Python学习笔记47：游戏篇之外星人入侵(八)

news2025/11/1 1:24:31

前言

在上篇文章中，我们在游戏窗口中加载三行外星人。文章中也说过我们加载外星人的方式是比较简单的加载方式：一次性加载固定数量的外星人，并且以同样的方式重复加载。这种加载方式简单易懂，比较适合新手，如果想要一些挑战性，可以使用随机出现，行行加载的方式自己研究。

外星人加载出来以后，进一步的需求就是移动外星人了，本篇文章就是实现外星人移动的功能。

外星人的移动

外星人的移动其实也是外星人图片外接矩形x,y坐标值变化的结果，所以外星人的移动函数实现本质依旧是修改外星人的self.rect.x的值。但是这里还是由几个地方需要注意的：

  1. 外星人的移动并不是由游戏用于操作的，就是子弹的移动一样。
  2. 外星人的移动是并不是单一的x方向或者y方向。根据游戏设定，外星人加载后向右移动(你想向左也不是不行)，当边上的外星人触碰到对应边界的时候，外星人要向下移动一个单位，同时在x轴上的移动方向要变为与之前相反。
  3. 外星人到达下边界的时候需要进行特殊处理，这个处理和游戏规则有关，比如有几个外星人到达下边界，飞船坠毁。目前我们不做设置。

代码编写

通过对以上的分析，我们可以简单的将外星人的移动分为两部分：

  • X方向的单向移动
  • 向下移动一个单位及修改方向参数，这两个功能在触碰边界是同时发生，所以放到一起实现。

X方向下的单向移动

在alien模块中，我们已经定义好了移动的函数，那么我们根据我们需要实现的功能，进行业务代码的编写。

alien模块：

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


class Alien(Sprite):
    """外星人类"""
    def __init__(self, setting, screen):
        """初始化外星人并设置其初始位置"""
        super(Alien, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.setting = setting
        # 加载图片并外接矩形
        self.image = pygame.transform.scale(
            pygame.image.load('E:/python_project/alien_invasion/assets/image/alien.bmp'), (50, 50))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        # 外星人在左上角
        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height
        # 存储外星人的位置
        self.x = float(self.rect.x)
        self.y = float(self.rect.y)

    def update(self):
        """移动外星人"""
        self.x += self.setting.alien_speed * self.setting.fleet_direction
        self.rect.x = self.x

   def blitme(self):
       """在指定位置绘制外星人"""
       self.screen.blit(self.image, self.rect)

在alien模块中，我们主要做了两个修改：

  • 第一是我们定义了两个浮点型的x,y坐标，从子弹移动的代码中得出的经验，为了防止移动速度过快，我们可以设定移动速度为不足1的小数。
  • 第二是我们修改了移动外星人的函数。移动的技术主要是看self.x += self.setting.alien_speed * self.setting.fleet_direction这一部分代码。这部分代码中有两个setting模块的值，alien_speed 是移动速度，fleet_direction可以简单理解为移动方向，取值是正负1，与我们使用的运行符号是+=/-=配合使用，如果我们使用+=，那么fleet_direction=1表示正向为向右，反向为向左，实际使用的时候大家自由设定，但是算法的本质是不变的。

这个时候我们在main模块调用外星人的update函数，最后启动游戏看看，这个时候外星人只会向一个方向移动，最终消失。

main模块：

import pygame
from pygame.sprite import Group

import alien_invasion.game_functions as gf
from alien_invasion.setting import Setting
from alien_invasion.ship import Ship


def run_game():
    """启动游戏"""

    # 初始化pygame
    pygame.init()
    # 定义一个系统设置对象
    setting = Setting()
    # 新建窗口
    screen = pygame.display.set_mode((setting.screen_width, setting.screen_height))
    # 窗口命名
    pygame.display.set_caption(setting.caption)
    # 定义一个飞船对象
    ship = Ship(setting, screen)
    # 创建子弹编组
    bullets = Group()
    # 创建外星人编组
    aliens = Group()
    # 创建编组内的外星人
    gf.create_fleet(setting, screen, aliens)

    while True:
        # 处理监听事件
        gf.check_event(ship, setting, screen, bullets)
        # 移动飞船
        ship.move()
        # 更新子弹位置
        gf.update_bullets(bullets)
        # 更新外星人
        gf.update_aliens(aliens)
        # 刷新屏幕
        gf.update_screen(setting, screen, ship, bullets, aliens)


if __name__ == '__main__':
    run_game()

