Python系列15-外星人入侵项目源码_game_functions.py,python

一.外星人入侵项目概述

1.1 alien_invasion.py

主文件alien_invasion.py创建一系列整个游戏都要用到的对象：存储在ai_settings 中的设置、存储在screen 中的主显示surface以及一个飞船实例等。

要玩游戏《外星人入侵》，只需运行文件alien_invasion.py。其他文件（settings.py、game_functions.py、ship.py等）包含的代码被直接或间接地导入到这个文件中。

代码:

import sys
import pygame
from pygame.sprite import Group

from settings import Settings
from ship import Ship
from alien import Alien
import game_functions as gf
from game_stats import GameStats
from button import Button
from scoreboard import Scoreboard


def run_game():
    # 初始化游戏并创建一个屏幕对象
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    # 创建Play按钮
    play_button = Button(ai_settings, screen, "Play")

    # 创建一个用于存储游戏统计信息的实例，并创建记分牌
    stats = GameStats(ai_settings)
    sb = Scoreboard(ai_settings, screen, stats)

    # 设置背景颜色
    bg_color = (ai_settings.bg_color)

    # 创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组
    ship = Ship(ai_settings, screen)
    bullets = Group()
    aliens = Group()

    # 创建外星人群
    gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

    # 开始游戏的主循环
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets)

        # print(stats.game_active)

        if stats.game_active:
            ship.update()
            gf.update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings, stats, sb, screen, ship, aliens, bullets)

        gf.update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets, play_button)

run_game()

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1.2 setttings.py

文件settings.py里面包含了所有的可变参数，整个项目其他的python文件都从settings.py获取，这样代码就都被封装起来了，需要修改的时候只需要调整settings.py即可。

代码:

class Settings():

    def __init__(self):
        """ 初始化游戏的设置 """
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)

        # 飞船的设置
        self.ship_limit = 10

        # 子弹设置
        self.bullet_width = 300
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = 60, 60, 60
        self.bullets_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
        # 外星人点数的提高速度
        self.score_scale = 1.5

        self.initialize_dynamic_settings()

    def initialize_dynamic_settings(self):
        """  初始化随游戏进行而变化的设置 """
        self.ship_speed_factor = 1.5
        self.bullet_speed_factor = 3
        self.alien_speed_factor = 0.1

        # fleet_direction 为1表示向右移，为-1表示向左移动
        self.fleet_direction = 1

        # 记分
        self.alien_points = 50

    def increase_speed(self):
        """ 提高速度设置 """
        self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale

        self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)
        print(self.alien_points)

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1.3 ship.py

文件ship.py包含Ship 类，这个类包含方法__init__() 、管理飞船位置的方法update() 、在屏幕上绘制飞船的方法blitme() 以及让飞船在屏幕上居中的center_ship方法。表示飞船的图像存储在文件夹images下的文件ship.bmp中。

对于飞船所有的操作都被封装在ship.py这个文件了。

代码:

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Ship(Sprite):

    def __init__(self, ai_settings, screen):
        super(Ship, self).__init__()
        """ 初始化飞船并设置其起始位置 """
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        # 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()
        self.screen_rect = screen.get_rect()

        # 在飞船的属性center中存储小数值
        self.center = float(self.rect.centerx)

        # 将每艘新飞船刚在屏幕底部中央
        self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom

        # 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 """
        # 更新飞船的center值，而不是rect
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left >0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor

        # 根据self.center更新rect对象
        self.rect.centerx = self.center


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

    def center_ship(self):
        """ 让飞船在屏幕上居中 """
        self.center = self.screen_rect.centerx


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1.4 alien.py

alien.py 包含了Alien这个类
类下面有__init__方法，存储来自settings.py里面的一些参数。
类下面有blitme方法，绘制外星人。
类下面有check_edges方法，判断移动的外星人是否位于移动边缘。
类下面有update方法，用于移动外星人。

代码:

import pygame
from pygame.sprite import  Sprite

class Alien(Sprite):
    """ 表示单个外星人的类 """

    def __init__(self, ai_settings, screen):
        """  初始化外星人并设置其起始位置 """
        super(Alien, self).__init__()
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        # 加载外星人图像，并设置其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

        # 存储外星人的准确位置
        self.x = float(self.rect.x)


    def blitme(self):
        """  在指定的位置绘制外星人 """
        self.screen.blit(self.image, self.rect)


    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:
            return True
        elif self.rect.left <= 0:
            return True


    def update(self):
        """  向左或向右移动外星人 """
        self.x += ( self.ai_settings.alien_speed_factor * self.ai_settings.fleet_direction  )
        self.rect.x = self.x

