《Python编程：从入门到实践》笔记。
本篇是Python小游戏《外星人入侵》的最后一篇。
1. 前言
本篇我们将结束Pygame小游戏《外星人入侵》的开发。在本篇中，我们将添加如下内容：
- 添加一个Play按钮，用于根据需要启动游戏以及在游戏结束后重启游戏；
- 使玩家能提高等级，并在提高等级时加快节奏；
- 添加一个记分系统
2. 添加Play按钮
首先为了通过点击Play按钮来开始游戏，需要在GameStats类的构造函数中将self.game_active设置为False。
2.1 Button类
为了添加Play按钮，我们需要先添加一个Button类。将这个类放在button.py模块中：
import pygameclass Button: def __init__(self, ai_settings, screen, msg): """初始化按钮属性""" self.screen = screen self.screen_rect = screen.get_rect() # 设置按钮尺寸和其他属性 self.width, self.height = 200, 50 # 解包，平行赋值 self.button_color = (0, 255, 0) 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 # 按钮的标签只需创建一次 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.center def 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)复制代码
pygame将字符串渲染为图像来处理文本，通过pygame.font的render()方法来渲染文字，它的第一个参数是要渲染的字符串，第二个是抗锯齿设定（打游戏的老铁应该对这个词很熟悉~~），第三个是字体颜色，第四个是背景颜色，第四个参数如果不设定，将以透明背景的方式渲染文本。最后通过draw_button()方法在窗体中绘制Play按钮。
2.2 修改alien_invasion.py
在主程序中实例化一个Play按钮，并添加它的响应事件，以及将其画出。
-- snip --from button import Button-- snip --def run_game(): -- snip -- pygame.display.set_caption("Alien Invasion") # 创建Play按钮 play_button = Button(ai_settings, screen, "Play") -- snip -- # 开始游戏的主循环 while True: # 增加了参数，为按钮添加响应事件 gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens) -- snip -- # 增加了参数，在窗体中画出按钮 gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button)run_game()复制代码 注意，不光新增了实例化按钮的代码，还修改了update_screen()和check_events()函数。
2.3 修改game_functions.py
修改update_screen()函数：在窗体中画出Play按钮
# 增加了参数，记得修改主程序def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button): -- snip -- # 如果游戏没启动，则显示Play按钮 if not stats.game_active: play_button.draw_button() # 让最近绘制的屏幕可见 pygame.display.flip()复制代码
修改check_events()函数：为Play按钮添加响应事件
# 增加了参数，记得修改主程序def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens): for event in pygame.event.get(): -- snip -- elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN: mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos() check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)复制代码
pygame.MOUSEBUTTONDOWN表示鼠标按下事件；通过pygame.mouse的get_pos()来获得鼠标点击处的坐标；最后，通过check_play_button()函数来响应鼠标点击事件，该函数的内容如下：
新增check_play_button()函数：处理鼠标点击事件
def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen, ship, aliens, bullets): """在玩家单机Play按钮时开始新游戏""" if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y) and not stats.game_active: # 隐藏光标 pygame.mouse.set_visible(False) # 重置游戏统计信息 stats.reset_stats() stats.game_active = True # 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()复制代码
通过play_button.rect的collidepoint()方法来确定鼠标是否点击到了button，如果点击到了，并且当前游戏是“非启动”状态，则启动或者重置游戏；
如果不对stats.game_active进行确认，则在游戏中，即使Play按钮消失了，鼠标点击它原来所在的地方，也会重置游戏。
在游戏中，为了避免光标的影响，游戏时我们通过pygame.mouse的set_visible()方法将其隐藏；游戏结束时，重新显示光标，为此，需要修改ship_hit()函数：
def ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets): -- snip -- else: -- snip -- pygame.mouse.set_visible(True)复制代码
最后，程序的效果如下：
3. 游戏提速
每当消灭一批舰队后，我们就为游戏里的元素提个速，为此，需要修改settings.py和game_functions.py模块。
