Python 游戏库 Pygame 学习（基于外星人入侵项目）

Pygame，游戏开发  前言

此文说明
我做《Python编程：从入门到实践》_第1版_Eric Matthes 中的 外星人入侵项目 时感觉必须扩展学习 pygame，不然无法完全消化理解这个项目的逻辑。完整的 pygame 学习框架建议参考：http://c.biancheng.net/pygame.

参考文档

• Pygame 官网文档： https://www.pygame.org/docs/
  查看 Pygame 的知识
• Pygame 学习（C语言中文网）：http://c.biancheng.net/pygame/

为什么学

• 了解 Python 游戏开发库 pygame
• 掌握基本的图形编程能力
• 完成《Python编程：从入门到实践》中的外星人入侵项目

 关于 Pygame

Python Pygame 是一款专门为开发和设计 2D 电子游戏而生的软件包，是入门级游戏开发库。

它支 Windows、Linux、Mac OS 等操作系统，具有良好的跨平台性。Pygame 由 Pete Shinners 于 2000 年开发而成，是一款免费开源的的软件包。

Pygame 是在 SDL（Simple DirectMedia Layer，使用 C语言编写的多媒体开发库） 的基础上开发而成，它提供了诸多操作模块，比如图像模块（image）、声音模块（mixer）、输入/输出（鼠标、键盘、显示屏）模块等。相比于开发 3D 游戏而言，Pygame 更擅长开发 2D 游戏，比如于飞机大战、贪吃蛇、扫雷等游戏。

pygame.init()

pygame.init() 的作用是自动检测 Pygame 软件包是否正常可用。它会完成 Pygame 中所有模块的初始化操作，比如 display（显示模块）、font（字体模块）、mixer（声音控制模块）、cursors（光标控制模块）等。

 pygame.display

Pygame 使用 pygame.display 模块控制显示窗口和屏幕。

初始化（创建）要显示的窗口或屏幕：

pygame.display.set_mode（）
 # set_mode(size=(0, 0), flags=0, depth=0, display=0, vsync=0) -> Surface

set_mode（）函数将创建一个 Surface。传入的参数是对 Surface 的设置。
注意！！！调用这个函数会默认地初始化 pygame.display，也就是具有 pygame.display.init() 的作用。

 pygame.Surface

掌握 Pygame 的编程逻辑，首先要理解 Surface 对象的概念，它是 Pygame 中最重要的部分。

Surface 译为表面，图像。在 Pygame 中，可以把 surface 对象理解成一张“白纸”，通过这张纸可以做许多的事情，比如在纸上添加文字、填充颜色、添加图片以及绘制任意形状的图形。既然是“纸”就有规格尺寸，Pygame 允许您创建任意大小的纸。

创建 Surface

几种创建 Surface 对象的方法：

screen_surface = pygame.display.set_mode() # 创建的主窗口即 Surface
text_surface = pygame.font.Font.render()   # Pygame 无法直接在其他 Surface 上添加文字，当时可以创建一个 Surface，把文字渲染在此 Surface 上面
image_surface = pygame.image.load()        # 加载的图片即为一个 Surface
draw_surface = pygame.draw.rect()          # 绘制一个矩形作为 Surface

Surface 相关的方法

pygame.Surface.get_rect()
# get the rectangular area of the Surface

pygame.Surface.blit()
# draw one image onto another

 pygame.Rect Pygame 使用 Rect 对象来存储和操作矩形区域。一个矩形可以由左、顶、宽和高值的组合创建。也可以从已经是 Rect 的 python 对象或具有" Rect "属性的对象中创建 Rect。

rect = pygame.Rect(left,top,width,height)

 pygame.event 什么是 event

事件（Event）是 Pygame 的重要模块之一，它是构建整个游戏程序的核心，比如鼠标点击、键盘敲击、游戏窗口移动、调整窗口大小、触发特定的情节、退出游戏等等，这些都可以看做是“事件”，Pygame 会接受用户产生的各种操作（或事件），这些操作随时产生，并且操作量可大可小。

详细内容，参考：https://www.pygame.org/docs/ref/event.html

event 类型

Pygame 定义了一个专门用来处理事件的结构，即事件队列，队列遵循 “先到先处理” 的基本原则。通过事件队列，我们可以有序的、逐一的处理用户的操作（触发事件）。

事件类型用全大写字母的常量名表示，如 QUIT （用户按下窗口的关闭按钮）。

Pygame 制作游戏时，最常处理的两类事件是 鼠标事件 和 键盘事件。

外星人入侵 分类 事件类型 （event type） 描述 属性 (atttribute) QUIT 用户按下窗口的关闭按钮 noe 键盘 KEYDOWN 按下键盘上的键 unicode、key、mod KEYUP 松开键盘上的键 K_RIGHT 右箭头（注意！！！按下右箭头键是 KEYDOWM 和 K_RIGHT 同时发生） 鼠标 MOUSEMOTION 移动 MOUSEBUTTONDOWN 按下鼠标 MOUSEBUTTONUP 释放鼠标

if event.type == pygame.KEYDOWN:   # 判断事件类型
	if event.key == pygame.K_RIGHT:   # 判断判断 KEYDOWN 事件的属性
		ship.rect.centerx += 1    # 飞船向右移动 1 个像素