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1.5 bullet.py

bullet.py包含Bullet类。
类下面有__init__方法，存储来自settings.py里面的一些参数。
类下面有update方法，用于向上移动自动。
类下面有draw_bullet方法，用于在屏幕上绘制子弹。

代码:

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
    """  一个对飞船发射子单进行管理的类  """

    def __init__(self, ai_settings, screen, ship):
        """ 在飞船所处的位置创建一个子弹对象 """
        super().__init__()
        self.screen = screen

        # 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, ai_settings.bullet_width, ai_settings.bullet_height)
        self.rect.centerx = ship.rect.centerx
        self.rect.top = ship.rect.top

        # 存储小数表示的子弹位置
        self.y = float(self.rect.y)

        self.color = ai_settings.bullet_color
        self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor


    def update(self):
        """  向上移动子弹 """
        # 更新表示子弹位置的小数值
        self.y -= self.speed_factor
        # 更新表示子弹的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)


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1.6 game_functions.py

game_functions.py 这个是整个项目所有的功能性函数的汇总类，游戏大部分功能都是它完成的。
这样整个项目每个python文件负责指定的单向功能，程序的可维护性和可拓展性大大增加。

随着功能增加了之后，要考虑实现功能的函数的重构，单个函数只好不要超过100行。
例如check_events函数被拆分为 check_events、check_keyup_events和check_keydown_events三个函数。

代码:

import sys
import pygame
from bullet import Bullet
from alien import Alien
from time import sleep

def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
    """ 响应按键 """
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        # 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
        if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
            bullets.add(new_bullet)
    elif event.key == pygame.K_q:
        sys.exit()

def check_keyup_events(event, ship):
    """ 响应松开 """
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False

def check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship,aliens, bullets):
    """  响应按键和鼠标事件 """
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets)
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event, ship)
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
            check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y)

def check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y):
    """  在玩家单机Play按钮时开始新游戏 """
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        # 重置游戏设置
        ai_settings.initialize_dynamic_settings()

        #  隐藏光标
        pygame.mouse.set_visible(False)

        # 重置游戏统计信息
        stats.reset_stats()
        stats.game_active = True

        # 重置记分牌图像
        sb.prep_score()
        sb.prep_high_score()
        sb.prep_level()
        sb.prep_ships()

        # 清空外星人列表和子单列表
        aliens.empty()
        bullets.empty()

        # 创建一群新的外星人，并让飞船居中
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        ship.center_ship()

def update_screen(ai_settings, screen, stats, sb ,ship, aliens, bullets,play_button):
    """ 更新屏幕上的图像,并切换到新屏幕 """
    # 每次循环事都重绘屏幕
    screen.fill(ai_settings.bg_color)

    # 在飞船和外星人后面重绘所有子弹
    for bullet in bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()

    ship.blitme()
    aliens.draw(screen)

    # 显示得分
    sb.show_score()

    # 如果游戏处于非活动状态，就绘制Play按钮
    if not stats.game_active:
        play_button.draw_button()

    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()

def update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """  更新子弹的位置，并删除已消失的子弹 """
    # 更新子弹的位置
    bullets.update()

    # 删除已消失的子弹
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)

        check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)

def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    # 检查是否有子弹击中外星人
    # 如果是这样，就删除相应的子弹和外星人
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)

    if collisions:
        for aliens in collisions.values():
            stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)
            sb.prep_score()
        check_high_score(stats, sb)


    if len(aliens) == 0:
        # 如果整群外星人都被消灭，就提高一个等级
        bullets.empty()
        ai_settings.increase_speed()

        # 提高等级
        stats.level += 1
        sb.prep_level()

        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):
    """  计算每行可容纳多少外星人 """
    available_space_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
    number_aliens_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))
    return number_aliens_x

def get_number_rows(ai_setttings, ship_height, alien_height):
    """  计算屏幕可容纳多少行外星人 """
    available_space_y = (ai_setttings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height )
    number_rows = int(available_space_y / ( 2 * alien_height ))
    return number_rows

def create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):
    """  创建一个外星人并将其放在当前行 """
    alien = Alien(ai_settings, screen)
    alien_width = alien.rect.width
    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
    aliens.add(alien)

def create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens):
    """  创建外星人群 """
    # 创建一个外星人，并计算每行可容纳多少外星人
    alien = Alien(ai_settings, screen)
    number_aliens_x = get_number_aliens_x(ai_settings, alien.rect.width)
    number_rows = get_number_rows(ai_settings, ship.rect.height, alien.rect.height)

