还不懂飞机大战？最细学习笔记--全方位学习Pygame（附源码）

Posted 2022-12-28 是Dream呀

前言： Hello大家好，我是Dream。近期不经意间翻到了去年指导一位朋友写的飞机大战，感觉写得各个方面都是很全的，正好也有同学问我Pygame 该怎么学习，那今天我把这篇文章分享给大家，希望大家看后可以有所启发。如果你觉得有用的话就赶紧收藏起来吧~

一、飞机大战源码自取

pygame

强化面向对象程序设计

使用 pygame 模块进行游戏开发

安装 pygame

pip install pygame

源码分享

所有源码均在此公众号内：关注此公众号，回复 飞机大战、超级玛丽、植物大战僵尸获取源码,快点击我吧

你也可以直接进行下载：https://download.csdn.net/download/weixin_51390582/87315776

二、pygame 快速入门

1. 新建飞机大战项目
2. 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

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.游戏的初始化

• 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()

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

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))

2.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

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

绘制背景图像

1. 加载 background.png 创建背景
2. 将 背景 绘制在屏幕的 (0, 0) 位置
3. 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()

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

• 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

1. 定义 hero_rect 矩形描述 英雄的位置和大小
2. 输出英雄的坐标原点（x 和 y）
3. 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)

绘制英雄图像

1. 加载 me1.png 创建英雄飞机
2. 将 英雄飞机 绘制在屏幕的 (200, 500) 位置
3. 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()

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()

3.游戏循环和游戏时钟

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

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 ？

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

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

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…

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

英雄的简单动画实现

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 <= 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()

案例

1. 英雄向上飞行，当英雄完全从上方飞出屏幕后
2. 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

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()

4.理解精灵和精灵组

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

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

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

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
enemy1 = GameSprite("./images/enemy1.png")
enemy2 = GameSprite("./images/enemy1.png", 2)
enemy2.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()

播放背景音乐

pygame提供了两个加载音乐文件的方法

• pygame.mixer.music，主要加载 mp3 音频文件。
• pygame.mixer.Sound ，主要加载 ogg 和 wav 音频文件。

在使用音乐组件之前，需要初始化音乐播放器。

用了 pygame.init() 之后可以不使用 pygame.mixer.init()

pygame.init() 进行全部模块的初始化
pygame.mixer.init() 或者只初始化音频部分

播放背景音乐

pygame.mixer.music.load('xx.mp3') 使用文件名作为参数载入音乐 ,音乐可以是 ogg、mp3 等格式。载入的音乐不会全部放到内容中，而是以流的形式播放的，即在播放的时候才会一点点从文件中读取。
pygame.mixer.music.stop() 停止播放，
pygame.mixer.music.pause() 暂停播放。
pygame.mixer.music.unpause() 取消暂停。

实现

import pygame
pygame.init()

pygame.mixer.music.load("sound/game_music.ogg")
pygame.mixer.music.set_volume(1)

# 播放背景音乐
pygame.mixer.music.play(-1)
# 暂停背景音乐
pygame.mixer.music.pause()

time.sleep(2)
# 恢复背景播放
pygame.mixer.music.unpause()

# 停止播放
pygame.mixer.music.stop()

播放片段音乐

pygame.mixer.Sound 会返回一个 Sound 对象，该对象有 stop ，play 等方法。

bullet_sound = pygame.mixer.Sound("sound/bullet.wav")
bullet_sound.set_volume(0.2)
bullet_sound.play()

import time

time.sleep(0.2)
bullet_sound.play()
time.sleep(0.2)
bullet_sound.play()
time.sleep(0.2)
bullet_sound.play()
time.sleep(0.2)

在屏幕上画出敌机的移动（）从上到下画两个

游戏框架搭建

目标 —— 使用 面相对象 设计 飞机大战游戏类

5.明确主程序职责

回顾 快速入门案例，一个游戏主程序的职责可以分为两个部分：

• 游戏初始化
• 游戏循环

根据明确的职责，设计 PlaneGame 类如下：

提示 根据 职责 封装私有方法，可以避免某一个方法的代码写得太过冗长

如果某一个方法编写的太长，既不好阅读，也不好维护！

游戏初始化 —— __init__() 会调用以下方法：

方法	职责
create_sprites(self)	创建所有精灵和精灵组

游戏循环 —— start_game() 会调用以下方法：

方法	职责
event_handler(self)	事件监听
check_collide(self)	碰撞检测 —— 子弹销毁敌机、敌机撞毁英雄
update_sprites(self)	精灵组更新和绘制
game_over()	游戏结束

6.实现飞机大战主游戏类

• plane_main
  1. 封装 **主游戏类 **
  2. 创建 游戏对象
  3. 启动游戏
• plane_sprites
  • 封装游戏中 所有 需要使用的 精灵子类
  • 提供游戏的 相关工具

代码实现

• 新建 plane_main.py 文件，并且设置为可执行
• 编写 基础代码

import pygame
from plane_sprites import *


class PlaneGame(object):
    """飞机大战主游戏"""

    def __init__(self):
        print("游戏初始化")

    def start_game(self):
        print("开始游戏...")


