基于pygame的射击小游戏制作（三）让外星人动起来

在本篇文章中，将学习如何创建一群外星人，如何使用嵌套循环来创建元素网格，如何移动外星人

1、编程思路

1.1 创建外星人

创建Alien.py 文件，该文件配置与Ship.py类似，每个外星人最初都出现在屏幕左上角。修改update_screen()里的形参，传递一个外星人实例，并在该函数中调用方法blitme，就可以让外星人出现在屏幕上。代码较多不一一赘述，具体源码附加在文章最后。

2.2 创建一群外星人

首先在alien——invasion.py中创建一个空编组aliens，用与存储全部外星人，在调用game_functions.py里的函数来创建外星人群。接下来编写函数create_fleet()，并将ai_settings、对象screen和空编组aliens传递给它。

def create_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.width
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
    aliens.add(alien)

create_fleet()函数主要是计算一行可以放置多少个外星人，用int()确保出现的外星人数量是整数。在for循环中，创建一个新的外星人，并通过设置x坐标将其加入当前行，将每个外星人都往右推一个外星人的宽度，将外星人宽度乘于2得到每个外星人占据的空间。就可以得到当前外星人在当前行的位置。最后吧新创建的外星人添加到编组aliens中。

def create_fleet(ai_settings, screen,ship , aliens):
    """创建外星人群"""
    #创建一个外星人，并计算一行可以容纳多少个外星人
    #外星人间距为外星人宽度
    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):
            #创建第一个外星人并加入当前行
            create_alien(ai_settings, screen, aliens,
                         alien_number, row_number)

添加多行外星人与添加一行外星人类似。需要计算出屏幕可以容纳多少行，并循环相应的次数。计算公式如：将屏幕高度减去第一行外星人的上边距（外星人高度）、飞船的高度以及最初外星人群与飞船的距离（外星人高度的两倍）。将可用垂直空间除以外星人高度的两倍留出空白区域，给玩家击杀的时间。

def get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):
    """计算屏幕可以容纳多少行外星人"""
    available_space_y = (ai_settings.screen_height -
                         (3 * alien_height) - ship_height)
    number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))
    return number_rows
    
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 - 2 * alien_width
    number_aliens_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))
    return number_aliens_x

def create_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.width
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
    aliens.add(alien)

1.3让外星人移动

我们让外星人群在屏幕上向右移动，撞到屏幕边缘后下移一定的距离，再沿相反的方向移动。外星人将不断地移动，直到所有外星人都被消灭。
在setting.py中添加一个控制外星人速度的设置

self.alien_speed_factor = 1

然后在alien.py中添加update()来控制外星人移动。每次更新外星人位置时，外星人向右移动。

    def update(self):
        """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

我们需要外星人移动到桌面边缘时再向反方向移动并往下移动一行。在setting.py中设置移动速度，fleet_direction为1表示向右移，为-1表示向左移。编写if-elif语句来检查外星人群的移动方向。鉴于只有两个可能的方向，我们使用值1和-1来表示它们，并在外星人群改变方向时在这两个值之间切换。

        #外星人设置
        self.alien_speed_factor = 3
        self.fleet_drop_speed = 10
        #+1右移，-1左移
        self.fleet_direction = 1

1.4 检查外星人碰到屏幕边缘

通过check_edges()来检查外星人碰到屏幕边缘，如果外星人的rect的right属性大于或等于屏幕的rect的right属性，就说明外星人位于屏幕右边缘。如果外星人的rect的left属性小于或等于0，就说明外星人位于屏幕左边缘。
有外星人到达屏幕边缘时，需要将整群外星人下移，并改变它们的移动方向。编写check_fleet_edges()函数，对其中的每个外星人调用check_edges()。如果check_edges()返回True，说明该外星人位于屏幕边缘，需要改变其移动方向。change_fleet_direction()用来使外星人下移，下移的量也可以自己设置。

def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
    """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)
            break

def change_fleet_direction(ai_setting, 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_setting.fleet_drop_speed
    ai_setting.fleet_direction *= -1

def update_aliens(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets):
    """检查是否有外星人位于屏幕边缘，并更新整群外星人的位置"""
    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, stats, screen, ship, aliens, bullets)
    """"检查是否到达地端"""
    check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship,
                         aliens, bullets)

二、源代码

alien.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite
class 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初始位置"""
        super(Alien, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        #加载外星人图像,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.width
        self.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 update(self):
        """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