3.1 修改settings.py
添加一个提速倍率参数，并增加两个方法：
class Settings: def __init__(self): -- snip -- # 以什么样的速度提节奏 self.speedup_scale = 1.1 # 前面有四个属性放到了该方法中 self.initialize_dynamic_settings() def initialize_dynamic_settings(self): """初始化随游戏进行而变化的设置""" self.ship_speed_factor = 1.5 self.bullet_speed_factor = 3 self.alien_speed_factor = 1 # 外星舰队方向标志：1向右，-1向左 self.fleet_direction = 1 def increase_speed(self): """提高速度""" self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale复制代码
我们将需要修改的四个参数放到了initialize_dynamic_settings()方法中，increase_speed()方法用于动态改变游戏参数。
3.2 修改game_functions.py
每消灭一批外星舰队，就对游戏提速，需要修改check_bullet_alien_collisions()函数：
def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets): -- snip -- if len(aliens) == 0: -- snip -- ai_settings.increase_speed() -- snip --复制代码
当重新开始游戏时，需要将这些被修改了的参数改回默认值，为此，需要修改check_play_button()函数：
def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen, ship, aliens, bullets): if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y) and not stats.game_active: # 重置游戏设置 ai_settings.initialize_dynamic_settings() -- snip --复制代码
4. 记分板
下面我们将实现一个记分系统，实时跟踪玩家的得分，并显示最高得分，当前等级和余下的飞船数。首先，我们需要创建一个Scoreboard类。
4.1 新增scoreboard.py
新增一个Scoreboard类，用作屏幕中的记分板，它的屏幕正中央上方部分是最高分数，屏幕右边是当前分数和等级，左上角是剩余的飞船数量，飞船数量用图片表示，因此，我们还要将Ship类更改为从Sprite继承。
import pygamefrom pygame.sprite import Groupfrom ship import Shipclass Scoreboard: """显示得分信息的类""" def __init__(self, ai_settings, screen, stats): """初始化显示得分涉及的属性""" self.screen = screen self.screen_rect = screen.get_rect() self.ai_settings = ai_settings self.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) # 生成当前得分、最高得分、当前等级和当前剩余的飞船数 self.prep_score() self.prep_high_score() self.prep_level() self.prep_ships() def prep_score(self): """将得分转换为图片""" rounded_score = round(self.stats.score, -1) # 在得分中插入逗号 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 - 20 self.score_rect.top = 20 def prep_high_score(self): """将最高得分转化为图像""" high_score = 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) # 将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.centerx self.high_score_rect.top = self.score_rect.top def prep_level(self): """将等级转化为图像""" 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.right self.level_rect.top = self.score_rect.bottom + 10 def 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.width ship.rect.y = 10 self.ships.add(ship) def show_score(self): """在屏幕上显示得分板""" 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)复制代码 4.2 修改settings.py
设置外星人的分数，外星人分数增长的速度：
class Settings: def __init__(self): -- snip -- # 外星人点数的提高速度 self.score_scale = 1.5 self.initialize_dynamic_settings() def initialize_dynamic_settings(self): -- snip -- # 记分, 每一个外星人的分数 self.alien_points = 50 def increase_speed(self): -- snip -- # 动态增加每个外星人的分数 self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)复制代码
4.3 修改game_stats.py
在GameStats中设置一个用于记录最高分的属性，也正因此，应该将它放在构造函数中，它只会变大，在没有重新运行游戏前，它不会被重置为0；在reset_stats()方法中，初始化score和level两个属性，这两个属性每点一次Play按钮都会被重置。对于level这个属性，每消灭一批舰队，level就加1.
