Pygame

前言

　　前几天我们做出了一个可控制的飞机，今天我们来做一些小改进，这是代码的一些小改进，却是我们小游戏的一大改进啊~(╯°口°)╯(┴—┴ 然后再引进另外一个主题，pygame.sprite，精灵模块，那它究竟又有什么用呢？

正片开始~

　　1. 对主循环的优化

　　记得我们的上一个版本吗？我们在主循环中不断地绘制背景和飞机，这样的做法其实很消耗cpu资源的，但在这种现象在我们的demo中并不明显，这是为什么呢？我想主要原因应该是我们使用了update()函数（部分刷新，surface与surface之间变化的地方刷新）和我们画面上控制的元素少，如果我们在一个surface上控制上百个球运动，然后主循环无限刷，想必一定会给cpu带来很多不必要的负担；这里为什么用“不必要”这个词呢？是因为人眼几乎不能分辨出70fps以上的画面，那我们也就没有必要把资源花在无休止地提高刷新率上了。

　　其实我们只需要新增两条语句就达到目的了~

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

pygame.time.Clock()帮我们创建一个记录时间的对象；clock.tick(60)就是限制游戏最大帧率（framerate）为60，tick()函数要求出现在每一帧里，其实也就是主循环里。不过tick()函数仅仅是限制最大帧率，也就是说很可能由于游戏画面太复杂或者机器性能不佳，帧率达不到参数值。不过即使是这样，这个函数也帮上大忙了~

　　2. 关于精灵（pygame.sprite）模块

　　究竟什么是精灵，这个问题比较泛，据说“精灵”这个词源自于游戏加速的硬件设备，不过随着硬件的升级，似乎现代计算机也不需要专门的加速硬件了。不过在游戏中我们通常认为它就是一个独立的画面元素，它拥有一些属性和资源，可以和其它画面元素进行交互。我对游戏编程不太了解，只能做这等表面的认识了... 囧rz。不过在pygame.sprite中，精灵是一个很容易理解的概念。我们可以简单地把它理解为一个可以和画面交互的图片，而事实上精灵模块也是一个轻量级（lightweight）的模块，文档自己也说它是“entirely optional”，所以说，即使你不用精灵模块，也是没有问题的。

　　那为什么还要说啊！？(╯°口°)╯(┴—┴ 那是因为精灵模块也提供了相应的便利，主要体现在两个方面：一个是可以同时控制多个运动的元素，另一个是可以帮我们实现精灵间的碰撞检测。我举个例子：一个可玩的2d射击游戏，同一时间画面上绝对不止一个敌人，不止一颗子弹，不止一个运动的物体；再想想我们之前写的控制飞机的代码，如何接收事件，如何不飞出窗口等等；如果所有代码都用我们前面的方法实现，那我们需要管理的内容就会很多；如果能有一个模块可以帮我们管理一类画面元素，那不就方便很多吗？ (°∀°)ﾉ

　　现在我们看一个例子：

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

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

SCREEN_WIDTH = 480
SCREEN_HEIGHT = 640

# Player类 -- 继承自pygame.sprite.Sprite
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self, initial_position):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)     #※ 父构造函数
        self.image = pygame.Surface([10, 10])   #※ 精灵图片Surface
        self.image.fill((0, 0, 0))
        self.rect = self.image.get_rect()       #※ 精灵图片的大小
        self.rect.topleft = initial_position    #※ 精灵图片的位置

        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])

# 建立精灵组
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()

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

    # 不断往精灵组中添加精灵
    group.add(Player((randint(0, SCREEN_WIDTH), randint(0, SCREEN_HEIGHT))))
    
    # 将每个精灵更新后显示在Screen上
    group.update()
    group.draw(screen)
    
    pygame.display.update()

