外星人入侵

蟒蛇书源代码下载：图灵社区随书下载

最近开始系统学习python基础，主要目的是为了接触数据挖掘以及数据可视化分析。通过跟着书做一些项目来巩固基础，并明确了解大致项目制作流程。下面从准备工作开始记录，首先该项目是通过SublimeText+pygame制作，准备完成即开始代码部分。

安装pygame

通过pip模块来下载并安装python包在终端输入下列命令：

python -m pip install --user pygame

正确安装完成如下图所示：

常见问题：

WARNING: You are using pip version 20.2.2; however, version 20.3.3 is available.
You should consider upgrading via the ‘-----\python.exe -m pip install --upgrade pip’ command.
即根据错误报告可以知道原因出在pip版本问题，按照所给命令更新即可，更新完重新输入pygame命令安装。

python.exe -m pip install --upgrade pip

代码操作

实际项目上手操作呢，也如书上所说，跟着书本做项目可以了解到游戏开发的制定，以及使用pygame编写的游戏的基本结构；如何设置背景色，以及如何设置存储在独立的类中，方便调整；如何在屏幕上绘制图像，以及如何让玩家控制游戏元素的移动；创建自动移动的元素，如在屏幕中向上飞行的子弹，以及删除不需要的对象；如何定期重构项目，为后续开发提供开发便利等等。但还是需要有自己的思考，要习惯提出问题，提出问题解决问题才是自我提高的过程呀！

项目目录

图片资源放在images里面，其他.py文件跟images处于同一级目录中。

AlienInvasion 类：(包括操作飞船子弹、响应按键等操作)

import sys
import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
from bullet import Bullet
from alien import Alien
from time import sleep
from game_status import GameStatus
from button import Button
from scoreboard import Scoreboard

class AlienInvasion:
	""" 管理游戏资源和行为的类 """
	def __init__(self):
		""" 初始化游戏并创建游戏资源 """
		pygame.init()
		self.settings = Settings()

		self.screen = pygame.display.set_mode((
			self.settings.screen_width,self.settings.screen_height))
		pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

		# 创建一个统计游戏信息的实例
		self.status = GameStatus(self)

		# 创建记分牌
		self.scoreboard = Scoreboard(self)

		self.ship = Ship(self)
		self.bullets = pygame.sprite.Group()
		self.aliens = pygame.sprite.Group()

		self._create_fleet()

		# 创建play按钮
		self.play_button = Button(self,"Play")

		# 设置背景色
		self.bg_color = (230,230,230)


	def run_game(self):
		""" 开始游戏主循环 """
		while True:
			self._check_events()

			if self.status.game_active:
				self.ship.update()
				self._update_bullets()
				self._update_aliens()

			self._update_screen()
			
	def _check_events(self):
		# 监视键盘和鼠标事件
		for event in pygame.event.get():
			if event.type == pygame.QUIT:
				sys.exit()
			elif event.type == pygame.KEYDOWN:
				self._check_keydown_events(event)
			elif event.type == pygame.KEYUP:
				self._check_keyup_events(event)
			elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
				mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
				self._check_play_button(mouse_pos)

	def _check_keydown_events(self,event):
		""" 响应按键 """
		if event.key == pygame.K_RIGHT:
			# 允许持续向右移动飞船
			self.ship.moving_right = True
		elif event.key == pygame.K_LEFT:
			# 允许持续向左移动
			self.ship.moving_left = True
		elif event.key == pygame.K_SPACE:
			self._fire_bullet()
		elif event.key == pygame.K_q:
			sys.exit()
	def _check_keyup_events(self,event):
		""" 响应松开 """
		if event.key == pygame.K_RIGHT:
			self.ship.moving_right = False
		elif event.key == pygame.K_LEFT:
			self.ship.moving_left = False	

	def _update_screen(self):
		# 每次循环时都重新绘制屏幕
		self.screen.fill(self.settings.bg_color)		
		self.ship.blitme()
		for bullet in self.bullets.sprites():
			bullet.draw_bullet()
		self.aliens.draw(self.screen)
		self.scoreboard.show_score()

