用 Python 实现打飞机

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数据与算法之美

所用技术和软件

python 2.7
pygame 1.9.3
pyCharm

准备工作

安装好 pygame 在第一次使用 pygame 的时候，pyCharm 会自动 install pygame。
下载好使用的素材。

技术实现

初始化 pygame

首先要初始化 pygame ，之后设定一些基本的要点，比如窗口大小（尽量避免魔法数字），窗口标题以及背景图像。pygame 通过加载图片，最后返回一个 surface 对象，我们不需要关系图片的格式。但是通过 convert() 这个函数，会使我们的图片转换效率提高。

# coding=utf8

import pygame

WIDTH = 480

HEIGHT = 800

pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))

pygame.display.set_caption('飞机大战')

background = pygame.image.load('resources/image/background.png').convert()

screen.fill(0)

screen.blit(background, (0, 0))

默认图片左上角为原点 (0,0)。

显示窗口

如果我们这样设定，当我们运行的时候，窗口会一闪而过，并不会出现我们想象的画面。因为窗口只是运行一下就会关闭，所以我们要写一个循环，使窗口一直保持出现。当然如果我们简单的写一个 while True那么我们的程序就出现了死循环，卡死。

所以还需要写个退出。

while True:

    screen.fill(0)

    screen.blit(background, (0, 0))

    for event in pygame.event.get():

        if event.type == pygame.QUIT:

            pygame.quit()

            exit()

显示飞机

首先我们要初始化我们的主角飞机

仍旧需要加载我们需要的资源，我们的资源文件里已经准备好各种各样的飞机，但是他们都在一张切图上。

同时我们的资源文件里还有一个叫做 shoot.pack 的文件，里面记录了每个图片所在的位置。

我们通过下面的代码加载资源图片，并且获得我们需要的主角飞机。

plane_img = pygame.image.load('resources/image/shoot.png')

player = plane_img.subsurface(pygame.Rect(0, 99, 102, 126))

将 player 显示在屏幕上，并且刷新屏幕

screen.blit(player, [100, 400])

pygame.display.update()

效果如下

让飞机 “飞” 起来

飞机已经出现在我们的屏幕上了，现在需要让飞机动起来让他可以上下左右的移动。

首先要获取键盘事件，获取键盘上什么按键被按下。

key_pressed = pygame.key.get_pressed()

通过 key_pressed 获取当前的键盘按键。并进行判断，这里写了四个函数进行对 player 移动。

if key_pressed[pygame.K_w] or key_pressed[pygame.K_UP]:

    player.moveUp()

if key_pressed[pygame.K_s] or key_pressed[pygame.K_DOWN]:

    player.moveDown()

if key_pressed[pygame.K_a] or key_pressed[pygame.K_LEFT]:

    player.moveLeft()

if key_pressed[pygame.K_d] or key_pressed[pygame.K_RIGHT]:

    player.moveRight()

下一步就是完善这四个方法。

简单的说就是按下方向键的时候(w,a,s,d)飞机向四周移动，但是不能移动离开屏幕。

此时我们就应该把我们的飞机形成一个类，类里面有控制飞机的方法。

这里写类比较麻烦一点

Player的出现

首先要明确一点，这个类需要什么。

我们之前对 player 有什么操作？定义了他的图片和他出现的位置。所以我们的构造方法就要初始化这些值。
所有的这些对象，我们在 pygame 里叫做精灵(sprite)，这个概念也在其他游戏开发中使用。

class Player(pygame.sprite.Sprite):

    def __init__(self, plane_img, player_rect, player_position):

        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.img = plane_img.subsurface(player_rect)

        self.rect = player_rect

        self.rect.topleft = player_position

简单的说就是获取飞机的图片，初始化飞机的矩形区域。rect 该属性会获得四个值。分别是左上角 x ,y 坐标，矩形的宽度。topleft 初始化飞机的左上角坐标，也就是飞机出现的位置。如下图所示。

player的控制

当飞机出现了，我们就应该实现我们在循环里写的方法。我们首先要判断它还在不在屏幕内，不能让飞机飞出屏幕。可以通过 rect.top,rect.bottom,rect.left,rect.right四个方法获取飞机图片的上下左右四个边界值。

