Python项目：《外星人入侵》代码及笔记 via：《Python变成入门到实战》

Python项目：《外星人入侵》代码及笔记

(via：《Python变成入门到实战》）

【项目代码】

alien_invasion.py

import pygame
from pygame.sprite import Group
from settings import Settings
from game_stats import GameStats
from scoreboard import Scoreboard
from button import Button
from ship import Ship
import game_functions as gfdef run_game():# 初始化 pygame、设置和屏幕对象pygame.init()ai_settings = Settings()screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))pygame.display.set_caption("Alien Invasion")# 创建Play按钮play_button = Button(ai_settings, screen, "Play")# 创建存储游戏统计信息的实例,并创建记分碑stats = GameStats(ai_settings)sb = Scoreboard(ai_settings, screen, stats)# 创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组ship = Ship(ai_settings, screen)bullets = Group()aliens = Group()# 创建外星人群gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)# 开始游戏的主循环while True:gf.check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets)if stats.game_active:ship.update()gf.update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)gf.update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)gf.update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets, play_button)run_game()

game_functions.py

import sys
from time import sleep
import pygame
from bullet import Bullet
from alien import Aliendef check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):"""响应按键"""if event.key == pygame.K_RIGHT:ship.moving_right = Trueelif event.key == pygame.K_LEFT:ship.moving_left = Trueelif event.key == pygame.K_SPACE:fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)elif event.key == pygame.K_q:sys.exit()def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):"""如果还没有到达限制，就发射一颗子弹"""# 创建新子弹，并将其加入到编组bullets中if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)bullets.add(new_bullet)def check_keyup_events(event, ship):"""响应松开"""if event.key == pygame.K_RIGHT:ship.moving_right = Trueelif event.key == pygame.K_LEFT:ship.moving_left = Falsedef check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets):"""响应按键和鼠标事件"""for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:sys.exit()elif event.type == pygame.KEYDOWN:check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets)if event.key == pygame.K_RIGHT:ship.moving_right = Trueelif event.key == pygame.K_LEFT:ship.moving_left = Trueelif event.type == pygame.KEYUP:if event.key == pygame.K_RIGHT:ship.moving_right = Falseelif event.key == pygame.K_LEFT:ship.moving_left = False# 向右移动飞船ship.rect.centerx += 1elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y)def check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y):"""当玩家单击Play按钮时开始新游戏"""button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)if button_clicked and not stats.game_active:# 重置游戏设置ai_settings.initialize_dynamic_settings()# 隐藏光标pygame.mouse.set_visible(False)# 重置游戏统计信息stats.reset_stats()stats.game_active = True# 重置记分牌图像sb.prep_score()sb.prep_high_score()sb.prep_level()sb.prep_ships()# 清空外星人列表和子弹列表aliens.empty()bullets.empty()# 创建一群新的外星人，并让飞船居中create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)ship.center_ship()def update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets, play_button):"""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()aliens.draw(screen)# 让最近绘制的屏幕可见pygame.display.flip()# 在飞船和外星人后面重绘所有子弹for bullet in bullets.sprites():bullet.draw_bullet()ship.blitme()aliens.draw(screen)# 显示得分sb.show_score()# 如果游戏处于非活动状态，就绘制Play按钮if not stats.game_active:play_button.draw_button()def update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):"""更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""# 更新子弹的位置bullets.update()# 删除已消失的子弹for bullet in bullets.copy():if bullet.rect.bottom <= 0:bullets.remove(bullet)check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):"""响应子弹和外星人的碰撞"""# 删除发生碰撞的子弹和外星人collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)if collisions:for aliens in collisions.values():stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)sb.prep_score()check_high_score(stats, sb)if len(aliens) == 0:# 如果整群外星人都被消灭，就提高一个等级bullets.empty()ai_settings.increase_speed()# 提高等级stats.level += 1sb.prep_level()create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):"""计算每行可容纳多少个外星人"""available_space_x = ai_settings.screen_width - alien_widthnumber_alien_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))return number_alien_xdef get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):"""计算屏幕可容纳多少行外星人"""available_space_y = (ai_settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height)number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))return number_rowsdef creat_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):"""创建一个外星人并将其放在当前行"""alien = Alien(ai_settings, screen)alien_width = alien.rect.widthalien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_numberalien.rect.x = alien.xalien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_numberaliens.add(alien)def create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens):"""创建外星人群"""# 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人alien = Alien(ai_settings, screen)number_aliens_x = get_number_aliens_x(ai_settings, alien.rect.width)number_rows = get_number_rows(ai_settings, ship.rect.height, alien.rect.height)# 创建外星人群for row_number in range(number_rows):for alien_number in range(number_aliens_x):creat_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):"""有外星人到达边缘时采取相应的措施"""for alien in aliens.sprites():if alien.check_edges():change_fleet_direction(ai_settings, aliens)breakdef change_fleet_direction(ai_settings, aliens):"""将整群外星人下移，并改变他们的方向"""for alien in aliens.sprites():alien.rect.y += ai_settings.fleet_drop_speedai_settings.fleet_direction *= -1def update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):"""检查是否有外星人位于屏幕边缘，然后更新所有外星人的位置"""check_fleet_edges(ai_settings, aliens)aliens.update()# 检测外星人和飞船之间的碰撞if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)# 检查是否有外星人到达屏幕底端check_aliens_bottom(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)def ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):"""响应被外星人撞到的飞船"""if stats.ships_left > 0:# 将ship_left减1stats.ships_left -= 1# 更新记分牌sb.prep_ships()# 清空外星人列表和子弹列表aliens.empty()bullets.empty()# 创建一群新的外星人，并将飞船放到屏幕底端中央create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)ship.center_ship()# 暂停一会儿sleep(0.5)else:stats.game_active = Falsepygame.mouse.set_visible(True)def check_aliens_bottom(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):"""检查是否有外星人到达了屏幕底端"""screen_rect = screen.get_rect()for alien in aliens.sprites():if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:# 像飞船被撞到一样进行处理ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)breakdef check_high_score(stats, sb):"""检查是否诞生了新的最高得分"""if stats.score > stats.high_score:stats.high_score = stats.scoresb.prep_high_score()

