自制街机游戏（1）：初次实现

Python功能众多，你已尝试使用了几个，现在该大干一场了。在本项目中，你将学习如何使用Pygame，这个扩展让你能够使用Python编写功能齐备的全屏街机游戏。Pygame虽然易于使用，功能却非常强大。它由多个组件组成，Pygame文档（参见Pygame官网http://pygame.org）做了详尽的介绍。本项目将介绍一些主要的Pygame概念，但鉴于本项目的目标是让你起步，因此不会介绍诸如声音和视频处理等有趣的功能。建议你掌握基本知识后再去探索其他功能。你可能还想参阅Will McGugan和Harrison Kinsley的著作Beginning Python Games Development或Paul Craven的著作Program Arcade Games with Python and Pygame。

1.问题描述

那么，如何编写计算机游戏呢？游戏的基本设计过程与其它程序类似，但开发对象模型前，必须先设计游戏本身，如游戏包含的角色、所处的环境以及要实现的目标。

为避免打乱有关Pygame基本概念的介绍，这里创建的游戏比较简单。如果你愿意，完全可以创建更复杂的游戏。

这里将创建的游戏是从巨蟒剧团推出的著名短剧“Self-Defense Against Fresh Fruit”改编而来的。在这个短剧中，军士长John Cleese指挥士兵使用防守战术抵御入侵者使用新鲜水果（如石榴、糖水芒果、青梅和香蕉）发起的进攻。防守战术包括使用枪支、放老虎以及敌人头顶扔下重达16吨的铅锤。在这个游戏中，我们将反过来，让玩家控制一只香蕉。这只香蕉要躲开从天而降的16吨铅锤，尽力在防御战中活下来。我想将这个游戏命名为Squish比较合适。

注意 阅读本项目时，如果你想尝试编写自己的游戏，去做就是了。如果你只是想修改这个游戏的外观，只需替换其中的图形（几幅GIF或PNG图像）和一些描述性文本即可。

这个项目的目标是围绕着游戏设计展开的。这款游戏必须像设计的那样：香蕉能够移动，16吨的铅锤从天而降。另外，与往常一样，代码必须是模块化的，且易于扩展。一个重要的需求是。设计应包含一些游戏状态（如游戏简介、关卡和“游戏结束”状态），同时可轻松地添加新状态。

2.有用的工具

这个项目需要的工具只有一个，那就是Pygame，可从其官网（http://pygame.org）下载。要在UNIX中使用Pygame，可能还需要安装其他一些软件，安装Pygame的最简单方式是使用pip。

Pygame发布版包含多个模块，但在这个项目中大都用不到。接下来几小节将描述需要用到的模块（只讨论需要用到的具体函数或类）。除了接下来将描述的函数外，将用到的各种对象（如Surface、Group和Sprite）还包含一些很有用的方法，我们会在实现部分用到时对其进行讨论。

2.1.pygame

模块pygame自动导入其他所有的Pygame模块，因此只要在程序开头包含语句import pygame，就能使用其他模块，如pygame.display和pygame.font。

模块pygame包含类Surface，它返回一个新的Surface对象。Surface对象其实就是一个指定尺寸的空图像，可用来绘画和传送。传送（调用Surface对象的方法blit）意味着在Surface之间传输内容。【传送的英文单词blit是从技术术语块传输（block transfer）的简写BLT衍生而来的。】

函数init是Pygame游戏的核心，必须在游戏进入主事件循环前调用。这个函数自动化其他所有模块（如font和image）。

想要捕获Pygame特有的错误，就需要使用error类。

2.2.pygame.locals

模块pygame.locals包含你可能在自定义模块的作用域内使用的名称（变量），如事件类型、键、视频模式等名称。可导入这个模块的所有内容（from pygame.locals import*），但如果知道需要哪些名称，应该做更具体的导入，如from pygame.locals import FULLSCREEN。

2.3.pygame.display

模块pygame.display包含处理内容显示的函数，这些内容可显示在普通窗口中，也可占据整个屏幕。在这个项目中，需要用到如下函数。

• flip：更新显示。一般而言，分两步来修改屏幕。首先，对函数get_surface返回的Surface对象做必要的修改，然后调用pygame.display.flip来更新显示，反映出所做的修改。
• update：只想更新屏幕的一部分时，使用这个函数而不是flip。调用这个函数时，可只提供一个参数，即RenderUpdates类的方法draw返回的矩形列表（这个方法将在接下来讨论模块pygame.sprite时介绍）。
• set_mode：设置显示的尺寸和类型。显示模式有多种，但这里只是用全拼模式和默认模式“在窗口中显示”。
• set_caption：设置Pygame程序的标题。函数set_caption主要用于游戏在窗口中运行（而不是以全屏模式运行）时，因为标题将用作窗口的标题。
• get_surface：返回一个Surface对象，你可在其中绘制图形，再调用pygame.display.flip或pygame.display.blit。这个项目只使用了Surface对象的一个方法来绘画，这就是blit，它将一个Surface对象中的图形传输到另一个Surface对象的指定位置。另外，还将使用Group对象的方法draw在Surface上绘制Sprite对象。

2.4.pygame.font

模块pygame.font将包含类Font。字体对象可用于表示不同的字体，可用于将文本渲染为可在Pygame中作为普通图形使用的图像。

2.5.pygame.sprite

模块pygame.sprite包含两个非常重要的类：Sprite和Group。

Sprite类是所有可见游戏对象（在这个项目中，是香蕉和重16吨的铅锤）的基类。要实现自定义的游戏对象，可从Sprite派生出子类，并重写构造函数以设置其属性image和rect（这些属性决定了Sprite的外观和位置），同时重写在Sprite可能需要更新时调用的方法update。

