python应用篇之外星人入侵项目——武装飞船(上)

Posted 2021-09-12 一计之长

前言

  我们前面通过24篇文章为大家介绍了Python的基础知识，为了让大家有序成体系的学习基础知识，本人通过一篇文章将前面的24篇文章所涉及的知识点进行了总结，并且对相应的文章链接粘贴在该知识点中，方便大家更好的学习。
  本人还是强烈建议读者在看本部分之前把基础过一遍，这样效果才是最好的，应用之前要有Python基础，另外就是应用骗的目的就是为了让大家把基础更好的应用在项目中。本部分会给大家介绍三个较为综合的项目，通过这三个项目，会让大家对前面基础知识的学习有一个综合的应用。另外需要说明的是：为了让大家对该部分的知识进行细致的学习，本人会将代码分几部分给出，每部分会有详细说明，大家只有理解了的提前下才可以完整的运行结果。不会整个代码一起给，那样的话，你只需要直接粘贴复制就可以了，事实上对你一点帮助也没有，所以还是建议读者跟着作者的思路敲一遍代码，这样，知识才是你的。因此，大家跟着一起来看第一个项目——外星人入侵。

一、项目简介

  我们介绍的第一个项目就是外星人入侵。这是一个游戏，我们将会使用一个游戏模块，这个模块一会会给大家进行详细的介绍。本项目会通过几篇文章进行介绍；因此，需要大家认真学习。
  本项目是通过使用Pygame包来开发的一款2D游戏，它在玩家每消灭一群向下移动的外星人后，都将玩家提高一个等级；而等级越高，游戏的节奏就越快，难度就越大。完成这个项目后，我们就怼Python基础有了一定的巩固，同时也会让你感受到学习编程的乐趣。同时，我们也稍微了解别人是怎么开发一款游戏的，流程其实都是差不多的。我们将这个项目大致分为三大块；分别为：武装飞船、创建外星人以及计分。首先给大家介绍的就是武装飞船。

二、规划项目

  我们在开发大型的项目时，做好规划后再动手编写项目是至关重要的。规划可确保你不偏离轨道，从而提高项目成功的可能性。
  我们接下来给大家编写有关“外星人入侵”的描述，其中虽然没有涵盖这款游戏的所有细节，但让读者清楚地知道如何动手去实现它。

  在游戏《外星人入侵》中，玩家控制这一艘最初出现在屏幕底部中央的飞船。玩家可以使用箭头键左右移动飞船，还可使用空格键进行射击。游戏开始时，一群外星人出现在天空中，他们在屏幕上向下移动。玩家的任务就是射击这些外星人。玩家将所有外星人都消灭干净后，将出现一群新的外星人，他们移动的速度更快。只要外星人撞到了玩家的飞船或达到屏幕的底部，玩家就损失一艘飞船。玩家损失三艘飞船后，游戏结束。

  在项目开始之前，我们将首先做的就是部署环境。接着我们会创建一艘可左右移动的飞船，这艘飞船在用户按空格键时能够开火。设置好这种行为后，我们就能够将注意力转向外星人，并提高这款游戏的可玩性。

三、安装Pygame

  开始编码之前，首先来安装Pygame。下面我们仅仅介绍在windows中安装Pygame。由于我们是windows系统，因此，我们不用特点去安装pip，因为安装好pythoin之后就会自带pip，因此，我们首先给大家介绍在windows系统中安装Pygame。
  pygame首先要找到相应的版本，然后将其下载。这里需要注意的是一定要和你Python版本相对应，否则安装的时候就或报错。首先检查我们的Python版本：

  然后根据自己版本去官网找到pygame对应的版本进行下载：

  将其下载后，我们发现其后缀名为.whl，我们将其复制到我们的项目文件夹中，然后打开命令窗口，用pip惊奇安装：

pip install pygame-1.9.4-cp37-cp37m-win_amd64.whl

  安装好之后，我们通过以下命令看其是否安装成功：

pip list

  当然我们也可以通过Python中的import命令查看其是否安装成功：

python
import pygame

  会出现以下效果，则安装成功：

  pygame是我们本项目的核心环境，因此请读者在学习之前务必将其安装成功，如果读这在安装这里有疑问，请大家查看这篇文章，写的较为详细。当我们环境搭好之后，就开始我们的项目之旅吧！

四、开始游戏项目

  现在来开始开发游戏《外星人入侵》。首先创建一个空的Pygame窗口。供后面用来绘制游戏元素，如飞船和外星人。我们还将让这个游戏响应用户输入、设置背景色以及加载飞船图像。

4.1 创建Pygame窗口以及响应用户输入

 &emsp首先我们创建一个空的pygame窗口。使用pygame编写的游戏的基本结构如下：

import sys
import pygame


def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    # 开始游戏的主循环
    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()
run_game()