settings.py*

class Settings:"""存储《外星人入侵》的所有设置的类"""def __init__(self):"""初始化游戏的设置"""# 屏幕设置self.screen_width = 1200self.screen_height = 800self.bg_color = (112, 146, 190)# 飞船的设置self.ship_limit = 3# 子弹设置self.bullet_width = 3self.bullet_height = 15self.bullet_color = 0, 0, 0self.bullets_allowed = 3# 外星人设置self.fleet_drop_speed = 10# 加快游戏节奏的速度self.speedup_scale = 1.1# 外星人点数的提高速度self.score_scale = 1.5self.initialize_dynamic_settings()def increase_speed(self):"""提高速度设置和外星人点数"""self.ship_speed_factor *= self.speedup_scaleself.bullet_speed_factor *= self.speedup_scaleself.alien_speed_factor *= self.speedup_scaleself.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)print(self.alien_points)def initialize_dynamic_settings(self):"""初始化随游戏进行而变化的设置"""self.ship_speed_factor = 1.5self.bullet_speed_factor = 3self.alien_speed_factor = 1# fleet_direction为1表示向右，为-1表示向左self.fleet_direction = 1# 记分self.alien_points = 50

ship.py

import pygame
from pygame.sprite import Spriteclass Ship(Sprite):def __init__(self, ai_settings, screen):"""初始化飞船并设置其起始位置"""super(Ship, self).__init__()self.screen = screenself.ai_settings = ai_settings# 加载飞船图像并获取其外接矩形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.centerxself.rect.bottom = self.screen_rect.bottom# 在飞船的属性center中存储小数值self.center = float(self.rect.centerx)# 移动标志self.moving_right = Falseself.moving_left = Falsedef update(self):"""根据移动标志调整飞船的位置"""# 更新飞船的center值，而不是rectif self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:self.center += self.ai_settings.ship_speed_factorif self.moving_left and self.rect.left > 0:self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor# 根据self.centerx 更新rect对象self.rect.centerx = self.centerdef blitme(self):"""在指定位置绘制飞船"""self.screen.blit(self.image, self.rect)def center_ship(self):"""让飞机在屏幕上居中"""self.center = self.screen_rect.centerx

bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Spriteclass Bullet(Sprite):"""一个对飞船发射的子弹进行管理的类"""def __init__(self, ai_settings, screen, ship):"""在飞船所处的位置创建一个子弹对象"""super(Bullet, self).__init__()self.screen = screen# 在（0，0）初创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置self.rect = pygame.Rect(0, 0, ai_settings.bullet_width, ai_settings.bullet_height)self.rect.centerx = ship.rect.centerxself.rect.top = ship.rect.top# 存储用小数表示的子弹位置self.y = float(self.rect.y)self.color = ai_settings.bullet_colorself.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factordef update(self):"""向上移动子弹"""# 更新表示子弹位置的小数值self.y -= self.speed_factor# 更新表示子弹的rect的位置self.rect.y = self.ydef draw_bullet(self):"""在屏幕上绘制子弹"""pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