		# 如果游戏不处于活动状态则绘制play按钮
		if not self.status.game_active:
			self.play_button.draw_button()
		# 让最近绘制的屏幕可见
		pygame.display.flip()

	def _fire_bullet(self):
		""" 创建一颗子弹，并将其加入编组bullets中 """
		if len(self.bullets) < self.settings.bullet_allowed:
			new_bullet = Bullet(self)
			self.bullets.add(new_bullet)

	def _update_bullets(self):
		""" 更新子弹的位置并删除消失的子弹 """
		# 更新子弹的位置
		self.bullets.update()
		# 删除消失的子弹
		for bullet in self.bullets.copy():
			if bullet.rect.bottom <= 0:
				self.bullets.remove(bullet)
		self._check_bullet_alien_collisions()
		
	def _check_bullet_alien_collisions(self):
		""" 响应子弹和外星人碰撞 """
		# 删除发生碰撞的子弹和外星人
		# 检查是否有子弹击中了外星人
		# 如果击中则删除相应的子弹和外星人
		collisions = pygame.sprite.groupcollide(self.bullets,self.aliens,True,True)

		if collisions:
			for aliens in collisions.values():
				self.status.score += self.settings.alien_points * len(aliens)
			self.scoreboard.prep_score()
			self.scoreboard.check_high_score()

		if not self.aliens:
			# 删除现有的子弹并新建一群外星人
			self.bullets.empty()
			self._create_fleet()
			self.settings.increase_speed()

			# 提高等级
			self.status.level += 1
			self.scoreboard.prep_level()

	def _create_fleet(self):
		""" 创建外星人群 """
		# 创建一个外星人并计算一行可以容纳多少外星人
		# 外星人的间距为外星人的宽度
		alien = Alien(self)
		alien_height,alien_width = alien.rect.size
		available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
		number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)
		# 计算屏幕可以容纳多少行外星人
		ship_height = self.ship.rect.height 
		available_space_y = (self.settings.screen_height - 
							(3*alien_height) - ship_height)
		number_rows = available_space_y // (2 * alien_width)

		# 创建外星人群
		for row_number in range(number_rows):
			for alien_number in range(number_aliens_x):
				self._create_alien(alien_number,row_number)

	def _create_alien(self,alien_number,row_number):
		""" 创建一个外星人并将其放在当前行 """
		# 创建一个外星人并将其加入到当前行
		alien = Alien(self)
		alien_height,alien_width = alien.rect.size
		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
		self.aliens.add(alien)

	def _update_aliens(self):
		""" 更新外星人群中所有的位置 """
		self._check_fleet_edges()
		self.aliens.update()
		# 检测外星人是否撞到飞船
		if pygame.sprite.spritecollideany(self.ship,self.aliens):
			self._ship_hit()
		# 检查是否有外星人到达屏幕底端

	def _check_fleet_edges(self):
		""" 有外星人到达边缘时采取响应的措施 """
		for alien in self.aliens.sprites():
			if alien.check_edges():
				self._change_fleet_direction()
				break

	def _change_fleet_direction(self):
		""" 将整体的外星人下移，并改变他们的方向 """
		for alien in self.aliens.sprites():
			alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
		self.settings.fleet_direction *= -1

	def _ship_hit(self):
		""" 响应飞船被外星人撞到 """
		if self.status.ships_left > 0:
			# 将ships_left 减 1
			self.status.ships_left -= 1
			self.scoreboard.prep_ships()
			# 清除余下的外星人和子弹
			self.aliens.empty()
			self.bullets.empty()
			# 创建一群新的外星人 并将飞船放到屏幕底端的中央
			self._create_fleet()
			self.ship.center_ship()

