中通过 pygame.event.get() 可以获得 用户当前所做动作 的 事件列表

用户可以同一时间做很多事情

提示：这段代码非常的固定，几乎所有的 pygame 游戏都 大同小异！

# 游戏循环
while True:

    # 设置屏幕刷新帧率
    clock.tick(60)

    # 事件监听
    for event in pygame.event.get():

        # 判断用户是否点击了关闭按钮
        if event.type == pygame.QUIT:
            print("退出游戏...")

            pygame.quit()

            # 直接退出系统
            exit()

04. 理解精灵和精灵组

4.1 精灵和精灵组

在刚刚完成的案例中，图像加载、位置变化、绘制图像 都需要程序员编写代码分别处理
为了简化开发步骤，pygame 提供了两个类

pygame.sprite.Sprite —— 存储 图像数据 image 和 位置 rect 的对象
pygame.sprite.Group

精灵

在游戏开发中，通常把 显示图像的对象 叫做精灵 Sprite
精灵需要有 两个重要的属性

image 要显示的图像
rect 图像要显示在屏幕的位置

默认的 update() 方法什么事情也没做

子类可以重写此方法，在每次刷新屏幕时，更新精灵位置

注意：pygame.sprite.Sprite 并没有提供 image 和 rect 两个属性

需要程序员从 pygame.sprite.Sprite 派生子类
并在子类的 初始化方法 中，设置 image 和 rect 属性

精灵组

一个 精灵组 可以包含多个精灵对象
调用 精灵组 对象的 update() 方法

可以自动调用 组内每一个精灵 的 update() 方法

调用 精灵组 对象的 draw(屏幕对象) 方法

可以将 组内每一个精灵 的 image 绘制在 rect 位置

Group(*sprites) -> Group

注意：仍然需要调用 pygame.display.update() 才能在屏幕看到最终结果

4.2 派生精灵子类

新建 plane_sprites.py 文件
定义 GameSprite 继承自 pygame.sprite.Sprite

注意

如果一个类的父类不是 object
在重写 初始化方法 时，一定要 先 super() 一下父类的 __init__ 方法
保证父类中实现的 __init__ 代码能够被正常执行

属性

image 精灵图像，使用 image_name 加载
rect 精灵大小，默认使用图像大小
speed 精灵移动速度，默认为 1

方法

update 每次更新屏幕时在游戏循环内调用

让精灵的 self.rect.y += self.speed

提示

image 的 get_rect() 方法，可以返回 pygame.Rect(0, 0, 图像宽, 图像高) 的对象

import pygame


class GameSprite(pygame.sprite.Sprite):
    """游戏精灵基类"""
    
    def __init__(self, image_name, speed=1):
        
        # 调用父类的初始化方法
        super().__init__()
        
        # 加载图像
        self.image = pygame.image.load(image_name)
        # 设置尺寸
        self.rect = self.image.get_rect()
        # 记录速度
        self.speed = speed

    def update(self, *args):
        
        # 默认在垂直方向移动
        self.rect.y += self.speed

4.3 使用游戏精灵和精灵组创建敌机

需求

使用刚刚派生的 游戏精灵 和 精灵组 创建敌机并且实现敌机动画

步骤

使用 from 导入 plane_sprites 模块

from 导入的模块可以 直接使用
import 导入的模块需要通过 模块名. 来使用

在 游戏初始化 创建 精灵对象 和 精灵组对象
在 游戏循环中 让 精灵组 分别调用 update() 和 draw(screen) 方法

职责

精灵

封装 图像 image、位置 rect 和 速度 speed
提供 update() 方法，根据游戏需求，更新位置 rect

精灵组

包含多个 精灵对象
update 方法，让精灵组中的所有精灵调用 update 方法更新位置
draw(screen) 方法，在 screen 上绘制精灵组中的所有精灵

实现步骤

导入 plane_sprites 模块

from plane_sprites import *

修改初始化部分代码

# 创建敌机精灵和精灵组
enemy1 = GameSprite("./images/enemy1.png")
enemy2 = GameSprite("./images/enemy1.png", 2)
enemy2.rect.x = 200
enemy_group = pygame.sprite.Group(enemy1, enemy2)

修改游戏循环部分代码

# 让敌机组调用 update 和 draw 方法
enemy_group.update()
enemy_group.draw(screen)

# 更新屏幕显示
pygame.display.update()

目标