这样我们就能对飞机进行判断

def moveUp(self):

    if self.rect.top <= 0:

        self.rect.top = 0

    else:

        self.rect.top -= self.move

def moveDown(self):

    if self.rect.bottom >= HEIGHT:

        self.rect.bottom = HEIGHT

    else:

        self.rect.bottom = self.move

def moveLeft(self):

    if self.rect.left <= 0:

        self.rect.left = 0

    else:

        self.rect.left -= self.move

def moveRight(self):

    if self.rect.right >= WIDTH:

        self.rect.right = WIDTH

    else:

        self.rect.right = self.move

这里的 move 是我们对飞机的移动的位移定义的常量。

让子弹飞

子弹要沿着发射方向射出去。可以在屏幕上一直移动，直到移出屏幕。
我们只要有定义一个子弹对象，让这个对象显示在屏幕上就可以。
先定义飞机子弹类，基本和定义 player 一样，获得图片，裁剪图片，设置图片初始位置，在屏幕上显示图片

class Bullet(pygame.sprite.Sprite):

    def __init__(self, bullet_image, bullet_position):

        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = bullet_image

        self.rect = self.image.get_rect()

        self.rect.midbottom = bullet_position

# 省略其他代码

# 加载子弹图片

bullet_rect = pygame.Rect(69, 78, 9, 21)

bullet_img = plane_img.subsurface(bullet_rect)

# 省略其他代码

while True:

    # 省略其他代码

    screen.blit(bullet.img, bullet.rect)

    # 省略其他代码

运行结果

下一步就是让飞机的子弹跟随飞机。
我们需要在 Player 类里面添加方法。
首先我们规定，按下空格发射子弹。

if key_pressed[pygame.K_SPACE]:

    player.shoot()

完善shoot方法。子弹类已经有了，我们每次只要在按下空格的时候创建一个对象就好。
首先要每次传入一个子弹的图像，然后还有出现位置，这样子弹才能跟随飞机。
定义一个pygame.sprite.Group() 来存放精灵组。这样我们就能把我们的子弹都放进去。

def shoot(self, bullet_img):

   bullet = Bullet(bullet_img, self.rect.midtop)

   self.bullets.add(bullet)

每次按下空格的时候传入一个子弹图片

if key_pressed[pygame.K_SPACE]:

    player.shoot(bullet_img)

最后我们只需要在屏幕上进行子弹的绘制即可。

player.bullets.draw(screen)

这样我们的子弹就会跟随飞机出现。

下一步就是让子弹在屏幕上移动。

创建移动的方法。

def move(self):

    self.rect.top -= self.move

因为我们的子弹在 bullets 里，所以我们仅需要一个循环，遍历每个子弹，之后移动即可。当子弹移出屏幕的时候我们只要在 bullets 中移出就可以。

for bullet in player.bullets:

    bullet.bulletMove()

    if bullet.rect.bottom < 0:

        player.bullets.remove(bullet)

结果

这个和我们的预期还是有差别的，频率太快了。

关于pygame 的键盘重复事件官方好像并没有这个设置。那么我们只能在添加一个计数器，通过计算器的数值来判断子弹是否发射。这里的数值是多次测试后，自己感觉一个比较满意的频率。可以自己调整。

# 省略其他代码

# 子弹频率

SHOOT_PC = 0

在键盘事件中我们需要判断频率。

if key_pressed[pygame.K_SPACE]:

    SHOOT_PC = SHOOT_PC  1

    if SHOOT_PC % 400 == 0:

        player.shoot(bullet_img)

player 的飞机就算基本绘制好了

绘制敌机

下一步就是绘制敌机。敌机是从屏幕上方移动到屏幕下方。我们任就需要一个类来设置敌机。设置类任就和我们前面的差不多，加载资源，设置 rect，设置位置。

# 加载敌机图片

enemy_rect = pygame.Rect(267, 347, 57, 51)

enemy_img = plane_img.subsurface(enemy_rect)

enemy_position = [200, 200]

enemy = Enemy(enemy_img, enemy_position)

