Python-项目实战-《外星人入侵》Pygame小游戏-阶段一:武装飞船（含教程）

来源于《Python编程从入门到实践》的12章武装飞船。感兴趣的可以去购买这本书看看，非常推荐。目前本人进度正好是第12章，以此写了这篇博客来记录和分享自己程序的开发过程。有兴趣可以按照我的步骤来做一做，或者也可以直接到最后拿完整程序。

目录

程序描述：

开发步骤:

1）安装Pygame

2）创建Pygame窗口及响应用户输入

3）设置背景色

4）创建设置类

5）添加飞船图像

6）创建Ship类

7）在屏幕上绘制飞船

8）重构：方法_check_events()和_update_screen()

8.1）方法_check_events()

8.2）方法_update_screen()

9）驾驶飞船

9.1）响应按键

9.2）允许持续移动

9.3）左右移动

9.4）调整飞船的速度

9.5）限制飞船的活动范围

9.6）重构_check_events()

9.7）按Q键退出 

 9.8）在全屏模式下运行游戏

效果演示：

 代码：

10）射击

10.1）添加子d设置

 10.2）创建 Bullet 类

10.3）将子d存储到编组中 

10.4）开火 

10.5）删除消失的子d

​10.6）限制子d数量

10.7）创建方法_update_bullets()

11）完整程序

alien_invasion.py

setting.py

 ship.py

bullet.py

---

程序描述：

此程序为游戏《外星人入侵》游戏开发的第一个阶段。

主要功能是需要创建一艘飞船，它可以左右移动，并且能在用户按空格键时开火。

开发步骤: 1）安装Pygame

开始编码前，先安装Pygame。可使用pip模块来帮助下载并安装Python包。在终端提示符下执行如下命令：

python -m pip install --user pygame

安装成功界面：

2）创建Pygame窗口及响应用户输入

创建一个表示游戏的类，以创建空的Pygame窗口。文件名为anlien_invasion.py，输入以下代码：

import sys

import pygame


# 管理游戏资源和行为的类
class AlienInvasion:

    # 初始化游戏并创建游戏资源
    def __init__(self):
        pygame.init()
        # 游戏窗口尺寸——宽1200px、高800px(可以根据自己的显示器调整这些值)
        self.screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    # 开始游戏的主循环
    def run_game(self):
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

            # 让最近绘制的屏幕可见
            pygame.display.flip()


# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

3）设置背景色

下面将背景设置为另一种颜色，在方法__init__()末尾进行的：

 这时候运行程序窗口已经从黑色变为了白色。

4）创建设置类

在文件夹alien_invasion中，新建一个名为 settings.py 的文件，并在其中添加如下 Settings类：

# 储存游戏《外星人入侵》中所有设置的类
class Settings:
    # 初始化游戏设置
    def __init__(self):
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)

为在项目中创建 Settings 实例 并用它来访问设置，需要将 alien_invasion.py 修改成下面这样：

import sys

import pygame

from settings import Settings


# 管理游戏资源和行为的类
class AlienInvasion:

    # 初始化游戏并创建游戏资源
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.settings = Settings()

        # 游戏窗口尺寸
        self.screen = pygame.display.set_mode(
            (self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    # 开始游戏的主循环
    def run_game(self):
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

            # 每次循环是都重绘屏幕
            self.screen.fill(self.settings.bg_color)

            # 让最近绘制的屏幕可见
            pygame.display.flip()


# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

5）添加飞船图像

在项目文件夹（alien_invasion）中新建一个名为images的文件夹，并将 ship.bmp 保存在其中。(这里也可以是其他图片，只要保证后续文件名和代码对得上就行）

6）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。创建一个名为 ship 的模块，其中包含ship类，负责管理飞船的大部分行为。

ship.py

import pygame


# 管理飞船的类
class Ship:
    def __init__(self, ai_game):
        # 初始化飞船并设置其初始位置
        self.screen = ai_game.screen
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每艘新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