    # 获取外星人群
    for row_number in range(number_rows):
        for alien_number in range(number_aliens_x):
            create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)

def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
    """  有外星人到达边缘时采取相应的措施 """
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.check_edges():
            change_fleet_direction(ai_settings, aliens)
            break

def change_fleet_direction(ai_settings, aliens):
    """ 将整群外星人下移,并改变他们的方向  """
    for alien in aliens.sprites():
        alien.rect.y += ai_settings.fleet_drop_speed
    ai_settings.fleet_direction *= -1

def ship_hit(ai_settings, stats,sb , screen, ship, aliens, bullets):
    """  响应被外星人撞到的飞船 """
    if stats.ships_left > 0:
        # 将ships_left减1
        stats.ships_left -= 1

        # 更新计分牌
        sb.prep_ships()

        # 清空外星人列表和子单列表
        aliens.empty()
        bullets.empty()

        # 创建一群新的外星人，并将飞船放到屏幕底端中央
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        ship.center_ship()

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

def check_aliens_bottom(ai_settings, stats, sb, screen, ship, aliens, bullets):
    """  检查是否有外星人到达屏幕底端 """
    screen_rect = screen.get_rect()
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
            # 像飞船被撞到一样处理
            ship_hit(ai_settings, stats, sb, screen, ship, aliens, bullets)
            break

def update_aliens(ai_settings, stats, sb, screen, ship, aliens, bullets):
    """  检查是否有外星人位于屏幕边缘，并更新整群外星人的位置 """
    check_fleet_edges(ai_settings, aliens)
    aliens.update()

    # 检查外星人和飞船之间的碰撞
    if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):
        ship_hit(ai_settings, stats,sb , screen, ship, aliens, bullets)

    # 检查是否有外星人到达屏幕底端
    check_aliens_bottom(ai_settings, stats, sb, screen, ship, aliens, bullets)

def check_high_score(stats, sb):
    """  检查是否诞生了新的最高得分 """
    if stats.score > stats.high_score:
        stats.high_score = stats.score
        sb.prep_high_score()



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1.7 game_stats.py

game_stats.py 存储了一些游戏的状态类，例如暂停和开始等。

代码:

class GameStats():
    """  跟踪游戏的统计信息 """

    def __init__(self, ai_settings):
        """" 初始化统计信息 """
        self.ai_settings = ai_settings
        self.reset_stats()

        # 游戏刚开始时处于非活动状态
        self.game_active = False

        # 在任何情况下都不应该重置最高得分
        self.high_score = 0

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

import pygame.font

class Button():

    def __init__(self, ai_settings, screen, msg):
        """  初始化按钮的属性 """
        self.screen = screen
        self.screen_rect = 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, 250, 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

        # 按钮的标签只需创建一次
        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)


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1.9 scoreboard.py

scoreboard.py 是用来暂时 最高分、当前得分、剩余生命数的。

代码:

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_settings, screen, stats):
        """ 初始化显示得分涉及的属性 """
        self.screen = screen
        self.screen_rect = screen.get_rect()
        self.ai_settings = ai_settings
        self.stats = stats

        # 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)

        # 准备包含最高得分和当前得分的图像
        self.prep_score()
        self.prep_high_score()
        self.prep_level()
        self.prep_ships()

    def prep_level(self):
        """ 将登记转换为渲染的图像 """
        self.level_image = self.font.render(str(self.stats.level), True, self.text_color, self.ai_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_score(self):
        """ 将得分转换为一副渲染的图像 """
        rounded_score = round(self.stats.score, -1)
        score_str = "{:,}".format(rounded_score)
        self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color, self.ai_settings.bg_color)

        # 将得分放在屏幕右上角
        self.score_rect = self.score_image.get_rect()
        self.score_rect.right = self.screen_rect.right - 20
        self.score_rect.top = 20

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

        # 将最高分放在屏幕顶部中央
        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 prep_ships(self):
        """ 显示还余下多少艘飞船 """
        self.ships = Group()
        for ship_number in range(self.stats.ships_left):
            ship = Ship(self.ai_settings, self.screen)
            ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.width
            ship.rect.y = 10
            self.ships.add(ship)


    def show_score(self):
        """ 在屏幕上显示得分 和 最高得分 """
        self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)
        self.screen.blit(self.high_score_image, self.high_score_rect)
        self.screen.blit(self.level_image, self.level_rect)
        # 绘制飞船
        self.ships.draw(self.screen)
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