# 敌机类

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):

    def __init__(self, enemy_img, enemy_position):

        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = enemy_img

        self.rect = self.image.get_rect()

        self.rect.topleft = enemy_position

最后在屏幕显示出来

screen.blit(enemy_img, enemy_rect)

现在我们就应该想想敌机的特点了，其实他和子弹的特点基本一直，只不过方向不一样而已。还有一点是敌机是随机生成的。

# 敌机计数器

EnEMY_PC = 0

# 省略代码

enemy_position = [random.randint(0, WIDTH - enemy_rect.width), 0]

        enemy = Enemy(enemy_img, enemy_position)

        enemies.add(enemy)

我们随机在顶部生成飞机。

这个方式的情况和子弹其实差不多，我们应该给出现敌机确定一个频率。

if EnEMY_PC % 500 == 0:

    enemy_position = [random.randint(0, WIDTH - enemy_rect.width), 0]

    enemy = Enemy(enemy_img, enemy_position)

    enemies.add(enemy)

EnEMY_PC = EnEMY_PC  1

这样的话出现情况就变得缓慢。下一步实现敌机的移动。敌机的移动原理和子弹的移动其实也是一样的。不多解释

移动方法

def enemyMove(self):

    self.rect.top = self.move

移动实现

for enemy in enemies:

       enemy.enemyMove()

       if enemy.rect.top > HEIGHT:

           enemies.remove(enemy)

   enemies.draw(screen)

碰撞检测

飞机和敌机还有子弹都有了，我们现在需要进行完成碰撞检测。有下面几种场景。

敌机和玩家碰撞在一起
子弹和敌机碰撞在一起

无论是那种情况的碰撞，其实就是两张图片有了交集。
如图

pygame 给我们提供了碰撞检测的方法。首先两个对象必须是 sprite 。通过 pygame.sprite.collide_rect() 进行碰撞检测。

我们先进行一个测试

if pygame.sprite.collide_rect(enemy, player):

    print '检测成功'

结果

检测成功

此时我们就可以完成,当玩家和敌机发生碰撞,游戏结束,当子弹和敌机碰撞,敌机消失。

同样的 pygame 给我们提供了一个 pygame.sprite.groupcollide() 用于 Group 之间的碰撞检测.当发生碰撞的时候这两个对象都会在 Group 中移出。

用于检测敌机和子弹

pygame.sprite.groupcollide(enemies, player.bullets, 1, 1)

敌机和子弹的关系已经和好的处理。
处理敌机和玩家飞机的关系。

我们需要在 Player 里添加一个属性判断当前玩家是否被击中的 boolean 值.当集中的时候把属性改为 True.当为 True 的时候游戏结束.也就是我们一开始设置的循环就会结束.所以我们需要更改之前写的一些代码,使它更加完善。

在 Player 类里面添加是否击中属性。

self.is_hit = False

修改循环

RUN = True

while RUN:

    # 省略代码

        if pygame.sprite.collide_rect(enemy, player):

        player.is_hit = True

        RUN = False

    # 省略代码

执行结果

当玩家被击中的时候,在显示一张 GameOver 图片提示

gameOver = pygame.image.load('resources/image/gameover.png')

while GAMEOVER:

    screen.fill(0)

    screen.blit(gameOver, (0, 0))

    pygame.display.update()

    # 退出程序

    for event in pygame.event.get():

        if event.type == pygame.QUIT:

            pygame.quit()

            exit()

做到这里基本算是实现了飞机大战.但是还有很多细节处理。

细节处理

精细的碰撞检测

从图上看,当敌机看似还没有和我们接触时,但是已经 GameOver 了。
实际情况是这样的,所有的图片都是矩形,当两张图片的矩形边框线碰撞的时候,就算两个对象碰撞,所以我们要更加精细的使用碰撞检测。