event 方法

pygame.event 模块提供了处理事件队列的常用方法（method），如下表：

方法 说明 pygame.event.get() 从事件队列中获取一个事件，并从队列中删除该事件

当我们使用 Pygame 处理事件时，逻辑一般都是相似的。首先是判断事件的类型，然后根据不同的事件操作，执行不同的游戏操作。因此这种情况非常适合使用 if ... else 语句，比如：

for event in pygame.event.get():
	if event.type == pygame.QUIT:
		sys.exit()

 pygame.sprite 精灵 和 碰撞检测

精灵（Sprite），在一个游戏程序中，精灵本质指的是一张张小尺寸的图片。

比如，游戏中的各种道具、人物、场景装饰，它们都可以看成一张张小的“精灵”图。因此，人物的移动可以看做是一系列小精灵图构成的序列（按帧组成的序列），如下图所示：

图示 动作逐帧分解图

如果将逐帧分解动作图，按照一定的频率播放，那么就形成了精灵动画，你将会看到雄鹰展翅高飞、人在策马奔腾、运动员奋力跳远。

游戏中的精灵之间可以进行交互，也称为碰撞，而碰撞检测，指的就是检测两个精灵之间是否发生了碰撞。

比如，在贪吃蛇游戏中蛇的头部是否与食物发生了碰撞，飞机大战游戏中子弹是否击中了外星人。当检测到碰撞发生后，接下来会触发某些事件，比如子弹击中外星人，外星人消失，玩家得分随之增加，并且在游戏屏幕上又出现一个外星人。

pygam.sprite 简介

官方简介
Sprite 模块包含基本的游戏对象类。该模块包含几个简单的类，可用于游戏中。有一个主要的 Sprite 类和几个包含 Sprite 的 Group 类。在使用pygame时，这些类的使用完全是可选的。这些类是相当轻量级的，只是为大多数游戏中通用的代码提供了一个开始。

Sprite 类的目的是作为游戏中不同类型对象的基础类。还有一个简单存储精灵的基类——Group。一个游戏可以创建新类型的 Group 类，对它们所包含的特别定制的 Sprite 实例进行操作。

基本的 Sprite 类可以把它所包含的 Sprite 画到 Surface 上。Group.draw() 方法要求每个 Sprite 有一个 Surface.image 属性和一个Surface.rect。Group.clear() 方法也需要这些属性，并且可以用来擦除所有带有背景的 Sprite。还有更高级的 Group： pygame.sprite.RenderUpdates() 和 pygame.sprite.OrderedUpdates() 。

最后，本模块包含几个碰撞函数。这些函数有助于找到 Groups 内的精灵，这些精灵的 Rectangel 边界相交。为了找到这些碰撞，要求精灵有一个 Surface.rect 属性。

这些组的设计是为了在移除和添加精灵时有较高的效率。它们还允许进行廉价的测试，看一个 Sprite 是否已经存在于一个组中。一个给定的精灵可以存在于任何数量的组中。一个游戏可以用一些组来控制物体的渲染，而用一组完全独立的组来控制交互或玩家的移动。与其向派生的 Sprite 类添加类型属性或 bools，不如考虑将 Sprite 放在有组织的 Group 中。这将允许在游戏的后期更容易查找。

Sprite 和 Groups 用 add() 和 remove() 方法管理它们的关系。这些方法可以接受一个或多个目标作为参数。这些类的默认初始化器也需要一个或一系列的目标作为初始参数。从一个组中重复添加和删除同一个精灵是安全的。

虽然可以设计不从 Sprite 和 AbstractGroup 类派生出来的 Sprite 和 Group 类，但强烈建议你在添加 Sprite 或 Group 类时扩展这些类。

Sprite 不是线程安全的。因此，如果使用线程，请自己锁定它们。

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直白简介
pygame.sprite 是一个处理精灵（sprite）的模块。通常会基于 pygame.sprite 中的基础类 Sprite 来创建子类，从而达到处理精灵的目的。

比如，创建一个继承 Sprite 的 Bullet 子类：

from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):   
# a class to manage bullets fired from ship.

pygame.sprite 模块里最基础的两个类是：pygame.sprite.Sprite 和 pygame.sprite.Group.

pygame.sprite 内置方法 方法 描述 pygame.sprite.groupcollide() 检测碰撞，如果碰撞则消失 pygame.sprite.Sprite

Sprite 是针对可见游戏对象的基础类，用于创建精灵。

pygame.sprite.Group Group 是一个容纳和管理多个精灵对象的容器类，它是一个封装了一个列表及针对此列表的一些列方法的容器。

Sprite 和 Group 一般结合使用，如下：

bullets = pygame.sprite.Group()   # 创建 bullets 精灵组
bullets.add(new_bullet)   # 向组内添加一个 new_bullet

Group 类相关的方法 以下总结一些做 外星人入侵 项目时用到的 Group 类相关的方法： 方法 描述 pygame.sprite.Group.draw(Surface) 将编组内的精灵图像显示（blit）在另一个图像上 pygame.sprite.Group.sprites() 返回该组包含所有精灵的列表

pygame.sprite.Group.draw(Surface)：
官方的解释是：blit the Sprite images.

这个方法将包含的精灵绘制到 另一个 Surface 上（即draw ()括号内传递的参数）。这使用了 Sprite 的 image 属性用于绘图，以及 Sprite 的 rect 属性用于确定绘制的位置。