修改gf模块，增加update_aliens函数，移动外星人。

gf模块如下：

def create_fleet(setting, screen, aliens):
    # 创建外星人
  	--snip--

def update_aliens(aliens):
    aliens.update()

启动main模块：
在这里插入图片描述
可以看到，我们的外星人不用我们发射子弹，一个个排队向左最后全部消失。

这是因为我们少了向下移动和设置反向的代码，接下来我们就对这部分代码进行完善。

下移及变向

因为变向和下移发生在X方向的变化之前，所以我们在aliens.update()函数调用之前，就必须先进行下移和变向操作。

  1. 定义函数
    定义一个函数check_fleet_edges()检查外星人是否超过边界。在这个函数中，我们需要使用到外星人组，已经setting模块中的用于计算方向的fleet_direction属性。

    代码如下：

    gf模块：新增函数check_fleet_edges()，update_aliens()函数新增参数setting，调用check_fleet_edges()函数

    --snip--

def update_aliens(aliens, setting):
    check_fleet_edges(aliens, setting)
    aliens.update()

def check_fleet_edges(aliens, setting):
    """检查外星人是否超过边界并进行对应处理"""
    pass

    main模块：

    update_aliens()函数增加参数setting

    --snip--
        # 更新外星人
        gf.update_aliens(aliens, setting)
        # 刷新屏幕
        gf.update_screen(setting, screen, ship, bullets, aliens)
--snip--

  2. 业务实现
    对业务进行简单分析：

    • 因为外星人是组，所以我们需要循环外星人组，对每个外星人都判断是否到达边界。
    • 判断边界每次都需要使用外星人自身的一些参数，所以判断的函数应当定义在Alien类中。
    • 处于边界的业务代码需要完成所有外星人下移以及设置方向的功能

    分析后，我们可以简单写下如下所示代码：

    gf模块实现check_fleet_edges()函数的功能：

    --snip--
def check_fleet_edges(aliens, setting):
"""检查外星人是否超过边界并进行对应处理"""
	# 循环遍历所有外星人,本次循环的目的是判定X方向是否触碰边界
	for x_alien in aliens.sprites():
    	# 调用alien的check_edges方法,检查是否在边界
    	if x_alien.check_edges():
        	# 在边界的话,所有外星人向下一个
        	for y_alien in aliens.sprites():
        		# 移动距离,为了方便修改或者填充后续功能，可以使用setting获取并设置
            	y_alien.rect.y += 10
        	# 设置反向：*= -1,这样当再次换向的时候又能变会正向，负负得正
        	setting.fleet_direction *= -1
        	# 只要有一个就可以了，不用再向下循环了
        	break

    alien模块实现check_edges()函数的功能：

    	def update(self):
	--snip--
	
	def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，就返回True"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        if self.rect.right >= screen_rect.right:
            return True
        elif self.rect.left <= 0:
            return True
	
	def blitme(self):
	--snip--

以上代码编写完毕以后，启动main模块，外星人左右移动的同时向下移动。

在这里插入图片描述

项目代码

这里贴一下目前主要模块的代码：

main模块：

import pygame
from pygame.sprite import Group

import alien_invasion.game_functions as gf
from alien_invasion.setting import Setting
from alien_invasion.ship import Ship


def run_game():
    """启动游戏"""

    # 初始化pygame
    pygame.init()
    # 定义一个系统设置对象
    setting = Setting()
    # 新建窗口
    screen = pygame.display.set_mode((setting.screen_width, setting.screen_height))
    # 窗口命名
    pygame.display.set_caption(setting.caption)
    # 定义一个飞船对象
    ship = Ship(setting, screen)
    # 创建子弹编组
    bullets = Group()
    # 创建外星人编组
    aliens = Group()
    # 创建编组内的外星人
    gf.create_fleet(setting, screen, aliens)

    while True:
        # 处理监听事件
        gf.check_event(ship, setting, screen, bullets)
        # 移动飞船
        ship.move()
        # 更新子弹位置
        gf.update_bullets(bullets)
        # 更新外星人
        gf.update_aliens(aliens, setting)
        # 刷新屏幕
        gf.update_screen(setting, screen, ship, bullets, aliens)


if __name__ == '__main__':
    run_game()

gf模块：注意我们的gf模块并没有完全的进行功能抽象，比如加载外星人和移动外星人的部分，主要是为了大家参考学习的时候方便一点，不用看着函数名跳来跳去。

import sys
import pygame

from alien_invasion.alien import Alien
from alien_invasion.bullet import Bullet


def check_event(ship, setting, screen, bullets):
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_events(event, ship, setting, screen, bullets)
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event, ship)