  首先，我们导入了模块sys和pygame。模块pygame包含了开发游戏所需要的功能。玩家退出时，我们将使用sys中来退出游戏。
  游戏《外星人入侵》的开头是函数run_ganme()。我们通过代码行pygame.init()初始化背景设置，让pygame能够正确的工作。另外，我们调用了pygame.display.set_mode()来创建一个名为screen的显示窗口，这个游戏的所有图形元素都将在其中绘制。实参(1200, 800)是一个元组，指定了游戏窗口的尺寸。通过这些尺寸值传递给pygame.display.set_mode()，我们创建了一个宽为1200像素、高800像素的游戏窗口，当然我们读者可以根据自己需求调整适合自己需求的窗口。
  对象screen是一个surface。在pygame中，surface是屏幕的一部分，用于显示游戏元素。在这个游戏中，每个元素都是一个surface。display.set_mode()返回的surface表示整个游戏窗口。我们激活游戏的动画循环后，每经过一次循环都将自动重绘这个surface。
  这个游戏由一个while循环控制，其中包含一个事件循环以及管理屏幕更新的代码。事件是用户玩游戏时执行的操作，如按键或移动鼠标。为让程序响应事件，我们编写一个事件循环，以侦听事件，并根据发生的事件执行相应的任务。其实我们代码中的for循环就是一个事件循环。
  为访问pygame检测到的事件，我们使用方法pygame.event.get()。所有键盘和鼠标事件都将促使for循环运行。着这个循环中，我们将编写一系列的if语句来检测并响应特定的事件。例如，玩家单机游戏窗口的关闭按钮，将检测到pygame.QUIT事件，而我们调用sys.exit()来退出游戏。
  接着我们调用了pygame.display.flip()，命令pygame让最近绘制的屏幕可见。在这里，它在每次执行while循环时会绘制一个空屏幕，并擦去旧屏幕，使得只有新屏幕可见。在我们移动游戏元素时，pygame.display.flip()将不断更新屏幕，以显示元素的新位置，并在原来的位置影藏元素，从而营造平滑移动的效果。在这个基本的游戏结构中，最后一行调用run_game()，这将会初始化游戏并开始主循环。
  如果此时运行本代码，会让我们在后台看到如下的一个空屏幕的pygame窗口：

4.2 设置背景色

  pygame默认创建一个黑色的屏幕，这太乏味了。下面我们通过代码来将背景设置成另一种颜色：

import sys
import pygame


def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    # 设置背景色
    bg_color = (230, 230, 230)

    # 开始游戏的主循环
    while True:
        # 监视键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(bg_color)
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
run_game()

  首先我们创建了一种背景色，并将其存储在bg_color中。该颜色只需指定一次。因此，我们使在进入主while循环前定义颜色。
  在pygame中，颜色是RGB值指定的。这种颜色由红色、绿色和蓝色值组成，其中每个值的可能取值范围都在0~255.颜色值(255, 0, 0)表示红色，(0, 255, 0)表示绿色，而(0， 0， 255)表示蓝色。通过组合不同的RGB值，可以创建1600万种颜色。在颜色值(230, 230, 230)中，红色、蓝色和绿色量相同，它将背景设置为一种浅灰色。
  另外，我们在调用方法screen_fill()，用背景色填充屏幕；这个方法只接受一个实参：即一种颜色。具体背景如下：

4.3 创建设置类

  每次都给游戏添加新功能，通常也将引入一个新的设置。下面来编写一个名为settings的模块，其中包含一个名为Settings类，用于将所有设置在一个地方，以免在代码中导出添加设置。这样，我们就能传递一个设置对象，而不是众多不同的设置。另外，这让函数调用更加简单，且在项目增大时修改游戏的外观更容易：要修改游戏，只需修改settings.py中的一些值，而无需查找散布在文件中的不同设置。
  下面是最初的settings类：

class Settings():
    """存储《外星人入侵》的所有设置类"""
    def __init__(self):
        """初始化游戏的设置"""
        # 屏幕的设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color(230, 230, 230)

  为创建Settings实例并使用它来访问设置，将alien_invasion.py修改下面这样：

import sys
import pygame
from settings import Settings
def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    # 开始游戏的主循环
    while True:
        # 监视键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(ai_settings.bg_color)
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
run_game()

  在主程序文件中，我们导入Settings类，调用pygame.init()，在创建一个Setting实例，并将其存储在变量ai_settings中。创建屏幕时，使用了ai_settings属性screen_width和screen_height；接下来填充屏幕时，使用了ai_settings来访问背景色，具体背景图片如下：

总结

  本文为大家介绍了大致Python后期文章的撰写情况以及对我们这个项目——《外星人入侵》的游戏玩法做了简单的介绍；另外，还介绍了本项目的整体规划，并且详细介绍了在windows中安装pygame第三方库的方法；最后开始初步介绍了我们项目中初期的一个功能实现；主要包括：对我们的游戏窗口进行了绘制以及颜色设计；最后通过一个Python的settings类将其基本的数值进行了管理，提高了代码的利用率和健壮性。Python是一门注重实际操作的语言，它是众多编程语言中最简单，也是最好入门的。当你把这门语言学会了，再去学习java、go以及C语言就比较简单了。当然，Python也是一门热门语言，对于人工智能的实现有着很大的帮助，因此，值得大家花时间去学习。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！