Pygame - Python游戲編程入門(2)

前言

　　前幾天我們做出了一個可控制的飛機，今天我們來做一些小改進，這是代碼的一些小改進，卻是我們小游戲的一大改進啊~(╯°口°)╯(┴—┴ 然后再引進另外一個主題，pygame.sprite，精靈模塊，那它究竟又有什么用呢？

 

正片開始~

　　1. 對主循環的優化

　　記得我們的上一個版本嗎？我們在主循環中不斷地繪制背景和飛機，這樣的做法其實很消耗cpu資源的，但在這種現象在我們的demo中並不明顯，這是為什么呢？我想主要原因應該是我們使用了update()函數（部分刷新，surface與surface之間變化的地方刷新）和我們畫面上控制的元素少，如果我們在一個surface上控制上百個球運動，然后主循環無限刷，想必一定會給cpu帶來很多不必要的負擔；這里為什么用“不必要”這個詞呢？是因為人眼幾乎不能分辨出70fps以上的畫面，那我們也就沒有必要把資源花在無休止地提高刷新率上了。

　　其實我們只需要新增兩條語句就達到目的了~

...
clock = pygame.time.Clock()
...
while True
    clock.tick(60)
...

pygame.time.Clock()幫我們創建一個記錄時間的對象；clock.tick(60)就是限制游戲最大幀率（framerate）為60，tick()函數要求出現在每一幀里，其實也就是主循環里。不過tick()函數僅僅是限制最大幀率，也就是說很可能由於游戲畫面太復雜或者機器性能不佳，幀率達不到參數值。不過即使是這樣，這個函數也幫上大忙了~

 

　　2. 關於精靈（pygame.sprite）模塊

　　究竟什么是精靈，這個問題比較泛，據說“精靈”這個詞源自於游戲加速的硬件設備，不過隨着硬件的升級，似乎現代計算機也不需要專門的加速硬件了。不過在游戲中我們通常認為它就是一個獨立的畫面元素，它擁有一些屬性和資源，可以和其它畫面元素進行交互。我對游戲編程不太了解，只能做這等表面的認識了... 囧rz。不過在pygame.sprite中，精靈是一個很容易理解的概念。我們可以簡單地把它理解為一個可以和畫面交互的圖片，而事實上精靈模塊也是一個輕量級（lightweight）的模塊，文檔自己也說它是“entirely optional”，所以說，即使你不用精靈模塊，也是沒有問題的。

　　那為什么還要說啊！？(╯°口°)╯(┴—┴ 那是因為精靈模塊也提供了相應的便利，主要體現在兩個方面：一個是可以同時控制多個運動的元素，另一個是可以幫我們實現精靈間的碰撞檢測。我舉個例子：一個可玩的2d射擊游戲，同一時間畫面上絕對不止一個敵人，不止一顆子彈，不止一個運動的物體；再想想我們之前寫的控制飛機的代碼，如何接收事件，如何不飛出窗口等等；如果所有代碼都用我們前面的方法實現，那我們需要管理的內容就會很多；如果能有一個模塊可以幫我們管理一類畫面元素，那不就方便很多嗎？ (°∀°)ﾉ

　　現在我們看一個例子：

 

# -*- coding = utf-8 -*-

import pygame
from pygame.locals import *
from sys import exit
from random import randint

SCREEN_WIDTH = 480
SCREEN_HEIGHT = 640

# Player類 -- 繼承自pygame.sprite.Sprite
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self, initial_position):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)     #※ 父構造函數
        self.image = pygame.Surface([10, 10])   #※ 精靈圖片Surface
        self.image.fill((0, 0, 0))
        self.rect = self.image.get_rect()       #※ 精靈圖片的大小
        self.rect.topleft = initial_position    #※ 精靈圖片的位置

        self.speed = 6
    
    def update(self):
        self.rect.left += self.speed
        if self.rect.left > SCREEN_WIDTH:            
            self.kill()

pygame.init()
clock = pygame.time.Clock()
screen = pygame.display.set_mode([SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT])

# 建立精靈組
group = pygame.sprite.Group()

while True:
    clock.tick(10)
    print(len(group.sprites()))
    
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            exit()

    # 繪制背景
    screen.fill((255,255,255))

    # 不斷往精靈組中添加精靈
    group.add(Player((randint(0, SCREEN_WIDTH), randint(0, SCREEN_HEIGHT))))
    
    # 將每個精靈更新后顯示在Screen上
    group.update()
    group.draw(screen)
    
    pygame.display.update()

 

　　運行程序，我們可以看到滿天繁星~

 

　　我們現在再來解釋一下程序：

　　其實程序主體就分為幾部分，繼承Sprite類編寫自己的類；建立精靈組；控制精靈組行為；繪制精靈組成員到screen上。

　　在類中，兩個主要屬性，self.image和self.rect；一個主要方法，self.update()，其實在Sprite類中，update函數是空的，我們重寫這個函數主要是方便當我們把精靈添加到組時，調用Group.update()會調用全體精靈的update()，這樣我們就方便控制全體精靈的行為了。我已經把代碼寫的很精練，相信大家都能看得懂。還有一點，當精靈“飛”出屏幕時，我們調用kill()函數，將其從組中移除，回收資源。

 

　　3. 將Hero封裝成類

　　哈哈，說了這么多，現在正式開始大業！改一改之前的代碼，將Hero封裝起來~

 

# -*- coding = utf-8 -*-
"""
@author: Will Wu
"""

import pygame                   # 導入pygame庫
from pygame.locals import *     # 導入pygame庫中的一些常量
from sys import exit            # 導入sys庫中的exit函數