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

7）在屏幕上绘制飞船

更新 alien_invasion.py，创建一艘飞船并调用其方法blitme():

运行效果：

8）重构：方法_check_events()和_update_screen()

将方法 run_game()拆分成两个辅助方法。

8.1）方法_check_events()

把管理事件的代码移到一个名为_check_events()的方法中，以简化run_game()并隔离事件管理循环。通过隔离事件循环，可将事件管理与游戏的其他方面（如更新屏幕）分离。

新增方法_check_events()后的AlienInvasion类，只有run_game()的代码受到影响

8.2）方法_update_screen()

将更新屏幕的代码移动到一个名为_update_screen()的方法中

 alien_invasion.py

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship


# 管理游戏资源和行为的类
class AlienInvasion:

    # 初始化游戏并创建游戏资源
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.settings = Settings()

        # 游戏窗口尺寸
        self.screen = pygame.display.set_mode(
            (self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)

    # 开始游戏的主循环
    def run_game(self):
        while True:
            self._check_events()
            self._update_screen()

    # 响应键盘和鼠标事件
    def _check_events(self):
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()

    # 更新屏幕上的图像，切换到新屏幕
    def _update_screen(self):
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()

        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()


# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

9）驾驶飞船

 下面能够让飞机左右移动。编写代码，在用户按左或右箭头时做出响应

9.1）响应按键

每当用户按键时，都将在Pygame中注册一个事件。事件都是通过方法 pygame.event.get() 获取的，因此需要在方法_check_events()中指定要检查哪些类型的事件。每次按键都被注册为一个KEYDOWN事件。

Pygame 检测到 KEYDOWN事件时，需要检查按下的是否是触发行动的键。

在方法_check_events()中，为事件添加一个elif代码块，以便Pygame检测到KEYDOWN事件时间做出响应。检查按下键（event.key）是否是右箭头键（pygame.K_RIGHT）。如果是，就将self.ship.rect.centerx 的值加1，从而将飞船向右移动。

现在运行 alien_invasion.py，则每按右键头键一次，飞机都将向右移动1px。

9.2）允许持续移动

按住右箭头不放时，我们希望飞船不断向右移动，直到玩家松开为止。因此结合 KEYDOWN 和 KEYUP 事件以及一个名为moving_right 的标志来实现持续移动。

当moving_right 为True时，飞船才能持续移动。

下面是对Ship类所作的修改

 修改 alien_invasion.py 中的_check_events()方法。使玩家在按下右键时将 moving_right 设置为True,并在玩家松开时将 moving_right 设置为False:

最后，需要修改 run_game()中的while循环，以便每次执行循环时都调用飞船的方法 update():

 现在运行 alien_invasion.py 并按住右键头，飞船可以向右持续移动了，直到松开为止。

9.3）左右移动

修改Ship类和方法_check_events()。以便让飞船左移动。

ship.py

alien_invasion.py

9.4）调整飞船的速度

当前，每次执行 while 循环时，飞船最多移动 1px，但可在 Settings 类中添加属性ship_speed，用于控制飞船速度。

settings.py

现在需要移动飞船时，每次循环将移动1.5px而不是1px

通过将速度设置指定为小数值，可在后面加快游戏节奏时更细致地控制飞船速度。然后，rect的x等属性只能存储整数值，因此需要对Ship类做些修改：

ship.py

9.5）限制飞船的活动范围

修复飞船飞出屏幕外的这种问题，使其达到屏幕边缘后停止移动。为止，将修改Ship类的方法 update():

ship.py

9.6）重构_check_events()