class GameStats: def __init__(self, ai_settings): -- snip -- # 在任何情况下都不应重置最高得分 self.high_score = 0 def reset_stats(self): -- snip -- self.score = 0 self.level = 1复制代码
4.4 修改主程序alien_invasion.py
-- snip --from scoreboard import Scoreboarddef run_game(): -- snip -- # 创建计分板 score = Scoreboard(ai_settings, screen, stats) # 开始游戏的主循环 while True: # 添加score参数 gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens, score) if stats.game_active: ship.update() # 添加score参数 gf.update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score) # 添加score参数 gf.update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score) # 添加score参数 gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button, score)复制代码
从上面的注释可以看出，我们生成了一个计分板的实例score；game_functions.py中的四个函数都要添加score参数，换句话说，这四个函数都要修改，下面我们逐一修改这四个函数。
4.5 修改game_functions.py
4.5.1 修改参数
有几个函数只需要在参数列表中增加score参数：
# 增加score参数def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens, score): for event in pygame.event.get(): -- snip -- elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN: mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos() # 增加score参数, 该函数有所改动 check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, score)# 增加score参数def update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score): -- snip -- # 增加score参数，该函数有所改动 check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score)# 增加score参数def update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score): -- snip -- if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens): # 增加score参数，该函数有所改动 ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score) # 增加score参数，该函数有所改动 check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)# 增加score参数，该函数有所改动def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button, score): -- snip -- aliens.draw(screen) # 在if语句前面添加绘制计分板的代码 # 显示得分 score.show_score() if not stats.game_active: play_button.draw_button() -- snip --复制代码
接下来是改动较多的函数。
4.5.2 修改check_play_button()函数
# 添加了score参数def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, score): """在玩家单机Play按钮时开始新游戏""" if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y) and not stats.game_active: -- snip -- stats.game_active = True # 这一句不是新增的 # 以下四行是新增的 score.prep_score() score.prep_high_score() score.prep_level() score.prep_ships() # 清空外星人列表和子弹列表 -- snip --复制代码
首先参数列表添加了score参数，if判断中还添加了四行生成计分板的代码。之所以这里要添加这四行代码，其实是为了当你重新开始（也就是第二次及以后点击Play按钮）游戏时，计分板能正确显示。
当第一运行游戏时，没有这四行也能正确显示计分板。但是从第二次点击Play开始，如果没有这四行，游戏的各个参数虽然更新了（通过check_play_button()中的各种重置函数得到了更新），可这些更新还没有让记分板中这四个参数的图像得到重新绘制，即属性的更新没有自动触发score的这四个函数。所以显示会不正确，因此必须在这里添加这四行代码。
4.5.3 修改update_screen()函数
# 增加了score参数def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button, score): -- snip -- # 增加显示得分的代码 score.show_score() if not stats.game_active: -- snip --复制代码
4.5.4 修改update_bullets()和update_aliens()函数
这俩函数只是增加参数而已。
# 增加了score参数def update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score): -- snip -- # 增加了score参数, 函数有改动 check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score)# 增加了score参数def update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score): -- snip -- # 检测外星人和飞船之间的碰撞 if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens): # 增加了score参数, 函数有改动 ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score) # 增加了score参数 check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)复制代码
check_aliens_bottom()内也变化也不大，该函数的变化不再以代码的形式单独列出：
该函数增加了一个score参数，它内部调用了ship_hit()函数，为这个调用也增加score参数。这就是全部变化。
4.5.5 修改check_bullet_alien_collisions()函数
# 增加了score参数def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score): collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True) if collisions: for aliens in collisions.values(): stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens) # 其实这里可以将其放到for循环之外，应为并不能立刻就呈现分数变化 # 要等到主程序中的update_screen()中才能呈现 score.prep_score() # 该函数是新增的 check_high_score(stats, score) if len(aliens) == 0: # 删除现有的子弹并创建新的舰队 bullets.empty() ai_settings.increase_speed() # 提高等级 stats.level += 1 score.prep_level() create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)复制代码
首先我们增加了一个判断语句，用于根据消灭的外星人来增加分数，由于有可能一颗子弹打到多个外星人但只算了一个外星人的分数，所有用循环来确保消灭掉的每一个外星人都得到了统计。collisions是一个字典，这里子弹是键，该子弹消灭的外星人对象为值（是个列表）。
我们还新增了一个更新最高积分的函数check_high_score()，它的代码如下：
def check_high_score(stats, score): """检查是否诞生了新的最高得分""" if stats.score > stats.high_score: stats.high_score = stats.score score.prep_high_score()复制代码
第二个if中，添加了增加等级的语句，紧跟着的是重新在计分板中绘制等级图像。
4.5.6 修改ship_hit()和check_aliens_bottom()函数
# 增加了score参数def ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score): if stats.ships_left > 0: stats.ships_left -= 1 # 更新记分牌 score.prep_ships() # 清空外星人列表和子弹列表 -- snip --复制代码
4.6 最后运行效果
至此所有的添加都已经结束，下图是游戏的最终效果：
5. 小结
Python小游戏告一段落，一共三篇文章。本文中讲述了：
- 如何创建用于开始新游戏的
Play按钮； - 如何检测鼠标点击事件；
- 如何在游戏处于活动状态时隐藏光标；
- 如何随游戏的进行调整节奏；
- 如何实现记分系统；
- 以及如何以文本和非文本方式显示信息。
后三篇文章将是使用Python来进行数据统计分析、绘图等内容。
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