# 玩家類
class Hero(pygame.sprite.Sprite):
    
    def __init__(self, hero_surface, hero_init_pos):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)            
        self.image = hero_surface
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.topleft = hero_init_pos
        self.speed = 6

    def move(self, offset):
        x = self.rect.left + offset[pygame.K_RIGHT] - offset[pygame.K_LEFT]
        y = self.rect.top + offset[pygame.K_DOWN] - offset[pygame.K_UP]
        if x < 0:
            self.rect.left = 0
        elif x > SCREEN_WIDTH - self.rect.width:
            self.rect.left = SCREEN_WIDTH - self.rect.width
        else:
            self.rect.left = x
            
        if y < 0:
            self.rect.top = 0
        elif y > SCREEN_HEIGHT - self.rect.height:
            self.rect.top = SCREEN_HEIGHT - self.rect.height
        else:
            self.rect.top = y

# 定義窗口的分辨率
SCREEN_WIDTH = 480
SCREEN_HEIGHT = 640

# 定義畫面幀率
FRAME_RATE = 60

# 定義動畫周期（幀數）
ANIMATE_CYCLE = 30

ticks = 0
clock = pygame.time.Clock()
offset = {pygame.K_LEFT:0, pygame.K_RIGHT:0, pygame.K_UP:0, pygame.K_DOWN:0}

          
# 初始化游戲
pygame.init()                   # 初始化pygame
screen = pygame.display.set_mode([SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT])     # 初始化窗口
pygame.display.set_caption('This is my first pygame-program')       # 設置窗口標題

# 載入背景圖
background = pygame.image.load('resources/image/background.png')

# 載入飛機圖片
shoot_img = pygame.image.load('resources/image/shoot.png')
# 用subsurface剪切讀入的圖片
hero_surface = []
hero_surface.append(shoot_img.subsurface(pygame.Rect(0, 99, 102, 126)))
hero_surface.append(shoot_img.subsurface(pygame.Rect(165, 360, 102, 126)))
hero_pos = [200, 500]

# 創建玩家
hero = Hero(hero_surface[0], hero_pos)


# 事件循環(main loop)
while True:

    # 控制游戲最大幀率
    clock.tick(FRAME_RATE)

    # 繪制背景
    screen.blit(background, (0, 0))

    # 改變飛機圖片制造動畫
    if ticks >= ANIMATE_CYCLE:
        ticks = 0
    hero.image = hero_surface[ticks//(ANIMATE_CYCLE//2)]

    # 繪制飛機
    screen.blit(hero.image, hero.rect)
    ticks += 1 # python已略去自增運算符

    # 更新屏幕
    pygame.display.update()                                         
    
    # 處理游戲退出
    # 從消息隊列中循環取
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            exit()

        # ※ Python中沒有switch-case 多用字典類型替代
        # 控制方向       
        if event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key in offset:
                offset[event.key] = hero.speed
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            if event.key in offset:
                offset[event.key] = 0

    # 移動飛機
    hero.move(offset)

 

有了前面sprite例子的講解，相信大家肯定可以看懂上面的代碼，我們不做過多解釋，因為原本的代碼並沒有太多邏輯上的變化，我們直奔下一環節！

 

　　4.  射！擊！子！彈！

　　對！飛機大戰沒有槍林彈雨怎么行，所以我們終於要加入子彈了！先想想子彈有什么屬性？每顆長得都一樣，每顆滑行的速度都一樣，但起始位置可能不一樣（飛機位置移動），但屏幕上那么多子彈，怎么管理得過來？所以我們還是用Sprite類解決問題~

　　

# -*- coding = utf-8 -*-
"""
@author: Will Wu
"""

...

# 子彈類
class Bullet(pygame.sprite.Sprite):

    def __init__(self, bullet_surface, bullet_init_pos):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)            
        self.image = bullet_surface
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.topleft = bullet_init_pos
        self.speed = 8

    # 控制子彈移動
    def update(self):
        self.rect.top -= self.speed
        if self.rect.top < -self.rect.height:
            self.kill()
            

# 玩家類
class Hero(pygame.sprite.Sprite):
    
    def __init__(self, hero_surface, hero_init_pos):
        ...

        # 子彈1的Group
        self.bullets1 = pygame.sprite.Group()

    # 控制射擊行為
    def single_shoot(self, bullet1_surface):
        bullet1 = Bullet(bullet1_surface, self.rect.midtop)
        self.bullets1.add(bullet1)
        #print("bullet's amount: %d" %len(self.bullets1.sprites()))

    ...

###########################################################################

...

# bullet1圖片
bullet1_surface = shoot_img.subsurface(pygame.Rect(1004, 987, 9, 21))
...


# 事件循環(main loop)
while True:

    ...

    # 射擊
    if ticks % 10 == 0:
        hero.single_shoot(bullet1_surface)
    # 控制子彈
    hero.bullets1.update()
    # 繪制子彈
    hero.bullets1.draw(screen)

    ...

※ “...”略去了部分代碼

　　其實新加入的代碼也很容易理解，只要你明白了例子中講解的內容，你就會覺得其實都是大同小異。這里講幾個點：第一是Hero類中沒有update函數而Bullet類中重寫了，這是因為，文檔中也說了，update是為了我們方便控制精靈行為的，而Hero的實例只有一個，所以重寫update似乎並沒有什么必要，而子彈因為有很多，所以我們重寫update，方便統一管理；第二個是我們在主循環中使用了ticks來控制射擊頻率，single_shoot()函數實際就是調用一次，就往子彈組中添加一個子彈精靈，為了避免子彈過於密集，我們需要限制發射子彈的頻率。

 

 

　　至此，我們飛機這一塊的內容基本完成啦~接下來就要制造敵人了！ (°∀°)ﾉ