python应用篇之外星人入侵项目——武装飞船(中)

骑猪看日落 2022-09-09 04:44 179阅读 0赞

## 前言 ##

从上篇文章，我们已经开始进入[项目应用阶段][Link 1]，[上篇文章][Link 1]给大家介绍了《外星人入侵》的基本玩法以及环境的安装，最后将游戏的背景设置出来；本文继续给大家介绍武装飞船的相关内容。首先给大家介绍添加飞船的图像。

## 一、添加飞船图像 ##

下面将飞船假如到游戏中。为了在屏幕上绘制玩家的飞船，我们将加载一副图像，在使用`Pygame方法blit()`绘制它。  
  由于本项目是[《Python编程从入门到实践》][Python]的典型案例，因此，我们选择图片素材的时候可以从这本书的官方网站去[下载][Link 2]。我们登录这个网站，然后点击 **随书下载**，然后点击 **《Python编程》源代码文件-更新**，具体操作如下图所示：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center][]  
  下载本地后，默认在下载文件夹，然后将其解压打开后；找到chapter12，下面有一个images文件夹，里面的这个`ship.bmp`就是我们在项目中用到的飞船。具体操作如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1][]  
  原则上，我们在游戏中可以加载任何格式的图片，但是使用位图(.bmp)文件最为简单。因为pygame默认加载的就是位图。当然我们也可以配置pygame加载其他类型的图片，但是这需要你在计算机上安装相应的图像库。我们一般看到的大多数常见的图片格式为.jpg、.png、.gif格式，当然我们可以通过ps等软件将其转换为位图；不过，我们从官网上下载的图片就是位图格式，因此，大家只需要用下载好的图片即可；该飞船的图片如下图所示：  
![5d3148809d7b44e3a80e28b832e4682a.bmp_pic_center][]  
  然后在你项目文件夹下创建一个新的文件夹，命名最好为`images`，专门用来放该项目用到的图片，然后将我们的飞船`ship.bmp`保存到该文件夹中，具体目录结构如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2][]

### 1、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。我们将创建一个名为`ship`模块，其中包含`ship类`，它负责管理飞船的大部分行为：

import pygame
    
    class Ship():
        def __init__(self, screen):
            """初始化飞船并设置其初始化位置"""
            self.screen = screen
    
            # 加载飞船图像并获取其外接矩阵
            self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
            self.rect = self.image.get_rect()
            self.screen_rect = screen.get_rect()
    
            # 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
            self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
            self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom
    
        def blitme(self):
            """在指定位置绘制飞船"""
            self.screen.blit(self.image, self.rect)

首先，我们导入了模块pygame。`ship的方法__init__()`接受两个参数：引用self和screen，其中后者指定了要将飞船绘制到什么地方。为加载图像，我们调用了`pygame.image.load()`。这个函数返回一个表示飞船的surface，而我们将这个surface存储到了self.image中。  
  加载图像后，我们使用`get_rect()`获得相应surface的属性rect。pygame的效率之所以如此高，一个原因是它让你能够像处理矩阵(rect对象)一样处理游戏元素，即便它们的形状并非矩阵。像处理矩阵一样处理游戏之所以高效，是因为矩阵是简单的集合形状。这种做法的效果通常很好，游戏玩家几乎注意不到我们处理的不是游戏元素的实际形状。  
  处理rect对象时，可使用矩形的四角和中心的x和y坐标。可通过设置这些值来指定矩形的位置。  
  要将游戏元素居中，可设置相应rect对象的属性center、centerx或centery。要让游戏元素与屏幕边缘对齐，可使用属性top、bottom、left或right；要调整游戏元素的水平或垂直位置，可使用属性x和y，它们分别是相应矩形左上角的x和y坐标。这些属性让你无需去做游戏开发人员原本需要手工完成计算，你经常会用这些属性。  
  这里需要我们注意的是：在pygame中，原点(0,0)位于屏幕左上角，向右下方移动时，坐标值将增大。在900X600的屏幕上，原点位于左上角，而右下角的坐标为(900, 600)。  
  我们将把飞船放在屏幕底部中央。为此，首先将表示屏幕的矩形`存储在self.screen_rect`中，再将`self.rect_centerx`(飞船中心的x坐标)设置为表示屏幕的矩形的属性centerx，并将`self.rect_bottom`(飞船下边缘的y坐标)设置为表示屏幕的矩形的属性bottom。pygame将使用这些rect属性来防止飞船的图像，使其与屏幕下边缘对齐并水平居中。最后，我们定义了方法`blitme()`，它根据self.rect指定的位置将图像绘制到屏幕上。

### 2、在屏幕上绘制飞船 ###

下面我们更新`alien_invasion.py`，使其创建一艘飞船，并调用其方法`blitme()`，具体实现如下：

import sys
    import pygame
    from settings import Settings
    from ship import Ship
    
    
    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))
        pygame.display.set_caption("Alian Invasion")
        # 创建一艘飞船
        ship = Ship(screen)
        # 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)
            ship.blitme()
            # 让最近绘制的屏幕可见
            pygame.display.flip()
    run_game()

我们导入`Ship类`，并在创建一个名为ship的Ship实例。必须在主while循环前面创建该实例，以免每次循环时都创建一艘飞船。填充背景后，我们调用`ship.blitme()`将飞船绘制到屏幕上，确保它出现在背景前面。  
  现在如果运行`alien_invasion.py`，将看到飞船位于空游戏屏幕底部中央，具体如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 3][]

