【python游戏编程之旅】第七篇---pygame中的冲突检测技术

本系列博客介绍以python+pygame库进行小游戏的开发。有写的不对之处还望各位海涵。

上一个博客我们一起学习了pygame中的Sprite模块和如何加载动画：http://www.cnblogs.com/msxh/p/5013555.html

这次我们来一起学习pygame中的冲突检测技术。

pygame支持非常多的冲突检测技术，我们来一一的看一下他们是如何使用的：

一、精灵与精灵之间的冲突检测

1.两个精灵之间的矩形检测

在只有两个精灵的时候我们可以使用pygame.sprite.collide_rect()函数来进行一对一的冲突检测。这个函数需要传递2个参数，并且每个参数都是需要继承自pygame.sprite.Sprite。

举个例子：

spirte_1 = MySprite("sprite_1.png",200,200,1)
sprite_2 = MySprite("sprite_2.png",50,50,1)
result = pygame.sprite.collide_rect(sprite_1,sprite_2)
if result:
    print "Collision occurred"

MySprite使我们上个博客中创建的类，他继承自sprite。

Hint：这个函数还有一个非常有用的变体：pygame.sprite.collide_rect_ratio()。这个函数需要一个额外的浮点类型的参数。这个参数用来指定检测矩形的百分比。

有的时候我们希望冲突检测更精准一些的话，就可以收缩检测的区域，让矩形更小一些，就是通过这个参数控制的。使用方法如下：

result = pygame.sprite.collide_rect_ratio( 0.5 )(sprite_1,sprite_2)

2.两个精灵之间的圆检测

矩形冲突检测并不适用于所有形状的精灵，因此pygame中还有个圆形冲突检测。pygame.sprite.collide_circle()，这个函数是基于每个精灵的半径值来进行检测的。

你可以自己指定半径，或者让函数自己计算半径。

result = pygame.sprite.collide_circle(sprite_1,sprite_2)
if result:
    print "Collision occurred"

这个函数也有一个变体：pygame.sprite.collide_circle_ratio()。函数的功能和用法和上面的pygame.sprite.collide_rect_ratio()是类似的。

3.两个精灵之间的像素遮罩检测

如果矩形检测和圆形检测都不能满足我们的需求怎么办？别担心，pygame还为我们提供了一个更加精确的检测：pygame.sprite.collide_mask()。

这个函数接收两个精灵作为参数，返回值是一个bool变量。

if pygame.sprite.collide_mask(sprite_1,sprite_2):
    print ("Collision occurred")

4.精灵和组之间的矩形冲突检测

pygame.sprite.spritecollide(sprite,sprite_group,bool)。调用这个函数的时候，一个组中的所有精灵都会逐个地对另外一个单个精灵进行冲突检测，发生冲突的精灵会作为一个列表返回。

这个函数的第一个参数就是单个精灵，第二个参数是精灵组，第三个参数是一个bool值，最后这个参数起了很大的作用。当为True的时候，会删除组中所有冲突的精灵，False的时候不会删除冲突的精灵

list_collide = pygame.sprite.spritecollide(sprite,sprite_group,False);

另外这个函数也有一个变体：pygame.sprite.spritecollideany()。这个函数在判断精灵组和单个精灵冲突的时候，会返回一个bool值。

5.精灵组之间的矩形冲突检测

pygame.sprite.groupcollide()。利用这个函数可以检测两个组之间的冲突，他返回一个字典。（键-值对）

好了大概常用的几种冲突检测函数我们已经了解完了，下面我们做一个小小的实例实际运用一下上面学到的知识。

二、冲突检测实例---吃苹果小游戏

先看一下效果图：

游戏开始会在屏幕上随机生成一些苹果，玩家通过上下左右方向键来控制人物去吃苹果。

吃到一个苹果，能量条就会增长一些，直到吃完所有的苹果，游戏结束。

【源代码+素材下载地址】

网盘下载地址：http://yunpan.cn/c3SttjmY2yYPk  访问密码 4a7b

github地址：https://github.com/XINCGer/Eat-apple-Game

1.模块化编程

这个游戏会使用到我们上个博客创建的MySprite类，为了让这个类变的更具有可重用性，我们将它做成一个模块。

只要将类的实现代码放进一个单独的py，然后在使用的时候引入他就可以了。比如我们将这个单独的py取名为：MyLibrary.py

import MyLibrary

这样在使用这个模块里面的函数和类的时候我们只需要这样做：MyLibrary.fun()。但是这样看起来也不是很方便的说，因此我们使用import的变体：

from MyLibrary import *
#将文件中的所有内容引入

2.高级行走动画

通过效果图，我们可以看到程序里面用到了高级的行走动画，人物一共有上下左右四个方向的行走动画。

实际上这个精灵序列图里面一共有8个方向的行走动画，为了简便，我们只是使用了其中的四方向，如图：

通过行的数目就可以来方便的区分，动画是向左走还是向右走的。现在说起来可能有点比较难以理解，看完下面的代码就比较好理解了。我们还为Mysprite这个类增加了一个velocity属性，以便精灵可以根据其方向来移动。

class MySprite(pygame.sprite.Sprite):
    
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.master_image = None
        self.frame = 0
        self.old_frame = -1
        self.frame_width = 1
        self.frame_height = 1
        self.first_frame = 0
        self.last_frame = 0
        self.columns = 1
        self.last_time = 0
        self.direction = 0
        #新增了velocity属性，他是一个point
        self.velocity = Point(0.0,0.0)     

