pygame编写篮球游戏-火柴人运球避开防守跳起投篮

Posted 2021-06-28 geng_zhaoying

网上有很多篮球类游戏，这里使用pygame编写了一个。游戏中有一个投篮手，一个防守者。投篮手运球避开防守，跳起投篮，投中得一分。投篮手离篮筐越近，投篮准确率越高，但离篮筐越近，越可能碰到防守者，如碰到，游戏结束。下边是游戏的效果图。

游戏背景是篮球场，如上图。有3个角色，投篮手、防守者和篮球各1个，分别用类来定义。角色动画造型采用火柴人，这是因为火柴人造型容易找到，即使自己画一个也不难。可惜本人画图能力太差，只能从一段视频中一帧一帧抠出造型。所有图形背景都要设置为透明。3个角色所有图形如下：

投篮手运球有4个黑色造型，帧号0-3，当按空格键将启动跳投，将帧号修改为4，跳投有12个黑色造型，帧号4-15，所有造型用来实现投篮手运球和跳投动画。在前1篇博文“篮球游戏中的运球_用列表保存每帧图片”中，可以看到在每秒4帧图形情况下，4个造型就可以完成运球动画，注意球也是造型的一部分。但在每秒4帧图形情况下，跳投动画仅用4帧图形是不可能的，试了一下，每秒4帧，感觉要用12帧图形，即跳投从起跳到再落下需用12*\\0.25秒=3秒时间，才有满意的动画效果。跳投的12个图形有有点凑合事，但还是能看到动画效果的，如把12个图形仔细画一下，可能效果更好。注意，跳投的第4、5和6帧中图形是有篮球的，后边帧无篮球，在适当时候(本例在第8帧)，篮球角色将出现在投篮者上方，以此为起点向篮板运动，在第13帧碰到篮板，第14和15帧球向下运动，如投中，直接掉到蓝中，如未投中，从侧方向下掉。篮球只有一个图形。
首先要解决的问题是那种情况投篮能中，那种情况投篮不中。网上投篮游戏投中规则五花八门。本游戏规则是：距离篮筐越远投篮越不准，在某一点投篮，那次投中，那次投不中无规律，或者说是随机的，但投中概率是定值。设从投篮点到篮筐距离为L，令n=(L//100)取整数，使用随机数发生器产生1到n+1之间随机整数。规定随机数为1，投中，其它随机整数投不中。如点到篮筐架距离Y<100,n=0，投中率为100%；如200>L>99,n=1，投中率为50%；如300>L>199,n=2，投中率为33%，等等。
防守者只有2个黄色造型，似乎少了点，在本例勉强够用。当防守者和投篮手距离大于200，防守者退到防守初始位置。小于200，而且投篮手正在运球，防守者逼近防守，即防守者面向投篮手移动若干距离(应为整数),如碰到投篮手，游戏结束。所谓面向，即防守者沿防守者和投篮手连线移动。这样，这个连线L，以及防守者和投篮手两点沿x、y轴的差值dx和dy组成一个直角三角形。如防守者每帧沿x轴移动dx1，沿y轴移动dy1，只有dx1/dy1=dx/dy，就保证防守者面向投篮手移动。可令dy1=7，则dx1=7dx/dy。但dy为0，要产生被0除错误。为避免此种情况，可先判断dx和dy大小，如dx<dy，采用上式，否则，dx1=7，dy1=7dy/dx。注意dx和dy是不可能同时为0的，因同时为0前，投篮手和防守者就会接近，发生碰撞，导致游戏结束。这样做，不同方向移动的距离可能不同，上例中，最大值为两直角边都为7，距离为9.899，只能取整数为：9，如较小直角边为0，则距离为7。另外，沿x、y轴增量都只能是整数，因此方向也有误差。
以下是游戏全部程序，做了详细注解，应该较容易读懂程序。水平有限，不免有考虑不周之处，欢迎批评指正。仅拷贝源程序不能正确运行，需要制作投篮手和防守者全部造型，球造型，背景篮球场，放到源程序所在文件夹中。将把源程序和所有图像打包上传，有需要的读者可下载。玩游戏时，由于投篮者随鼠标移动，在打开程序或重玩游戏时，必须把鼠标移到程序窗口外边界，避免程序一开始就和防守者发生碰撞，导致游戏结束。

import pygame
import math
import random
import os
class Ball():                       #篮球类
    def __init__(self,screen):      #screen是游戏主窗体，Surface类实例
        self.screen=screen
        b=pygame.image.load('b.png').convert_alpha()                #得到篮球图形
        r=b.get_rect()
        self.p=pygame.transform.scale(b,(r.width//2,r.height//2))   #缩小图形
        self.x,self.y,self.xi,self.yi=0,0,0,0#(x,y)篮球坐标,(xi,yi)是篮球两个位置间增量
        self.frameNum=9         #篮球帧编号(1-8),=9,篮球不可见
        self.mark=0             #此次投篮中否，=0不中，=1中
        self.score=0            #投篮投中次数(得分)        
    def draw(self):             #主程序调用，实现篮球动画
        if self.frameNum==9:    #篮球帧编号=9,篮球不可见           
            return
        if self.frameNum==1:    #第1帧计算必要数据,下句坐标(self.x,self.y)是球运行起点
            dx,dy=(400-self.x),(40-self.y)  #坐标(400,530)点是球碰到篮板上的点
            self.xi=dx//6                   #篮球从起始点到篮板每帧沿x轴前进的增量
            self.yi=dy//6                   #篮球从起始点到篮板每帧沿y轴前进的增量
            dist=math.sqrt((dx**2)+(dy**2))     #投篮点距离篮板距离
            n=int(dist//100)                    #除数越小，总投中率越低
