Python 项目飞机大战 - 01 项目准备以及理论知识

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目录
一、项目准备
1.1 新建项目，导入图片素材
1.2 安装第三方模块
二、使用 pygame 创建图形窗口
2.1 游戏的初始化和退出
2.2 理解游戏中的坐标系
2.3 创建游戏主窗口
2.4 简单的游戏循环
三、理解图像并实现图像绘制
3.1 绘制背景以及英雄飞机图像
3.2 理解update() 方法的作用
四、 理解游戏循环和游戏时钟
4.1 游戏中的动画实现原理
4.2 游戏循环
4.3 游戏时钟
4.4 英雄的简单动画实现
4.5 在游戏循环中监听事件
五、理解精灵和精灵组
5.1 精灵和精灵组
5.2 派生精灵子类
5.3 使用游戏精灵和精灵组创建敌机

秀一张美美的效果图先

效果图.gif

一、项目准备：

1.1 新建项目，导入图片素材

图片.png

1.2 安装第三方模块

• 终端安装：

sudo pip3 install pygame

• PyCharm安装：
  快捷键 command + , -> Project Interpreter -> + -> 搜索pygame -> 选中->Install Package

图片.png 图片.png

• 验证安装

python3 -m pygame.examples.aliens

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二、使用 pygame 创建图形窗口

2.1 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！

图片.png

2.2 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(x, y) (width, height) 来描述位置的

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

2.3 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((400, 700))

2.4 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((400, 700))

# 在mac系统下运行会导致卡死
# while True:
#     pass
# 使用这个方式不会导致卡死
while True:
    event = pygame.event.poll()
    if event.type == pygame.QUIT:
        pygame.quit()
        exit()

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三、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：
  1. 使用 pygame.image.load() 加载图像的数据
  2. 使用 游戏屏幕 对象，调用 blit 方法 将图像绘制到指定位置
  3. 调用 pygame.display.update() 方法更新整个屏幕的显示

3.1 绘制背景以及英雄飞机图像

 # 2.1.1 加载背景图片
bg = pygame.image.load("./images/background.png")

 # 2.1.2 绘制英雄的飞机
hero = pygame.image.load("./images/me1.png")

# 2.2> 绘制在屏幕
screen.blit(bg, (0, 0))
screen.blit(hero,(150,500))

# 2.3> 更新显示
pygame.display.update()

3.2 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

现在一起来看下代码以及效果图

图片.png

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四、 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 ？

4.1 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

4.2 游戏循环

图片.png

游戏循环的作用

1. 保证游戏 不会直接退出
2. 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
3. 检测用户交互 —— 按键、鼠标等...

4.3 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

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

# 游戏循环
while True:

    # 3.2 设置屏幕刷新帧率
    clock.tick(60)
    print(i)
    i += 1

4.4 英雄的简单动画实现

需求

1. 在 游戏初始化 定义一个 pygame.Rect 的变量记录英雄的初始位置
2. 在 游戏循环 中每次让 英雄 的 y - 1 —— 向上移动
3. y <= -120 将英雄移动到屏幕的底部

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

# 4.1定义英雄的初始位置
hero_rect = pygame.Rect(150,500,120,126)
while True:

    # 3.2 设置屏幕刷新帧率
    clock.tick(60)
   # 4.2 更新英雄的位置
    hero_rect.y -= 1
    # 4.3 如果移出屏幕，则将英雄的顶部移动到屏幕底部
    if hero_rect.bottom <= 0:
        hero_rect.y = 700
    # 4.4 绘制
    screen.blit(bg,(0,0))
    screen.blit(hero,hero_rect)
    # 4.5 更新显示
    pygame.display.update()

4.5 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！

while True:
    event_list = pygame.event.get()
    if len(event_list) > 0 :
        print(event_list)
    event = pygame.event.poll()
    if event.type == pygame.QUIT:
        print("退出游戏")
        pygame.quit()
        exit()

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五、理解精灵和精灵组

5.1 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
    图片.png

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

5.2 派生精灵子类

1. 新建 plane_sprites.py 文件
2. 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

图片.png

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

import pygame
# pygame.sprite.Sprite sprite:模块的名称   Sprite:类的名称
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)
         # 记录速度
         self.speed = speed
         # 设置尺寸 可以返回 pygame.Rect(0, 0, 图像宽, 图像高) 的对象
         self.rect = self.image.get_rect()
    def update(self, *args):
         # 默认在垂直方向移动
        self.rect.y += self.speed

5.3 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

1. 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
2. 在 游戏初始化 创建 精灵对象 和 精灵组对象
3. 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

• 1. 导入 plane_sprites 模块

from plane_sprites import *

• 2. 修改初始化部分代码

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

• 3. 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()