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏对象
    game = PlaneGame()

    # 开始游戏
    game.start_game()

游戏初始化部分

• 完成 __init__() 代码如下：

def __init__(self):
    print("游戏初始化")
    
    # 1. 创建游戏的窗口
    self.screen = pygame.display.set_mode((480, 700))
    # 2. 创建游戏的时钟
    self.clock = pygame.time.Clock()
    # 3. 调用私有方法，精灵和精灵组的创建
    self.create_sprites()

def create_sprites(self):
    pass

使用常量代替固定的数值

• 常量 —— 不变化的量
• 变量 —— 可以变化的量

应用场景

• 在开发时，可能会需要使用 固定的数值，例如 屏幕的高度 是 700
• 这个时候，建议 不要 直接使用固定数值，而应该使用 常量

常量的定义

• 定义 常量 和 定义 变量 的语法完全一样，都是使用 赋值语句
• 常量 的 命名 应该 所有字母都使用大写，单词与单词之间使用下划线连接

常量的好处

• 阅读代码时，通过 常量名 见名之意，不需要猜测数字的含义
• 如果需要 调整值，只需要 修改常量定义 就可以实现 统一修改

提示：Python 中并没有真正意义的常量，只是通过命名的约定 —— 所有字母都是大写的就是常量，开发时不要轻易的修改！

代码调整

• 在 plane_sprites.py 中增加常量定义

import pygame

# 游戏屏幕大小
SCREEN_RECT = pygame.Rect(0, 0, 480, 700)

• 修改 plane_main.py 中的窗口大小

self.screen = pygame.display.set_mode(SCREEN_RECT.size)

游戏循环部分

• 完成 start_game() 基础代码如下：

def start_game(self):
    """开始游戏"""
    
    print("开始游戏...")
       
    while True:
    
        # 1. 设置刷新帧率
        self.clock.tick(60)
        
        # 2. 事件监听
        self.event_handler()
        
        # 3. 碰撞检测
        self.check_collide()
        
        # 4. 更新精灵组
        self.update_sprites()
        
        # 5. 更新屏幕显示
        pygame.display.update()

def event_handler(self):
    """事件监听"""
    
    for event in pygame.event.get():
    
        if event.type == pygame.QUIT:
            PlaneGame.game_over()

def check_collide(self):
    """碰撞检测"""
    pass

def update_sprites(self):
    """更新精灵组"""
    pass
    
@staticmethod
def game_over():
   """游戏结束"""

   print("游戏结束")
   pygame.quit()
   exit()

7.准备游戏精灵组

代码实现

• 创建精灵组方法

def create_sprites(self):
    """创建精灵组"""
    
    # 背景组
    self.back_group = pygame.sprite.Group()
    # 敌机组
    self.enemy_group = pygame.sprite.Group()
    # 英雄组
    self.hero_group = pygame.sprite.Group()

• 更新精灵组方法

def update_sprites(self):
    """更新精灵组"""
    
    for group in [self.back_group, self.enemy_group, self.hero_group]:
    
        group.update()
        group.draw(self.screen)

游戏背景

背景交替滚动的思路确定

解决办法

1. 创建两张背景图像精灵
   • 第 1 张 完全和屏幕重合
   • 第 2 张在 屏幕的正上方
2. 两张图像 一起向下方运动
   • self.rect.y += self.speed
3. 当 任意背景精灵的 rect.y >= 屏幕的高度 说明已经移动到屏幕下方
4. 将移动到屏幕下方的这张图像设置到屏幕的正上方
   • rect.y = -rect.height

设计背景类

初始化方法

• 指定 背景图片
• is_alt 判断是否是另一张图像
  • False 表示 第一张图像，需要与屏幕重合
  • True 表示 另一张图像，在屏幕的正上方

update() 方法

• 判断 是否移动出屏幕，如果是，将图像设置到 屏幕的正上方，从而实现 交替滚动

继承 如果父类提供的方法，不能满足子类的需求：

• 派生一个子类
• 在子类中针对特有的需求，重写父类方法，并且进行扩展

8.显示游戏背景

背景精灵的基本实现

• 在 plane_sprites 新建 Background 继承自 GameSprite

class Background(GameSprite):
    """游戏背景精灵"""

    def update(self):

        # 1. 调用父类的方法实现
        super().update()

        # 2. 判断是否移出屏幕，如果移出屏幕，将图像设置到屏幕的上方
        if self.rect.y >= SCREEN_RECT.height:
            self.rect.y = -self.rect.height

在 plane_main.py 中显示背景精灵

1. 在 create_sprites 方法中创建 精灵 和 精灵组
2. 在 update_sprites 方法中，让 精灵组 调用 update() 和 draw() 方法

create_sprites 方法

def create_sprites(self):

    # 创建背景精灵和精灵组
    bg1 = Background("./images/background.png")
    bg2 = Background("./images/background.png")
    bg2.rect.y = -bg2.rect.height
    
    self.back_group = pygame.sprite.Group(bg1, bg2)

update_sprites 方法

def update_sprites(self):

    self.back_group.update()
    self.back_group.draw(self.screen)

利用初始化方法，简化背景精灵创建

思考 —— 上一小结完成的代码存在什么样的问题？能否简化？

• 在主程序中，创建的两个背景精灵，传入了相同的图像文件路径
• 创建 第二个 背景精灵时，在主程序中，设置背景精灵的图像位置

思考 —— 精灵初始位置的设置，应该由主程序负责？还是由精灵自己负责？

答案 —— 由精灵自己负责

• 根据面向对象设计原则，应该将对象的职责，封装到类的代码内部
• 尽量简化程序调用一方的代码调用

初始化方法

• 直接指定背景图片
• is_alt 判断是否是另一张图像
  • False 表示 第一张图像，需要与屏幕重合
  • True 表示 另一张图像，在屏幕的正上方

在 plane_sprites.py 中实现 Background 的 初始化方法

def __init__(self, is_alt=False):

    image_name = "./images/background.png"
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