            if random.randint(1,n+1)==1:        #随机数为1投中，n+1避免dist<100为0
                self.mark=1                     #投中标记为1           
            else:
                self.mark=0                     #投不中为0
        if self.frameNum>=1 and self.frameNum<6:    #从第1帧到第5帧,球按此法前进
            self.x+=self.xi                         #篮球每帧沿x轴增加1个增量值
            self.y+=self.yi                         #篮球每帧沿y轴增加1个增量值
            self.frameNum+=1
        elif self.frameNum==6:      #此帧球将碰到篮板，要准确控制碰到篮板的落点
            self.x=400              #球碰到篮板的x坐标    
            self.frameNum+=1
            if self.mark==1:        #投中，篮球落点y轴方向靠近篮筐
                self.y=90
            else:                   #投不中，篮球落点y轴方向离篮筐较远
                self.y=70
        else:                       #篮球下落的两个点，即第7，8帧
            if self.mark==0:        #球未投中,球除下落,还沿x轴方向移动,球从篮筐两侧落下
                if self.xi>=0:      #如球从左到右,最后两帧,球沿x轴方向继续从左向右移动
                    self.x+=30
                else:
                    self.x-=30      #否则最后两帧，球沿x轴方向继续从右向左移动
            self.y+=25              #如投中x坐标不变，即球直接下落穿过篮筐
            self.frameNum+=1
        self.screen.blit(self.p, (self.x, self.y)) #在屏幕指定位置绘制篮球
        if self.frameNum==9 and self.mark==1:      #球所有动作完成，判断得分是否加1 
            self.score+=1
class Guard():                      #防守者类
    def __init__(self,screen):      ##screen是游戏主窗体，Surface类实例
        self.screen=screen
        self.images=[]
        for n in range(2):          #将2帧图像保存到列表中
            p = pygame.image.load(str(n+16)+'.png').convert_alpha()#文件名为16.png,17.png
            r=p.get_rect()      
            p = pygame.transform.scale(p, (r.width//6, r.height//6))    #调整图像的大小
            self.images.append(p)
        self.frameNum=0                 #帧编号，0-1
        self.x,self.y=400,300           #防守运动员在窗体的初始坐标
        self.PlayerX,self.PlayerY=0,0   #此时投篮手坐标
        self.PlayerFrameNum=0           #此时投篮手帧号
        self.rect=None#调用blit绘制图形,返回rect记录图形在screen坐标和图形宽和高,用来检测碰撞
    def draw(self):                     #主程序调用，实现防守者动画
        p=self.images[self.frameNum]                #取出当前帧图形
        if self.PlayerX-self.x<0:                   #面向投篮手
            p=pygame.transform.flip(p,True,False)
        dx,dy=self.PlayerX-self.x,self.PlayerY-self.y #防守者和投篮手两点沿x、y轴的差值dx和dy
        dist=math.sqrt((dx**2)+(dy**2))               #计算投篮手和防守者距离
        dx1,dy1=0,0                 #防守者每帧沿x轴移动dx1，沿y轴移动dy1
        if dist>200:                #如距投篮者>200,返回初始点
            self.x,self.y=400,300
        elif self.PlayerFrameNum<4: #如投篮者未投篮，逼近投篮者，如投篮者投篮，防守者位置不变
            if abs(dx)<abs(dy):     #保证abs(dy)不为0，使下句dx/dy一定不会被0除
                d=abs(dx/dy)
                dy1=7                #如矩形长边为7，
                dx1=int((dy1*d)//1)  #dx1可能是：0，1，2，3，4，5，6，7
