python飞机大战 pygame游戏创建快速入门详解

Z时代
2024-01-10
分类：综合

本文实例讲述了python飞机大战 pygame游戏创建。分享给大家供大家参考，具体如下：

目标

项目准备

使用 pygame 创建图形窗口

理解图像并实现图像绘制

理解游戏循环和游戏时钟

理解精灵和精灵组

项目准备

新建飞机大战项目

新建一个 hm_01_pygame入门.py

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

01. 使用 pygame 创建图形窗口

小节目标

游戏的初始化和退出

理解游戏中的坐标系

创建游戏主窗口

简单的游戏循环

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！

1.1 游戏的初始化和退出

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


import pygame
pygame.init()
# 游戏代码...
pygame.quit()

1.2 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

提示

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

需求

定义 hero_rect 矩形描述英雄的位置和大小

输出英雄的坐标原点（x 和 y）

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)

1.3 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

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))

1.4 简单的游戏循环

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

02. 理解图像并实现图像绘制

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

代码演练 I —— 绘制背景图像

需求

加载 background.png 创建背景

将背景绘制在屏幕的 (0, 0) 位置

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()

代码演练 II —— 绘制英雄图像

需求

加载 me1.png 创建英雄飞机

将英雄飞机绘制在屏幕的 (200, 500) 位置

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()

透明图像

png 格式的图像是支持透明的

在绘制图像时，透明区域不会显示任何内容

但是如果下方已经有内容，会透过透明区域显示出来

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()

03. 理解游戏循环和游戏时钟

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？

3.1 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

3.2 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

保证游戏不会直接退出

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

检测用户交互 —— 按键、鼠标等…

3.3 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

3.4 英雄的简单动画实现

需求

在游戏初始化定义一个 pygame.Rect 的变量记录英雄的初始位置

在游戏循环中每次让英雄的 y - 1 —— 向上移动

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()

作业

英雄向上飞行，当英雄完全从上方飞出屏幕后

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

3.5 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()

04. 理解精灵和精灵组

4.1 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

4.2 派生精灵子类

新建 plane_sprites.py 文件

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

4.3 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

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

在游戏初始化创建精灵对象和精灵组对象

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 *

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)

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()

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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