			# 暂停
			sleep(0.5)
		else:
			self.status.game_active = False
			pygame.mouse.set_visible(True)

	def _check_aliens_bottom(self):
		""" 检查是否有外星人到达了屏幕底端 """
		screen_rect = self.screen.get_rect()
		for alien in self.aliens.sprites():
			if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
				# 跟飞船被撞一个处理方法
				self._ship_hit()
				break

	def _check_play_button(self,mouse_pos):
		""" 在玩家单击play按钮时开始新游戏 """
		button_clicked = self.play_button.rect.collidepoint(mouse_pos)
		if button_clicked and not self.status.game_active:
			# 重置游戏信息
			self.status.game_active = True
			self.scoreboard.prep_score()
			self.scoreboard.prep_level()
			self.scoreboard.prep_ships()
			pygame.mouse.set_visible(False)
			self.settings.initialize_dynamic_settings()

			# 清除余下的外星人和子弹
			self.aliens.empty()
			self.bullets.empty()

			# 创建一群新的外星人并让飞船居中
			self._create_fleet()
			self.ship.center_ship()



if __name__ == '__main__':
	# 创建游戏实例并运行游戏
	ai = AlienInvasion()
	ai.run_game()
	

Ship类：(包括绘制飞船、初始化飞船位置等)

import pygame
from settings import Settings
from pygame.sprite import Sprite

class Ship(Sprite):
	"""管理飞船的类"""
	def __init__(self,ai_game):
		""" 初始化飞船并设置其初始位置 """
		super().__init__()
		self.screen = ai_game.screen
		self.settings = ai_game.settings
		self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

		# 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()

		# 对于每搜飞船都在屏幕底部中央
		self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

		# 存储属性x的小数
		self.x = float(self.rect.x)

		# 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 """
		if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
			self.x += self.settings.ship_speed
		if self.moving_left and self.rect.left > 0:
			self.x -= self.settings.ship_speed
		# 根据self.x 更新rect对象
		self.rect.x = self.x

	def blitme(self):
		""" 在指定位置绘制飞船 """
		self.screen.blit(self.image,self.rect)

	def center_ship(self):
		""" 让飞船在屏幕低端居中 """
		self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
		self.x = float(self.rect.x)
		

Alien类：(包括防止外星人跑出界面、更新外星人位置等)

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Alien(Sprite):
	""" 表示单个外星人 """
	def __init__(self, ai_game):
		super().__init__()
		self.screen = ai_game.screen
		self.settings = ai_game.settings
		# 加载外星人图片 并设置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

		# 存储外星人的精确水平位置
		self.x = float(self.rect.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 or self.rect.left <= 0:
			return True

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

Bullet类：（包括绘制子弹以及更新子弹位置）

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
	""" 管理飞船所有发射的子弹的类 """
	def __init__(self, ai_game):
		""" 在飞船当前位置创建一个子弹对象 """
		super().__init__()
		self.screen = ai_game.screen
		self.settings = ai_game.settings
		self.color = self.settings.bullet_color

		# 在（0，0）处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,self.settings.bullet_width,self.settings.bullet_height)
		self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop

		# 存储小数表示的子弹的位置
		self.y = float(self.rect.y)	
	def update(self):
		""" 向上移动子弹 """	
		# 更新表示子弹位置的小数值
		self.y -= self.settings.bullet_speed
		# 更新表示子弹rect的位置
		self.rect.y = self.y

	def draw_bullet(self):
		""" 在屏幕上绘制子弹 """
		pygame.draw.rect(self.screen,self.color,self.rect)
		

Button类：（绘制按钮以及设置按钮位置等）

import pygame.font

class Button:

	def __init__(self,ai_game,msg):
		""" 初始化按钮的属性 """
		self.screen = ai_game.screen
		self.screen_rect = self.screen.get_rect()

		# 设置按钮的尺寸和其他属性
		self.width,self.height = 200,50
		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

		# 按钮标签只创建一次
		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)
		

Scoreborad类：（包括绘制得分和剩余飞船数等）

import pygame.font
from pygame.sprite import Group
from ship import Ship

class Scoreboard:
	""" 显示得分信息的类 """
	def __init__(self,ai_game):
		""" 初始化显示得分涉及的属性 """
		self.ai_game = ai_game
		self.screen = ai_game.screen
		self.screen_rect = self.screen.get_rect()
		self.settings = ai_game.settings
		self.status = ai_game.status