            else:                    #保证abs(dx)不为0，使下句dy/dx一定不会被0除
                d=abs(dy/dx)
                dx1=7                #如矩形长边为7，
                dy1=int((dx1*d)//1)  #dy1可能是：0，1，2，3，4，5，6，7
        if dx<0:                     #得到dx的正负号
            dx1=-dx1
        if dy<0:                     #得到dy的正负号
            dy1=-dy1
        self.x+=dx1                  #防守者移动
        self.y+=dy1#下句返回rect用来检测碰撞,其属性x,y是图形在游戏窗口坐标,width,hight是图形宽和高
        self.rect=self.screen.blit(p,(self.x,self.y))   #在屏幕指定位置绘制防守者
        self.frameNum+=1        
        if self.frameNum==2:
            self.frameNum=0
class Player():                 #投篮手类
    def __init__(self,screen):  #screen是游戏主窗体，Surface类实例
        self.screen=screen
        self.images=[]
        for n in range(16):      #将16帧图像(包括运球和跳投图像)保存到列表中
            p = pygame.image.load(str(n)+'.png').convert_alpha()#文件名为1.png,2.png...
            r=p.get_rect()      
            p = pygame.transform.scale(p, (r.width//6, r.height//6))    #调整图像的大小
            self.images.append(p)
        self.frameNum=0                 #帧编号，运球为0到3，跳投为4到15
        self.x,self.y=0,0               #图像在窗体的坐标
        self.mouseX,self.mouseY=0,0     #此时鼠标坐标值
        self.jumpUpOrDown=-10   #按空格键后投篮手向上跳，初始值为负数。到最高点后下落，为正数
        self.rect=None#调用blit绘制图形,返回rect记录图形在screen坐标和图形宽和高,用来检测碰撞
    def dribble(self):          #运球动画
        p=self.images[self.frameNum]
        if self.mouseX-self.x<0:        #面向鼠标
            p=pygame.transform.flip(p,True,False)
        self.x,self.y=self.mouseX,self.mouseY   #投篮手坐标=鼠标坐标
        if self.x<1:                            #控制投篮手必须在篮球场中
            self.x=1
        if self.x+90>width:
            self.x=width-90
        if self.y<230:
            self.y=230
        if self.y+120>height:
            self.y=height-120
        self.rect=self.screen.blit(p,(self.x,self.y)) #在指定位置绘制图形,返回rect
        self.frameNum+=1
        if self.frameNum==4:
            self.frameNum=0
    def jumpShot(self):                             #跳投动画
        p=self.images[self.frameNum]
        if self.x>width/2:                          #面向篮板
            p=pygame.transform.flip(p,True,False)
        self.screen.blit(p, (self.x, self.y))   #跳投初始位置是运球转跳投时位置
        self.y+=self.jumpUpOrDown               #以后先向上(y值减少)，到最高点后下降
        self.frameNum+=1        
        if self.frameNum==9:    #开始下落，下落值为正
            self.jumpUpOrDown=10           
        if self.frameNum==16:   #=16，跳起投篮结束，转运球
            self.frameNum=0
            self.jumpUpOrDown=-10
pygame.init()
os.environ['SDL_VIDEO_WINDOW_POS']="%d,%d"%(200,40) #游戏窗口距左侧和顶部点数为200,40
size = width, height = 800,600                      #创建游戏窗口大小