alien.py

import pygame
from pygame.sprite import Spriteclass Alien(Sprite):"""表示单个外星人的类"""def __init__(self, ai_settings, screen):"""初始化外星人并设置其起始位置"""super(Alien, self).__init__()self.screen = screenself.ai_settings = ai_settings# 加载外星人图像，并设置其rect属性self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')self.rect = self.image.get_rect()# 每个外星人最初都在屏幕左上角附近self.rect.x = self.rect.widthself.rect.y = self.rect.height# 存储外星人的准确位置self.x = float(self.rect.x)def blitme(self):"""在指定位置绘制外星人"""self.screen.blit(self.image, self.rect)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 Trueelif self.rect.left <= 0:return Truedef update(self):"""向左或向右移动外星人"""self.x += (self.ai_settings.alien_speed_factor * self.ai_settings.fleet_direction)self.rect.x = self.x

game_stats.py*

class GameStats:"""跟踪游戏的统计信息"""def __init__(self, ai_settings):"""初始化统计信息"""self.ai_settings = ai_settingsself.reset_stats()# 游戏刚启动时处于活动状态self.game_active = False# 在任何情况下都不应重置最高分self.high_score = 0def reset_stats(self):"""初始化在游戏运行期间可能变化的统计信息"""self.ships_left = self.ai_settings.ship_limitself.score = 0self.level = 1

scoreboard.py*

import pygame.font
from pygame.sprite import Groupfrom ship import Shipclass Scoreboard:"""报告得分信息的类"""def __init__(self, ai_settings, screen, stats):"""初始化显示得分涉及的属性"""self.screen = screenself.screen_rect = screen.get_rect()self.ai_settings = ai_settingsself.stats = stats# 显示得分信息时使用的字体设置self.text_color = (30, 30, 30)self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)# 准备包含得最高得分和当前得分的初始图像self.prep_score()self.prep_high_score()self.prep_level()self.prep_ships()def prep_level(self):"""将等级转换为渲染的图像"""self.level_image = self.font.render(str(self.stats.level), True, self.text_color, self.ai_settings.bg_color)# 将等级放在得分下方self.level_rect = self.level_image.get_rect()self.level_rect.right = self.score_rect.rightself.level_rect.top = self.score_rect.bottom + 10def prep_score(self):"""将得分转换为一幅渲染的图像"""rounded_score = int(round(self.stats.score, -1))score_str = "{:,}".format(rounded_score)self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color, self.ai_settings.bg_color)# 将得分放在屏幕右上角self.score_rect = self.score_image.get_rect()self.score_rect.right = self.screen_rect.right - 20self.score_rect.top = 20def show_score(self):"""在屏幕上显示当前得分和最高得分"""self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)self.screen.blit(self.high_score_image, self.high_score_rect)self.screen.blit(self.level_image, self.level_rect)# 绘制飞船self.ships.draw(self.screen)def prep_high_score(self):"""将最高分转换为渲染的图像"""high_score = int(round(self.stats.high_score, -1))high_score_str = "{:,}".format(high_score)self.high_score_image = self.font.render(high_score_str, True, self.text_color, self.ai_settings.bg_color)# 最高得分放在屏幕顶部中央self.high_score_rect = self.high_score_image.get_rect()self.high_score_rect.centerx = self.screen_rect.centerxself.high_score_rect.top = self.score_rect.topdef prep_ships(self):"""显示还余下多少艘飞船"""self.ships = Group()for ship_number in range(self.stats.ships_left):ship = Ship(self.ai_settings, self.screen)ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.widthship.rect.y = 10self.ships.add(ship)

button.py*

import pygame.fontclass Button:def __init__(self, ai_settings, screen, msg):"""初始化按钮的属性"""self.screen = screenself.screen_rect = screen.get_rect()# 设置按钮的尺寸和其他属性self.width, self.height = 200, 50self.button_color = (163, 73, 164)self.text_color = (255, 255, 255)self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)# 创建按钮的rect对象，并使其居中self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.width, self.height)self.rect.center = self.screen_rect.center# 按钮的标签秩序创建一次self.prep_msg(msg)def prep_msg(self, msg):"""将msg渲染为图像，并使其在按钮上居中"""self.msg_image = self.font.render(msg, True, self.text_color, self.button_color)self.msg_image_rect = self.msg_image.get_rect()self.msg_image_rect.center = self.rect.centerdef draw_button(self):# 绘制一个用颜色填充的按钮，再绘制文本self.screen.fill(self.button_color, self.rect)self.screen.blit(self.msg_image, self.msg_image_rect)