Group及其子类的实例用作Sprite对象的容器。一般而言，使用Group是个不错的注意。在简单的游戏（如本项目）中，只需创建一个名为sprites或allsprites之类的Group，并将所有Sprite都添加到其中。这样，当你调用Group对象的方法update时，将自动调用所有Sprite对象的方法update。另外，Group对象的方法clear用于清除它包含的所有Sprite对象（实际的清理工作是使用一个回调函数完成的），而方法draw可用于绘制所有的Sprite对象。

在这个项目中，将使用Group的子类RenderUpdates，其方法draw返回列表，其中包含所有受到影响的矩形。可将这个列表传递给pygame.display.update，以后只更新需要更新的部分。通过这样做，有可能极大地改善游戏的性能。

2.6.pygame.mouse

在即将开发的游戏Squish中，只是用模块pygame.mouse来做两件事情：隐藏鼠标以及获取鼠标的位置。这两件事分别是使用pygame.mouse.set_visible(False)和pygame.mouse.get_pos()来完成的。

2.7.pygame.event

模块pygame.event跟踪各种事件，如鼠标单击、鼠标移动、按下或松开键等。要获取最近发生的事件列表，可使用函数pygame.event.get。

注意 如果只需要状态信息，如pygame.mouse.get_pos返回的鼠标位置，就无需使用pygame.event.get。然而，你需要确保Pygame同步地更新，为此可定期调用函数pygame.event。pump。

2.8.pygame.image

模块pygame.image用于处理图像，如以GIF、PNG、JPEG和其他几种文件格式存储的图像。在这个项目中，只需要这个模块的函数load，它读取图像文件并创建一个包含该图像的Surface对象。

3.准备工作

对一些Pygame模块的功能进行粗略了解后，改动手编写这个游戏的第一个原型了。然而，这样做之前，需要做几项准备工作。首先必须确保安装了Pygame，包括模块image和font。（要核实是否安装了这些模块，可在交互式Python解释器中导入它们。）

你还需准备几幅图像。如果要按本项目说的那样呈现游戏的主题，就需要两幅图像，分别表示重16吨的铅锤和香蕉，如图所示。这些图像的尺寸无关紧要，但最好在100像素x100像素~200像素x200像素之间。这两幅图像还应使用常见的图像文件格式，如GIF、PNG或JPEG。

注意 你可能还想提供一张启动屏幕（像游戏用户问候的第一个屏幕）图像。在这个项目中，我直接使用了表示铅锤的图像。

4.初次实现

使用诸如Pygame等新工具开发程序时，应让第一个原型尽可能简单，并将重点放在学习新工具的基本知识，而不是程序本身的细节上。这样做通常大有裨益。因此，在游戏Squish的第一个版本中，我们只创建重16吨的铅锤从天而降的动画。制作这个动画需要步骤如下。

（1）使用pygame.init、pygame.display.set_mode和pygame.mouse.set_visible初始化Pygame。使用pygame.display.get_surface获取屏幕表面，使用方法fill以白色填充屏幕表面，再调用pygame.display.flip现实所做的修改。

（2）加载铅锤图像。

（3）使用这幅图像创建自定义类Weight（Sprite的子类）的一个实例。将这个对象添加到RenderUpdates编组sprites中。（处理多个Sprite对象时，这样做很有帮助。）

（4）使用pygame.event.get获取最近发生的所有事件，并依次检查这些事件。如果发现事件QUIT或因按下Escape键（K_ESCAPE）而触发的KEYDOWN事件，就退出程序。（事件类型和键分别存储在事件对象的属性type和key中。诸如QUIT、KEYDOWN和K_ESCAPE等常量可从模块pygame.locals导入。）

（5）调用编组sprites的方法clear和update。方法clear使用毁掉函数来清除所有的Sprite对象（这里是铅锤），而方法update调用Weight实例的方法update（你必须在Weight类中实现方法update）。

（6）调用sprites.draw并将屏幕表面作为参数，以便在当前位置绘制铅锤（每次调用Weight实例的update方法后，位置都将发生变化）。

（7）调用pygame.display.update，并将sprites.draw返回的矩形列表作为参数，只需更新需要更新的部分。（如果你不在乎性能，可使用pygame.display.flip来更新整个屏幕。）

（8）重复第4~7步。

下图列出了实现这些步骤的代码。在你退出游戏，如关闭窗口时，将发生QUIT事件。

要运行这个程序，可使用下面的命令：

python weights.py

执行这个命令时，必须确保weights.py和weight.png（铅锤图像）都在当前目录中。下图显示了执行这个程序时的屏幕截图。

这些代码大都是不言自明的，但有几点需要解释一下。

• 所有的Sprite对象都有属性image和rect，其中前者应是一个Surface对象（图像）而后者应是一个矩形对象（只需使用self.image.get_rect()初始化它即可）。绘制Sprite对象时，将用到这两个属性。通过修改self.rect，可移动Sprite对象。
• Surface对象包含方法convert，可用于创建使用不同颜色模式的副本。你无需关心细节，只需在调用convert时不提供任何参数即可。这将根据当前显示量身定制一个Surface对象，从而最大限度的提高其显示速度。
• 颜色是使用RGB元组（红-绿-蓝，每个值的取值范围都是0~255）指定的，因此元组(255, 255, 255)表示白色。

要修改矩形（如这里的self.rect），可设置其属性（top、bottom、left、right、topleft、topright、bottomleft、bottomright、size、width、height、center、centerx、centery、midleft、midright、midtop和midbottom），也可调用诸如inflate、move等方法。有关这些属性和方法的描述，请参阅Pygame文档（http://pygame.org/docs/ref/rect.html）。

Pygame技术就位后，该稍微扩展和重构游戏的逻辑了。