当按UP键的时候，将方向设置为0（向上），按DOWN键的时候，将方向设置为4（向下），按LEFT键，将方向设置为6（向左），按RIGHT键，将方向设置为2（向右）

if keys[K_ESCAPE]: sys.exit()
    elif keys[K_UP] or keys[K_w]:
        player.direction = 0
        player_moving = True
    elif keys[K_RIGHT] or keys[K_d]:
        player.direction = 2
        player_moving = True
    elif keys[K_DOWN] or keys[K_s]:
        player.direction = 4
        player_moving = True
    elif keys[K_LEFT] or keys[K_a]:
        player.direction = 6
        player_moving = True

这个方向就是我们之前说的用来决定使用动画帧的范围方法。并且还有一个player_moving变量，在按键按下的时候将它置为True，也就是按键按下的时候才会有行走动画，否则人物将会是静止的。

3.判断人物与苹果的冲突

为了获得更精准的冲突，我们组合使用了不同的冲突函数。

首先用pygame.sprite.spritecollideany来判断玩家是否与任意的苹果产生了碰撞，如果产生碰撞，则再使用pygame.sprite.collide_circle_ratio缩小检测范围做一次检测，

看看到底是哪个苹果和人物产生了冲突，然后将产生碰撞的果实从精灵组中移除（remove）。

#检测玩家是否与食物冲突，是否吃到果实
        attacker = None
        attacker = pygame.sprite.spritecollideany(player, food_group)
        if attacker != None:
            if pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.65)(player,attacker):
                player_health +=2;
                food_group.remove(attacker);

吃了果实以后，能量值会增加，然后我们通过绘制一个矩形的能量条来反映给用户。

好了最后上一下全部的源代码（不包含MyLibrary模块）：

import itertools, sys, time, random, math, pygame
from pygame.locals import *
from MyLibrary import *

def calc_velocity(direction, vel=1.0):
    velocity = Point(0,0)
    if direction == 0: #上
        velocity.y = -vel
    elif direction == 2: #右
        velocity.x = vel
    elif direction == 4: #下
        velocity.y = vel
    elif direction == 6: #左
        velocity.x = -vel
    return velocity

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((800,600))
pygame.display.set_caption("吃苹果")
font = pygame.font.Font(None, 36)
timer = pygame.time.Clock()

#创建精灵组
player_group = pygame.sprite.Group()
food_group = pygame.sprite.Group()

#初始化玩家精灵组
player = MySprite()
player.load("farmer walk.png", 96, 96, 8)
player.position = 80, 80
player.direction = 4
player_group.add(player)

#初始化food精灵组

for n in range(1,50):
    food = MySprite();
    food.load("food_low.png", 35, 35, 1)
    food.position = random.randint(0,780),random.randint(0,580)
    food_group.add(food)

game_over = False
player_moving = False
player_health = 0


while True:
    timer.tick(30)
    ticks = pygame.time.get_ticks()

    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]: sys.exit()
    elif keys[K_UP] or keys[K_w]:
        player.direction = 0
        player_moving = True
    elif keys[K_RIGHT] or keys[K_d]:
        player.direction = 2
        player_moving = True
    elif keys[K_DOWN] or keys[K_s]:
        player.direction = 4
        player_moving = True
    elif keys[K_LEFT] or keys[K_a]:
        player.direction = 6
        player_moving = True
    else:
        player_moving = False


    if not game_over:
        #根据角色的不同方向，使用不同的动画帧
        player.first_frame = player.direction * player.columns
        player.last_frame = player.first_frame + player.columns-1
        if player.frame < player.first_frame:
            player.frame = player.first_frame

        if not player_moving:
            #当停止按键（即人物停止移动的时候），停止更新动画帧
            player.frame = player.first_frame = player.last_frame
        else: 
            player.velocity = calc_velocity(player.direction, 1.5)
            player.velocity.x *= 1.5
            player.velocity.y *= 1.5

        #更新玩家精灵组
        player_group.update(ticks, 50)

        #移动玩家
        if player_moving:
            player.X += player.velocity.x
            player.Y += player.velocity.y
            if player.X < 0: player.X = 0
            elif player.X > 700: player.X = 700
            if player.Y < 0: player.Y = 0
            elif player.Y > 500: player.Y = 500

        #检测玩家是否与食物冲突，是否吃到果实
        attacker = None
        attacker = pygame.sprite.spritecollideany(player, food_group)
        if attacker != None:
            if pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.65)(player,attacker):
                player_health +=2;
                food_group.remove(attacker);
        if player_health > 100: player_health = 100
        #更新食物精灵组
        food_group.update(ticks, 50)

        if len(food_group) == 0:
            game_over = True
    #清屏
    screen.fill((50,50,100))

    #绘制精灵
    food_group.draw(screen)
    player_group.draw(screen)

    #绘制玩家血量条
    pygame.draw.rect(screen, (50,150,50,180), Rect(300,570,player_health*2,25))
    pygame.draw.rect(screen, (100,200,100,180), Rect(300,570,200,25), 2)

    if game_over:
        print_text(font, 300, 100, "G A M E   O V E R")
    
    pygame.display.update()
    

在下个博客里面我们将一起学习在游戏里面常用的一些数据结构： 数据，列表，元组，队列，栈。