		# 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)

		# 准备初始得分图像
		self.prep_score()
		self.prep_high_score()
		self.prep_level()
		self.prep_ships()

	def prep_score(self):
		""" 得分转换为一副渲染的图像 """
		rounded_score = round(self.status.score,-1)
		score_str = "{:,}".format(rounded_score)
		self.score_image = self.font.render(score_str,True,self.text_color,self.settings.bg_color)

		# 在屏幕右上角显示得分
		self.score_rect = self.score_image.get_rect()
		self.score_rect.right = self.screen_rect.right
		self.score_rect.top = self.screen_rect.top

	def prep_high_score(self):
		""" 将最高得分转换为渲染的图像 """
		high_score = round(self.status.high_score,-1)
		high_score_str = "{:,}".format(high_score)
		self.high_score_image = self.font.render(high_score_str,True,self.text_color,self.settings.bg_color)

		# 将最高分放在屏幕中央
		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 show_score(self):
		""" 在屏幕上显示得分 """    
		self.screen.blit(self.score_image,self.screen_rect)
		self.screen.blit(self.high_score_image,self.high_score_rect)
		self.screen.blit(self.level_image,self.level_rect)
		self.ships.draw(self.screen)

	def check_high_score(self):
		""" 检查是否诞生新的最高分 """
		if self.status.score > self.status.high_score:
			self.status.high_score = self.status.score
			self.prep_high_score()

	def prep_level(self):
		""" 将等级转换为渲染的图像 """
		level_str = str(self.status.level)
		self.level_image = self.font.render(level_str,True,self.text_color,self.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):
		""" 显示还余下多少搜飞船 """
		self.ships = Group()
		for ship_number in range(self.status.ships_left):
			ship = Ship(self.ai_game)
			ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.width
			ship.rect.y = 10
			self.ships.add(ship)
			

GameStatus类：（包括初始化分数游戏等级等）

class GameStatus:
	""" 跟踪游戏的统计信息 """
	def __init__(self,ai_game):
		""" 初始化统计信息 """
		self.settings = ai_game.settings
		self.reset_status()

		# 任何情况下都不重置最高分
		self.high_score = 0
		# 游戏刚启动时处于非活动状态
		self.game_active = False

	def reset_status(self):
		""" 初始化在游戏运行期间可能变化的统计信息 """
		self.ships_left = self.settings.ship_limit
		self.score = 0
		self.level = 1
		

Settings类：（包括初始化飞船子弹外星人的速度以及提高速度等）

class Settings():
	"""存储游戏中所有设置的类"""
	def __init__(self):
		""" 初始化游戏设置 """
		# 屏幕设置
		self.screen_width = 1200
		self.screen_height = 800
		self.bg_color = (230,230,230)
		
		# 飞船设置
		self.ship_limit = 3

		# 子弹设置
		self.bullet_width = 3
		self.bullet_height = 15
		self.bullet_color = (160,160,60)
		self.bullet_allowed = 5

		# 外星人设置
		self.fleet_drop_speed = 10

		# 加快游戏节奏的速度
		self.speedup_scale = 1.1
		self.initialize_dynamic_settings()

		# 计分
		self.alien_points = 50

		# 外星人分数的提高速度
		self.score_scale = 1.5

	def initialize_dynamic_settings(self):
		""" 初始化随游戏进行而变化的设置 """
		self.ship_speed = 1.5
		self.bullet_speed = 3.0
		self.alien_speed = 1.0
		# fleet_direction 为 1表示向右移动 为-1表示向左移动
		self.fleet_direction = 1

	def increase_speed(self):
		""" 提高速度设置 """
		self.ship_speed *= self.speedup_scale
		self.bullet_speed *= self.speedup_scale
		self.alien_speed *= self.speedup_scale
		self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)