screen = pygame.display.set_mode(size)  
pygame.display.set_caption("投手运球和跳投")        #设置窗口标题
bg_img = pygame.image.load("篮球场1.png").convert() #背景篮球场图像

fclock = pygame.time.Clock()                        #创建控制频率的clock
fps = 4                                             #定义刷新频率
player=Player(screen)                               #投篮手类实例
ball=Ball(screen)                                   #篮球类实例
guard=Guard(screen)                                 #防守者类实例
font1 = pygame.font.SysFont('宋体', 50, True)       #创建字体
gameOver=False                                      #该次游戏是否结束，初始不结束
running = True                                      #程序是否结束，初始运行
while running:    
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:               #处理退出事件
            running = False                         #程序结束
        if event.type == pygame.MOUSEMOTION:        #鼠标移动事件
            player.mouseX,player.mouseY=event.pos   #将鼠标位置传递给投篮手用于运球
        if event.type == pygame.KEYUP:              #按键后抬起事件，避免长按键不抬起
            if event.key == pygame.K_SPACE:         #按空格键后抬起
                if player.frameNum<4:               #如在运球状态，转投篮状态
                    player.frameNum=4               #已在投篮状态不处理
            if event.key == pygame.K_r and gameOver==True:     #按r键后抬起，重玩游戏
                gameOver=False
                ball.score=0
    screen.blit(bg_img, (0, 0))             #绘制篮球场背景
    surface1=font1.render('score:'+str(ball.score),True,[255,0,0])  #不能显示中文
    screen.blit(surface1, (20, 20))         #显示进球数(得分)
    if gameOver==True:                      #如果该次游戏结束，后边程序不再执行
        fclock.tick(fps)   #fps是每秒多少帧,减去程序运行时间，为实现fps,还需延迟时间
        continue
    if player.frameNum>=4:              #如果投篮手帧号>=4,投篮手正在跳投
        player.jumpShot()
        if player.frameNum==8:          #第8帧跳起手中无球，篮球要出现并开始向篮板运动
            ball.frameNum=1             #球向篮板运动第1帧
            ball.x=player.x             #球向篮板运动的起始位置
            ball.y=player.y
    else:                                   #如果投篮手帧号<4,投篮手正在运球
        player.dribble()
    ball.draw()                             #篮球动画
    guard.PlayerX,guard.PlayerY=player.x,player.y   #将投篮手位置传递给防守者
    guard.PlayerFrameNum=player.frameNum            #将投篮手帧号传递给防守者
    guard.draw()                            #防守运动员动画        
    if player.frameNum<4:               #仅在投篮手运球时，判断和防守者是否发生碰撞
        if player.rect.colliderect(guard.rect):     #检测投篮者和防守者是否发生碰撞
            gameOver=True                           #发生碰撞，游戏结束
            surface2=font1.render('if play again,press key r',True,[255,0,0])
            screen.blit(surface2, (20, 100))        #显示如继续玩，按r键
    pygame.display.flip()                           #刷新游戏场景
    fclock.tick(fps)        #fps是每秒多少帧,减去程序运行时间，为实现fps,还需延迟时间
pygame.quit()