【项目素材】

【项目总结】

《外星人入侵》游戏项目是跟着教材讲解在做，相对书中所讲做了一点小改变。
改变主要体现在外观上。首先背景采用了蓝灰色，RGB值是112,146,190，接着是飞船和外星人的形状做出了改变，都是在素材网上下载的图片，但在更改图片大小时，照片背景直接由透明转成了白色，所以需要对图像背景重新着色成RGB：112，146，190，以求只显示出飞船和外星人的轮廓。但是图像轮廓周围有还会有一些白色，这就需要对图像轮廓周围一点点的涂色，从而获得更加完美的界面显示效果。其次是对子弹颜色和子弹的长宽值进行了更改，使界面的配色、元素比例更加的协调。游戏开始前的play按钮设置成了RGB为163，73，164的紫色，与背景属于同一色系，界面看起来更加的好看。
左上角显示了三个飞船图像，表明剩余的飞船数量。不足之处在于，本来希望游戏界面元素大小适宜，不会过分拥挤，但是却造成了左上角的飞船会挡到最上面一行第一个外星人。
点击play按钮游戏开始后，每射杀一个外星人得分是50，右上角第一行是本局所得的总分，第二行为关卡数，每个关卡中的外星人射杀完后会进入下一关，关卡数自动加一。上方中间显示的是最高得分。随着关数增加外星人的活动速度按照1.1提速。
若飞船与外星人两者相碰撞，左上角的飞机数量会少一个，短暂停留1.5秒然后重新从这关开始。
直到最后一艘飞船也与外星人相碰，则游戏结束，界面中央重新出现play按钮，点击以后重新开始，如果新的一局游戏最高得分大于上局游戏，则最高分被刷新。

代码学习总结：

1.模块pygame：包含开发游戏所需的功能。
模块sys：玩家退出时，将使用该模块来退出游戏。
(可参考:Python中的sys模块)

2.pygame.init
参考博客园博客：【pygame】pygame的init()
【摘要】
①init所起作用为：初始化（initialize）
②pygame.init ：初始化背景设置,让Pygame能够正确地工作.
在使用pygame模块完成游戏开发的想法的之前，电脑需要检查这个模块是否完整，能否正常提供给我们帮助，检查的动作即为pygame.init()

3.pygame.display:Pygame 中用于控制窗口和屏幕显示的模块。
（参考:Pygame详解(二)display模块）
【摘要】
①pygame.display.set_mode():初始化一个准备显示的窗口或屏幕
在这里，调用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。
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（如外星人或飞船）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。
(详情参考:Pygame详解（十二）：Surface 对象)
实参（800，1200）是一个元组，指定了游戏窗口的尺寸。通过将尺寸传递给pygame.display.set_mode() ，创建一个宽1200像素、高800像素的游戏窗口（可以根据自己的显示器尺寸调整这些值）。
②pygame.display.set_caption(): Set the current window caption(设置当前窗口标题)
③pygame.display.flip():更新整个待显示的 Surface 对象到屏幕上（命令Pygame让最近绘制的屏幕可见。）
在这里，它在每次执行while 循环时都绘制一个空屏幕，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，并在原来的位置隐藏元素，从而营造平滑移动的效果。

4.bg_color=(205,186,150)
screen.fill(bg_color)
在Pygame中，颜色是以RGB值指定的。在❷处，我们调用方法screen.fill() ，用背景色填充屏幕；这个方法只接受一个实参：一种颜色。
RGB色彩体系
即红蓝绿三个通道的颜色组合
该体系覆盖所能感知的所有颜色
每个颜色通道的取值范围为0-255的整数或者0-1的小数
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，可创建1600万种颜色。
在这里，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。
RGB颜色对照表查询网站：96编辑器

5.pygame.QUIT:卸载所有之前被初始化的 pygame 模块。
当python 解释器关闭时，这个方法将被无条件地调用，所以程序并不需要调用这个方法，除非想要终止 pygame 资源，并继续执行其他功能。多次执行这个方法也是没有问题的。
调用这个方法 pygame.QUIT() 会结束所有模块，但不会结束程序。
（摘自：Pygame详解（十五））
pygame.quit()是pygame.init()函数的一种相反的函数，它运行的代码会使得Pygame库停止工作。

6.sys.exit（）
退出程序，正常退出时exit(0)，一般情况下执行到程序末尾，解释器自动退出，但是如果需要中途退出程序，可以调用sys.exit函数。
在调用sys.exit()终止程序之前，总是应该先调用pygame.quit()。
如果event对象是一个停止事件，就会调用pygame.QUIT()和sys.exit()函数。

7.pygame.event:用于处理事件与事件队列的 Pygame 模块。（事件是用户玩游戏时执行的操作，如按键或移动鼠标。）
参考：Pygame详解（四）：event模块
【摘要】
pygame.event.get(): 从队列中获取事件
8.事件循环
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。
在这里，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。在这个循环中，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，玩家单击游戏窗口的关闭按钮时，将检测到pygame.QUIT 事件，而我们调用sys.exit() 来退出游戏。
9.run_game()
这将初始化游戏并开始主循环。 (即调用定义好的函数run_game())

10.
编写一个名为settings 的模块，其中包含一个名为Settings 的类，用于将所有设置存储在一个地方，以免在代码中到处添加设置。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。

（未总结完）