我们可以按着图片中心的某个长度为半径，在这个半径内发生碰撞才是碰撞。

pygame 给我们提供了这样的方法。pygame.sprite.collide_circle_ratio() 可以自己算出一个半径，作为检测半径。并且可以做出一个有效检测的百分比。

if pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.6)(player, enemy):

    player.is_hit = True

    RUN = False

同样，子弹和敌机也可以修改，让碰撞检测更加精细。
修改后面的两个参数，使得碰撞检测更加精细。

pygame.sprite.groupcollide(enemies, player.bullets, 0.6, 0.8)

动画

做了怎么就，感觉它没有一点动效，感觉死气沉沉的。无论是飞机飞行，还是飞机被击中，都没有一个明确的反馈。
对于2d游戏，动画其实就是一张一张的图片不停的变化。就和电影的原理类似。要想让我们的飞机动起来，我们需要定义一个列表来存放这些图片，然后写个循环，让他一直不停的更换图片就好。

首先我们更改我们的主角 Player
任就是老套路，加载图片。把加载的图片放到list 里。

player_rect = [pygame.Rect(0, 99, 102, 126),

               pygame.Rect(165, 360, 102, 126),

               pygame.Rect(165, 234, 102, 126),

               pygame.Rect(330, 624, 102, 126), 

               pygame.Rect(330, 498, 102, 126), 

               pygame.Rect(432, 624, 102, 126)]

player_position = [100, 400]

player = Player(plane_img, player_rect, player_position)

之后在 Player 添加循环的方法。获取图片。

class Player(pygame.sprite.Sprite):

    def __init__(self, plane_img, player_rect, player_position):

        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)

        self.image = []

        for i in range(len(player_rect)):

            self.image.append(plane_img.subsurface(player_rect[i]).convert_alpha())

        self.rect = player_rect[0]

        self.rect.topleft = player_position

        self.img_index = 0

        self.move = 1

        self.bullets = pygame.sprite.Group()

        self.is_hit = False

飞机正常飞行的图片只有两张。所以我们要循环变化这两张图片。所以每发射一个子弹，图片变化两张。

screen.blit(player.image[player.img_index], player.rect)

player.img_index = SHOOT_PC / 248

# 省略代码

if key_pressed[pygame.K_SPACE]:

    if SHOOT_PC % 495 == 0:

        player.shoot(bullet_img)

    SHOOT_PC = SHOOT_PC  1

    if SHOOT_PC >= 495:

        SHOOT_PC = 0

正常发射子弹的动画效果已经做完。我们还需要进行被击中爆炸的动画效果。

击中的原理和正常也一样。只不过先要判断当前飞机状态，是否被击中。

if not player.is_hit:

    screen.blit(player.image[player.img_index], player.rect)

    player.img_index = SHOOT_PC / 248

else:

    player.img_index = player_shoot / 248

    screen.blit(player.image[player.img_index], player.rect)

    player_shoot = 30

    if player_shoot > 495:

        RUN = False

# 省略代码

if pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.6)(player, enemy):

    player.is_hit = True

248，30，495，1457 这些数字是什么？如何计算出来的。先说 495 这个数字。
495 这个数字很随便，只是控制子弹的发射间隔。完全可以自定义。但是495这个数字一旦确定，其他三个数字基本确定。
248 为 495 的一半，因为发射一个子弹，图片要变化两张。
30 这个数字基本也是自定义的，只要比1大就好，他影响了结束动画出现的时间。

1488 这个数字是通过 248 确定的，是 248 的 6倍，因为飞机被射击后会有四张图片的显示。
同理，把敌机接触子弹的动画写出来。

加载图片

enemies_shoot_img = [plane_img.subsurface(pygame.Rect(267, 347, 57, 43)),

                     plane_img.subsurface(pygame.Rect(873, 697, 57, 43)),

                     plane_img.subsurface(pygame.Rect(267, 296, 57, 43)),

                     plane_img.subsurface(pygame.Rect(930, 697, 57, 43))]

同样我们需要创建 Group() 来存放被击中的敌机。

enemies_shoot = pygame.sprite.Group()