## 二、重构：模块game\_functions ##

在大型的项目中，经常需要在添加新代码前重构既有代码。重构旨在简化既有代码的结构，使其容易扩展。在本小节中，我们创建了一个名为`game_functions`的新模块，它将存储大量让游戏《外星人入侵》运行函数。通过创建模块`game_functions`，可避免`alien_invasion.py`太长，并使其逻辑更容易理解。

### 1、函数check\_events() ###

我们将首先管理事件的代码移到了一个名为`check_events()`的函数中，以简化`run_ganme()`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其他方面(如更新屏幕)分离。  
  将`check_events()`放在一个名为`game_functions`的模块中：

import sys
    import pygame
    def check_events():
        """响应按键和鼠标事件"""
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()

这个模块中导入了事件检查循环要使用的`sys`和`pygame`。当前函数`check_envents()`不需要任何形参，其函数体复制了`alien_invasions.py事件循环`。  
  下面来修改`alien_invasion.py`，使其导入模块game\_functions，并将事件循环替换为对函数`check_points()`的调用：

import sys
    import pygame
    from settings import Settings
    from ship import Ship
    import game_functions as gf
    
    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))
        pygame.display.set_caption("Alian Invasion")
        # 创建一艘飞船
        ship = Ship(screen)
        # 开始游戏的主循环
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            gf.check_events()
            # 每次循环时都重绘屏幕
            screen.fill(ai_settings.bg_color)
            ship.blitme()
            # 让最近绘制的屏幕可见
            pygame.display.flip()
    run_game()

在主程序文件中，不再需要直接导入sys，因为当前只在模块`game_functions`中使用了它。出于简化的目的，我们给导入的模块`game_functions`指定了别名`gf`。具体效果如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 4][]

### 2、函数update\_screen() ###

为了进一步简化`run_game()`，下面将更新屏幕的代码移到了另一个名为`update_screen()`的函数中，并将这个函数放在模块`game_functions.py`中：

import sys
    import pygame
    def check_events():
        """响应按键和鼠标事件"""
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
    def update_screen(ai_settings, screen, ship):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        screen.fill(ai_settings.bg_color)
        ship.blitme()
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()

新函数`update_screen()`包含三个形参：`ai_settings, screen和ship`。现在需要将`alien_invasion.py`的while循环中更新屏幕的代码替换为对函数`update_screen()`的调用：

import sys
    import pygame
    from settings import Settings
    from ship import Ship
    import game_functions as gf
    
    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))
        pygame.display.set_caption("Alian Invasion")
        # 创建一艘飞船
        ship = Ship(screen)
        # 开始游戏的主循环
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            gf.check_events()
            # 每次循环时都重绘屏幕
            gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
    run_game()

这两个函数让while循环更简单，并让后续开发更容易；在模块`game_functions`而不是`run_game()`中完成了大部分工作。  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 5][]

鉴于我们一开始只想使用一个文件，因此没有立刻引入模块`game_functions`。这让你能够了解实际的开发过程：一开始将代码的编写得尽可能简单，并在项目越来复杂时进行了重构。  
   对代码行进行重构使其更容易扩展后，可以开始处理游戏的动态方面了！！！

## 总结 ##

从上篇文章，我们已经开始进入[项目应用阶段][Link 1]，[上篇文章][Link 1]给大家介绍了《外星人入侵》的基本玩法以及环境的安装，最后将游戏的背景设置出来；本文继续给大家介绍了武装飞船的相关内容。本文主要介绍的是如何从网站中获取本项目需要的图片，以及实现一个添加飞船的小功能，另外，随着游戏功能的不断深入，我们对前面写的代码进行了重构，使得我们主代码行数比较少，更体现了我们代码的可扩展性和鲁棒性。为了让大家更好的吸收项目所用到的知识点，我们每一篇文章只给大家实现《外星人入侵》的一个功能，所以，希望大家能够仔细阅读，认真跟着写代码，理解其中的深入含义，吧这个项目的价值发挥到最大。其实这个项目已经很典型，代码到处都是，但是，如果你只是简单的粘贴复制，对你知识的学习没有任何的价值，你还是得跟着过一遍，然后要知道每行代码的含义或者是用到了前面我们介绍的哪一块知识点，只有这样，这个项目才会发挥不一样的价值，希望大家认真学习，把基础知识打扎实一点。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！！！

[Link 1]: https://blog.csdn.net/Oliverfly1/article/details/119963515
[Python]: https://item.jd.com/11993134.html
[Link 2]: https://www.ituring.com.cn/book/1861
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: /images/20220829/f6e3cd885e4f47ecaa6c560a139b3f26.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]: /images/20220829/3e182576215b4933825c14d8497269cb.png
[5d3148809d7b44e3a80e28b832e4682a.bmp_pic_center]: /images/20220829/6604b74d5c5340b99c863fd346e6e3b6.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]: /images/20220829/4e5a0849f13d412b9a083d3dda63d472.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 3]: /images/20220829/38fcd2dde1c5406f8de5bc40086f8e80.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 4]: /images/20220829/f7ed3372c4ab4c45a4e74d8f8a0bb023.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 5]: /images/20220829/0aeb4fd1382b4f58808e21cd8365c65e.png