9.7）按Q键退出 

添加快捷键——Q键（以便结束游戏）：

 9.8）在全屏模式下运行游戏

可以使游戏进入全屏模式运行。（可以通过注释全屏模式下的代码以此来回到窗口模式。）

效果演示：

 代码：

alien_invasion.py

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship


# 管理游戏资源和行为的类
class AlienInvasion:

    # 初始化游戏并创建游戏资源
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.settings = Settings()

        # 全屏模式
        self.screen = pygame.display.set_mode((0, 0), pygame.FULLSCREEN)
        self.settings.screen_width = self.screen.get_rect().width
        self.settings.screen_height = self.screen.get_rect().height
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        # 游戏窗口尺寸
        self.screen = pygame.display.set_mode(
            (self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))

        self.ship = Ship(self)

    # 开始游戏的主循环
    def run_game(self):
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._update_screen()

    # 响应键盘和鼠标事件
    def _check_events(self):
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    # 响应按键
    def _check_keydown_events(self, event):
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            # 向右移动飞船
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            # 向左移动飞船
            self.ship.moving_left = True
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()

    # 响应松开
    def _check_keyup_events(self, event):
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    # 更新屏幕上的图像，切换到新屏幕
    def _update_screen(self):
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()

        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()


# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

settings.py

# 储存游戏《外星人入侵》中所有设置的类
class Settings:
    # 初始化游戏设置
    def __init__(self):
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)

        # 飞船设置
        self.ship_speed = 1.5

ship.py

import pygame


# 管理飞船的类
class Ship:
    def __init__(self, ai_game):
        # 初始化飞船并设置其初始位置
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每艘新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

        # 在飞船的属性x中存储小数值
        self.x = float(self.rect.x)

        # 移动标志
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    # 根据移动标志调整飞船位置
    def update(self):
        # 更新飞船而不是rect对象的x值
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.settings.ship_speed

        # 根据self.x 更新rect对象。
        self.rect.x = self.x

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

10）射击

添加射击功能。玩家在按空格时，飞船会发射子d。子d将在屏幕中向上飞行，抵达屏幕上边缘后消失。

10.1）添加子d设置

首先，更新 settings.py，在方法__init__()末尾储存新类Bullet所需的值：

settings.py

​​​​​​​

 10.2）创建 Bullet 类

下面来创建储存 Bullet 类的文件 bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


# 管理飞船所发射子d的类
class Bullet(Sprite):

    # 在飞船当前为止创建一个子d对象
    def __init__(self, ai_game):
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.color = self.settings.bullet_color

        # 在(0,0)处创建一个表示子d的矩形，再设置正确的位置
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.settings.bullet_width, self.settings.bullet_height)
        self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop

        # 存储用小数表示的子d位置
        self.y = float(self.rect.y)
        
    # 向上移动子d
    def update(self):
        # 更新表示子d位置的小数值
        self.y -= self.settings.bullet_speed
        # 更新表示子d的 rect 的位置
        self.rect.y = self.y
        
    # 在屏幕上绘制子d
    def draw_bullet(self):
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

10.3）将子d存储到编组中 

在 Alieninvasion 中创建一个编组，用于存储所有有效子d，以便管理发射出取的所有子d。

首先，在__init__()中创建用于存储子d的编组：

alien_invasion.py

 然后再 whilie 循环中更新子d的位置：

alien_invasion.py

10.4）开火 

再 AlienInvasion 中，需要修改_check_keydwon_events()，以便玩家按空格键时发射一颗子d。还需修改_update_screen()，确保在调用 flip() 前在屏幕上重绘每颗子d。

编写一个新方法_fire_bullet()来完成这项任务：

alien_invasion.py

10.5）删除消失的子d

当前，子d在抵达屏幕顶端后消失，但这仅仅是因为Pygame无法在屏幕外绘制她们。实际上子d依旧存在。需要将这些消失的子d删除，否则游戏所做的无谓工作越来越多，进而变得越来慢。为此需要检测表示子d的 rect 的 bottom 属性是否为零。如果是，则表明子d已飞过屏幕顶端。

alien_invasion.py

10.6）限制子d数量

为鼓励玩家有目的的射击，为此对同时出现在屏幕的子d数量限制。

首先，在setting.py 中存储最大子d数：

settings.py

这将未消失的子d数限制为三颗。在 AlienInvasion 的 _fire_bullet() 中，在创建新子d前检查未消失的子d数是否小于该设置：
alien_invasion.py