之后的处理逻辑基本相似，不多介绍

for enemy in enemies:

    enemy.enemyMove()

    if pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.6)(player, enemy):

        enemies_shoot.add(enemy)

        enemies.remove(enemy)

        player.is_hit = True

        break

    if enemy.rect.top > HEIGHT:

        enemies.remove(enemy)

for enemy_shoots in enemies_shoot:

    if enemy_shoots.shoot_index == 0:

        pass

    if enemy_shoots.shoot_index > 70:

        enemies_shoot.remove(enemy_shoots)

        continue

    screen.blit(enemy_shoots.shoot_imgs[enemy_shoots.shoot_index / 20], enemy_shoots.rect)

    enemy_shoots.shoot_index = 1

这样的话基本完成了动画效果。

音乐

有了动画还的有音乐。

音乐的处理只要在特定的地方播放音乐就好，比如子弹发射的时候，背景音乐，被击中的时候，游戏结束的时候，等等。他们的处理逻辑都一样。先加载资源，然后在播放。

背景音乐的播放。

pygame 在处理背景音乐的时候都在 pygame.mixer 方法中。其中播放音乐的play中的参数，第一个为播放几次，-1 为循环播放，后面的浮点表示从第几秒开始播放。

backgroundMusic = pygame.mixer.music.load('resources/sound/game_music.mp3')

pygame.mixer.music.play(-1, 0.0)

其他的音乐先加载资源，在需要的地方播放。

发射子弹

def shoot(self, bullet_img):

       shootMusic = pygame.mixer.Sound('resources/sound/bullet.mp3')

       bullet = Bullet(bullet_img, self.rect.midtop)

       self.bullets.add(bullet)

       shootMusic.play()

其他音乐处理一样，不多解释。

分数&等级

分数

首先绘制得分情况，在屏幕上显示多少分。

绘制字体基本和绘制精灵是差不多的。首先要生成字体
两个参数分别是字体和字号

score_font = pygame.font.Font(None, 36)

有了字体那么需要写点字。

score_font.render("分数",True,(0,0,0),(255,255,255))

第一个参数是写的文字；第二个参数是个布尔值，以为这是否开启抗锯齿，就是说True的话字体会比较平滑，不过相应的速度有一点点影响；第三个参数是字体的颜色；第四个是背景色，如果你想没有背景色（也就是透明），那么可以不加这第四个参数
字体也有了，文本也有了，下一步就是绘制。通过 get_rect() 获得矩形，之后绘制和精灵绘制方法一样

score_font = pygame.font.Font(None, 36)

score_text = score_font.render('分数：0', True, (128, 128, 128))

text_rect = score_text.get_rect()

text_rect.topleft = [10, 10]

screen.blit(score_text, text_rect)

分数已经显示了，就可以积分。我们每击落一个飞机增加 100 分。

if enemy_shoots.shoot_index > 70:

           enemies_shoot.remove(enemy_shoots)

           score = 100

           continue

我们还需要在文本的地方强制转换为 str 。

score_text = score_font.render(str(score), True, (128, 128, 128))

等级

有了分数，那么再加点等级会使游戏更加有趣味性。

同样的先绘制等级。

level_font = pygame.font.Font(None, 42)

level_text = level_font.render('Level 'str(level), True, (128, 128, 128, 128))

level_rect = level_text.get_rect()

level_rect.midtop = [240, 10]

screen.blit(level_text, level_rect)

下一步就是写等级函数。
随着分数的增加，等级增加，飞机变多，等等。
首先写分数和等级的关系。
随便瞎写的函数

if score == 100 \* (level ** 2 \ level):

       level = 1

这个是控制敌机数量的，我们可以设定一个变量，使敌机越来越多。

if ENEMY_PC % 500 == 0:

每增加一级，就添加敌机数量。等级也不能一直增加，所以当等级是摸个值的时候，就算最高级别了。

if score == 100 \* (level ** 2 \  level):

    level = 1

    if level != 10:

        enemy_add -= 20

基本到这里算是写了一个相对完整的游戏。

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