def fire(bullets, screen, setting, ship):
    # 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
    new_bullet = Bullet(setting, screen, ship)
    bullets.add(new_bullet)


def check_keydown_events(event, ship, setting, screen, bullets):
    """响应按键"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True
    elif event.key == pygame.K_UP:
        ship.moving_top = True
    elif event.key == pygame.K_DOWN:
        ship.moving_bottom = True
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        fire(bullets, screen, setting, ship)
    elif event.key == pygame.K_q:
        sys.exit()


def check_keyup_events(event, ship):
    """响应松开"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False
    elif event.key == pygame.K_UP:
        ship.moving_top = False
    elif event.key == pygame.K_DOWN:
        ship.moving_bottom = False


def update_screen(setting, screen, ship, bullets, aliens):
    """更新屏幕"""
    # 填充背景色
    screen.fill(setting.bg_color)
    # 加载飞船
    ship.blitme()
    # 绘制子弹
    for bullet in bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()
    # 绘制外星人
    aliens.draw(screen)
    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()


def update_bullets(bullets):
    """更新子弹"""
    bullets.update()
    # 删除已经消失的子弹
    for bullet in bullets.copy():
        # 当子弹矩形底部坐标小于0,说明子弹已经出了上边界
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)


def create_fleet(setting, screen, aliens):
    # 创建外星人
    alien = Alien(setting, screen)
    # 获取外星人的宽度
    alien_width = alien.rect.width
    # 计算可用宽度(左右各保留一个外星人宽度的记录)
    available_space_x = setting.screen_width - 2 * alien_width
    # 看看可以创建多少个外星人一行
    number_aliens_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))
    # 创建三行外星人,你也可以创建多行
    for row_number in range(3):
        for alien_number in range(number_aliens_x):
            # 在当前行创建一个外星人
            alien = Alien(setting, screen)
            alien_width = alien.rect.width
            # 计算当前外星人x坐标,因为每个外星人中间要空出一个外星人的位置
            alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
            alien.rect.x = alien.x
            # 计算当前外星人y坐标，同样的每行外星人中间隔一行
            alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
            aliens.add(alien)


def update_aliens(aliens, setting):
    check_fleet_edges(aliens, setting)
    aliens.update()


def check_fleet_edges(aliens, setting):
    """检查外星人是否超过边界并进行对应处理"""
    # 循环遍历所有外星人,本次循环的目的是判定X方向是否触碰边界
    for x_alien in aliens.sprites():
        # 调用alien的check_edges方法,检查是否在边界
        if x_alien.check_edges():
            # 在边界的话,所有外星人向下一个
            for y_alien in aliens.sprites():
                y_alien.rect.y += 10
            # 设置反向：*= -1,这样当再次换向的时候又能变会正向，负负得正
            setting.fleet_direction *= -1
            # 只要有一个就可以了，不用再向下循环了
            break

alien模块：

import pygame
from pygame.sprite import Sprite


class Alien(Sprite):
    """外星人类"""
    def __init__(self, setting, screen):
        """初始化外星人并设置其初始位置"""
        super(Alien, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.setting = setting
        # 加载图片并外接矩形
        self.image = pygame.transform.scale(
            pygame.image.load('E:/python_project/alien_invasion/assets/image/alien.bmp'), (50, 50))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        # 存储外星人的位置
        self.x = float(self.rect.x)
        self.y = float(self.rect.y)

    def update(self):
        """移动外星人"""
        self.x += self.setting.alien_speed * self.setting.fleet_direction
        self.rect.x = self.x

    def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，就返回True"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        if self.rect.right >= screen_rect.right:
            return True
        elif self.rect.left <= 0:
            return True

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制外星人"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

setting模块：

class Setting:
    """系统设置类"""
    def __init__(self):
        # 窗口宽
        self.screen_width = 1200
        # 窗口高
        self.screen_height = 800
        # 背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 窗口名
        self.caption = "Alien Invasion"
        # 子弹宽
        self.bullet_width = 3
        # 子弹长
        self.bullet_height = 15
        # 子弹颜色
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        # 飞船移动速度
        self.bullet_speed = 0.2
        # 外星人左右移动的步距
        self.alien_speed = 0.1
        # 外星人左右移动的倍数
        self.fleet_direction = 1

结尾

飞船的加载移动就讲完了，后面我们需要学习的是子弹接触外星人，飞船接触外星人部分的代码实现。

加油！！！

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