现在屏幕上不会同时出现超过3颗子d。

10.7）创建方法_update_bullets()

编写并检查子d管理代码后，可将其移动到一个独立的方法中，确保 AlienInvasion 类组织有序。为此，创建一个名为_update_bulltes()的新方法，并将其放在_update_screen()前面：

alien_invasion.py

请再次运行 alien_invasion.py，确认发射子d时没有错误。

至此武装飞船的程序已经完成了。

11）完整程序 alien_invasion.py

import sys

import pygame

from settings import Settings

from ship import Ship

from bullet import Bullet


# 管理游戏资源和行为的类
class AlienInvasion:

    # 初始化游戏并创建游戏资源
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.settings = Settings()

        # 全屏模式
        self.screen = pygame.display.set_mode((0, 0), pygame.FULLSCREEN)
        self.settings.screen_width = self.screen.get_rect().width
        self.settings.screen_height = self.screen.get_rect().height
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        # 游戏窗口尺寸
        self.screen = pygame.display.set_mode(
            (self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))

        self.ship = Ship(self)
        self.bullets = pygame.sprite.Group()

    # 开始游戏的主循环
    def run_game(self):
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._update_bullets()
            self._update_screen()

    # 响应键盘和鼠标事件
    def _check_events(self):
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    # 响应按键
    def _check_keydown_events(self, event):
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            # 向右移动飞船
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            # 向左移动飞船
            self.ship.moving_left = True
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    # 响应松开
    def _check_keyup_events(self, event):
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    # 创建一颗子d，并将其加入编组 bullets 中
    def _fire_bullet(self):
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)

    # 更新子弹位置并删除消失的子弹
    def _update_bullets(self):
        # 更新子弹位置
        self.bullets.update()

        # 删除消失的子弹
        for bullet in self.bullets.copy():
            if bullet.rect.bottom <= 0:
                self.bullets.remove(bullet)
        print(len(self.bullets))

    # 更新屏幕上的图像，切换到新屏幕
    def _update_screen(self):
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        for bullet in self.bullets.sprites():
            bullet.draw_bullet()

        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()


# 创建游戏实例并运行游戏
if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

setting.py

# 储存游戏《外星人入侵》中所有设置的类
class Settings:
    # 初始化游戏设置
    def __init__(self):
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)

        # 飞船设置
        self.ship_speed = 1.5

        # 子d设置
        self.bullet_speed = 1.0
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        self.bullets_allowed = 3

 ship.py

import pygame


# 管理飞船的类
class Ship:
    def __init__(self, ai_game):
        # 初始化飞船并设置其初始位置
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每艘新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

        # 在飞船的属性x中存储小数值
        self.x = float(self.rect.x)

        # 移动标志
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    # 根据移动标志调整飞船位置
    def update(self):
        # 更新飞船而不是rect对象的x值
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.settings.ship_speed

        # 根据self.x 更新rect对象。
        self.rect.x = self.x

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

bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


# 管理飞船所发射子d的类
class Bullet(Sprite):

    # 在飞船当前为止创建一个子d对象
    def __init__(self, ai_game):
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.color = self.settings.bullet_color

        # 在(0,0)处创建一个表示子d的矩形，再设置正确的位置
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.settings.bullet_width, self.settings.bullet_height)
        self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop

        # 存储用小数表示的子d位置
        self.y = float(self.rect.y)

    # 向上移动子d
    def update(self):
        # 更新表示子d位置的小数值
        self.y -= self.settings.bullet_speed
        # 更新表示子d的 rect 的位置
        self.rect.y = self.y

    # 在屏幕上绘制子d
    def draw_bullet(self):
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)