    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

alien_invation.py

import sys    #退出游戏
import pygame #包含开发所需功能
from settings import Settings
from ship import Ship
from alien import Alien
import game_functions as gf
from pygame.sprite import Group
from game_stats import GameStates
def run_game():
    # 初始化背景设置
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    # 创建游戏窗口
    screen = pygame.display.set_mode(
        (ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
    """创建一艘飞船"""
    ship = Ship(ai_settings, screen)
    """创建一个外星人"""
    alien = Alien(ai_settings, screen)
    """创建一个用于存储子弹的编组"""
    bullets = Group()
    aliens = Group()
    #创建外星人群
    gf.create_fleet(ai_settings,screen, ship, aliens)
    """设置背景色"""
    bg_color = (230,230,230)
    """存储游戏统计信息"""
    stats = GameStates(ai_settings)
    """游戏主循环"""
    while True:
        """监视键鼠事件"""
        gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
        if stats.game_active:
            ship.update()
            #print(len(bullets))
            gf.update_bullets(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets)
        gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)


run_game()

game_functions.py

import sys
import pygame
from bullet import Bullet
from alien import Alien
from time import sleep

def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets):
    #键鼠响应
    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)

        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event, ship)
def check_keydown_events(event, ai_settings,  screen, ship, bullets):
    """响应按键"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        # 向右移动飞船
        ship.moving_right = True
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)
    elif event.key == pygame.K_q:
        sys.exit()



def check_keyup_events(event, ship):
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False


def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
    #更新屏幕图像
    # 每次循环时都重绘屏幕
    screen.fill(ai_settings.bg_color)

    #在飞船和外星人后面重绘所有子弹
    for bullets in bullets.sprites():
        bullets.draw_bullet()
    ship.blitme()
    aliens.draw(screen)
    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()  # 不断更新屏幕

def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen,ship, aliens, bullets):
    #检查是否有子弹击中了外星人
    #若击中，删除相应的子弹和外星人
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
    if len(aliens) == 0:
        #删除现有的子弹并新建一群外星人
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)


def update_bullets(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
    """更新子弹的位置，删除已消失的子弹"""
    #更新子弹位置
    bullets.update()
    # 删除已经消失的子弹
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)

    check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen,ship, aliens, bullets)


def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
    """如果还没有达到限制，就发射一颗子弹"""
    # 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets
    if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
        new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
        bullets.add(new_bullet)

def create_fleet(ai_settings, screen,ship , aliens):
    """创建外星人群"""
    #创建一个外星人，并计算一行可以容纳多少个外星人
    #外星人间距为外星人宽度
    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):
            #创建第一个外星人并加入当前行
            create_alien(ai_settings, screen, aliens,
                         alien_number, row_number)


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 - 2 * alien_width
    number_aliens_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))
    return number_aliens_x

def create_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.width
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
    aliens.add(alien)

def get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):
    """计算屏幕可以容纳多少行外星人"""
    available_space_y = (ai_settings.screen_height -
                         (3 * alien_height) - ship_height)
    number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))
    return number_rows

def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
    """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)
            break

def change_fleet_direction(ai_setting, 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_setting.fleet_drop_speed
    ai_setting.fleet_direction *= -1

def update_aliens(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets):
    """检查是否有外星人位于屏幕边缘，并更新整群外星人的位置"""
    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, stats, screen, ship, aliens, bullets)
    """"检查是否到达地端"""
    check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship,
                         aliens, bullets)

def ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets):
    """响应被外星人撞到的飞船"""
    if stats.ships_left > 0:
        #将ships_left减1
        stats.ships_left -= 1
        #清空外星人列表和子弹列表
        aliens.empty()
        bullets.empty()
        #创建新的外星人
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        ship.center_ship()
        #暂停
        sleep(0.5)
    else:
        stats.game_active = False

def check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets):
    """检查是否有外星人到达"""
    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, stats, screen, ship, aliens, bullets)
            break

setting.py

class Settings():
    #用于存储该项目设置的所有的类
    def __init__(self):
        #初始化设置
        #屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230,230,230)
        #飞船设置
        self.ship_speed_factor = 1.5
        self.ship_limit = 1
        #子弹设置
        self.bullet_speed_factor = 1
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60,60,60)
        self.bullets_allowed = 3
        #外星人设置
        self.alien_speed_factor = 3
        self.fleet_drop_speed = 10
        #+1右移，-1左移
        self.fleet_direction = 1

ship.py

import pygame
class Ship():
    def __init__(self, ai_settings, screen):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings
        """加在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*"""
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom

        """在飞船的属性center中存储最小数值"""
        self.center = float(self.rect.centerx)

        """#移动标志"""
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def 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rect
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor
        #根据self.center更新rect对象
        self.rect.centerx = self.center
    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def center_ship(self):
        """让飞船在屏幕上居中"""
        self.center = self.screen_rect.centerx

三、实现效果