　　运行程序，我们可以看到满天繁星~

　　我们现在再来解释一下程序：

　　其实程序主体就分为几部分，继承Sprite类编写自己的类；建立精灵组；控制精灵组行为；绘制精灵组成员到screen上。

　　在类中，两个主要属性，self.image和self.rect；一个主要方法，self.update()，其实在Sprite类中，update函数是空的，我们重写这个函数主要是方便当我们把精灵添加到组时，调用Group.update()会调用全体精灵的update()，这样我们就方便控制全体精灵的行为了。我已经把代码写的很精练，相信大家都能看得懂。还有一点，当精灵“飞”出屏幕时，我们调用kill()函数，将其从组中移除，回收资源。

　　3. 将Hero封装成类

　　哈哈，说了这么多，现在正式开始大业！改一改之前的代码，将Hero封装起来~

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

import pygame                   # 导入pygame库
from pygame.locals import *     # 导入pygame库中的一些常量
from sys import exit            # 导入sys库中的exit函数

# 玩家类
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.
            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

# 定义窗口的分辨率
SCREEN_WIDTH = 480
SCREEN_HEIGHT = 640

# 定义画面帧率
FRAME_RATE = 60

# 定义动画周期（帧数）
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}

          
# 初始化游戏
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')       # 设置窗口标题

# 载入背景图
background = pygame.image.load('resources/image/background.png')

# 载入飞机图片
shoot_img = pygame.image.load('resources/image/shoot.png')
# 用subsurface剪切读入的图片
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]

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


# 事件循环(main loop)
while True:

    # 控制游戏最大帧率
    clock.tick(FRAME_RATE)

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

    # 改变飞机图片制造动画
    if ticks >= ANIMATE_CYCLE:
        ticks = 0
    hero.image = hero_surface[ticks//(ANIMATE_CYCLE//2)]

    # 绘制飞机
    screen.blit(hero.image, hero.rect)
    ticks += 1 # python已略去自增运算符

    # 更新屏幕
    pygame.display.update()                                         
    
    # 处理游戏退出
    # 从消息队列中循环取
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            exit()

        # ※ Python中没有switch-case 多用字典类型替代
        # 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

    # 移动飞机
    hero.move(offset)

有了前面sprite例子的讲解，相信大家肯定可以看懂上面的代码，我们不做过多解释，因为原本的代码并没有太多逻辑上的变化，我们直奔下一环节！

　　4.  射！击！子！弹！

　　对！飞机大战没有枪林弹雨怎么行，所以我们终于要加入子弹了！先想想子弹有什么属性？每颗长得都一样，每颗滑行的速度都一样，但起始位置可能不一样（飞机位置移动），但屏幕上那么多子弹，怎么管理得过来？所以我们还是用Sprite类解决问题~

　　

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

...

# 子弹类
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

    # 控制子弹移动
    def update(self):
        self.rect.top -= self.speed
        if self.rect.top < -self.rect.height:
            self.kill()
            

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

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

    # 控制射击行为
    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图片
bullet1_surface = shoot_img.subsurface(pygame.Rect(1004, 987, 9, 21))
...


# 事件循环(main loop)
while True:

    ...

    # 射击
    if ticks % 10 == 0:
        hero.single_shoot(bullet1_surface)
    # 控制子弹
    hero.bullets1.update()
    # 绘制子弹
    hero.bullets1.draw(screen)

    ...

※ “...”略去了部分代码

　　其实新加入的代码也很容易理解，只要你明白了例子中讲解的内容，你就会觉得其实都是大同小异。这里讲几个点：第一是Hero类中没有update函数而Bullet类中重写了，这是因为，文档中也说了，update是为了我们方便控制精灵行为的，而Hero的实例只有一个，所以重写update似乎并没有什么必要，而子弹因为有很多，所以我们重写update，方便统一管理；第二个是我们在主循环中使用了ticks来控制射击频率，single_shoot()函数实际就是调用一次，就往子弹组中添加一个子弹精灵，为了避免子弹过于密集，我们需要限制发射子弹的频率。

　　至此，我们飞机这一块的内容基本完成啦~接下来就要制造敌人了！ (°∀°)ﾉ