python应用篇之外星人入侵项目——外星人(下)

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-08-28 06:59 158阅读 0赞

## 前言 ##

首先给大家说声抱歉，太久时间没有更新了。中秋出去玩了就没有更新，接着又是新员工培训一周，因此，也没来得及更新，国庆期间回家陪父母了，今天放假一天，抓紧时间给大家更新。如果在没有特殊情况下，尽可能利用周末时间给大家更新文章。因此，对于近期拖更再次给大家说一声抱歉哈！  
  前面的两篇文章给大家介绍了外星人的创建，这里包含[第一个外星人的创建][Link 1]以及[一群外星人的创建][Link 2]。其实我们在创建外星人创建的实现上不难发现和前面[飞船的创建][Link 3]原理是相同的，就是一些小的细节有所差异。本文给大家介绍让我们创建的外星人群动起来！

## 让外星人群移动 ##

接下来我们让外星人群在屏幕上向右移动，撞到屏幕边缘后下移一定的距离，再沿相反的方向移动。我们将不断地移动所有的外星人，直到所有外星人都被消灭，有外星人撞上飞船，或有外星人抵达屏幕底端。接下来，我们首先实现让外星人向右移动。

### 1、向右移动外星人 ###

为移动外星人，我们将使用`alien.py`中的方法`update()`，且对外星人群中的每个外星人都调用它。首先，我们在`settings.py`末尾添加一个控制外星人速度的设置：

class Settings():
        """存储《外星人入侵》的所有设置类"""
        def __init__(self):
            """初始化游戏的设置"""
            # 屏幕的设置
            self.screen_width = 1400
            self.screen_height = 700
            self.bg_color = (230, 230, 230)
            # 飞船的设置
            self.ship_speed_factor = 1.5
            # 子弹设置
            self.bullet_speed_factor = 3.6
            self.bullet_width = 3
            self.bullet_height = 15
            self.bullet_color = 60, 60, 60
            self.bullets_allowed = 6
            # 外星人设置
            self.alien_speed_factor = 1

然后，我们在`alien.py`中设置实现`update()`：

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):
            """在指定位置绘制外星人"""
            self.screen.blit(self.image, self.rect)
        def update(self):
            """向右移动外星人"""
            self.x += self.ai_settings.alien_speed_factor
            self.rect.x = self.x

每次更新外星人的位置时，都将它向右移动，移动量为`alien_speed_factor`的值，我们使用属性`self.x`跟踪每个外星人的准确位置，这个属性可存储小数值。然后，我们使用`self.x`的值来更新外星人的`rect`位置。在主while循环中已调用了更新飞船和子弹的方法，但现在还需在`alien_invasion.py`更新每个外星人的位置：

import sys
    import pygame
    from settings import Settings
    from ship import Ship
    import game_functions as gf
    from pygame.sprite import Group
    from alien import Alien
    
    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("Alian Invasion")
        # 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)
        # 创建一组一个用于存储子弹的编组
        bullets = Group()
        aliens = Group()
        # 创建外星人群
        # alien = Alien(ai_settings, screen)
        gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        # 开始游戏的主循环
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
            ship.update()
            gf.update_bullets(bullets)
            gf.update_aliens(aliens)
            gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
    run_game()

我们在更新子弹后再更新外星人的位置，因为稍后要检查是否有子弹撞到外星人。最后在文件`game_funcation.py`末尾添加函数`update_aliens()`:

import sys
    import pygame
    from bullet import Bullet
    from alien import Alien
    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
            fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
    def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
        """如果还没有到达限制，就发射一颗子弹"""
        if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
            bullets.add(new_bullet)
    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, ship, 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)
    
    def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        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)
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
    def update_bullets(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)
    def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):
        avaliable_space_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
        number_aliens_x = int(avaliable_space_x / (2 * alien_width))
        return number_aliens_x
    def create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):
        # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
        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"""
        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)
        # 创建第一行外星人
        for row_number in range(number_rows):
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                # 创建一个外星人并将其加入当前行
                create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)
    def get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):
        """计算屏幕可容纳多少行外星人"""
        available_space_y = (ai_settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height)
        number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))
        return number_rows
    def update_aliens(aliens):
        """更新外星人群中所有外星人的位置"""
        aliens.update()

我们对编组`aliens`调用方法`update()`，这将自动对每个外星人调用方法`update()`。如果我们现在运行这个游戏，会看到外星人群向右移动，并逐渐在屏幕右边缘消失，具体效果如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center][]

### 2、创建表示外星人移动方向的设置 ###

下面来创建让外星人撞到屏幕右边缘后向下移动、再向左移动的设置，我们首先在`settings.py`中作如下设置：

设置`fleet_drop_speed`指定了有外星人撞到屏幕边缘时，外星人群向下移动的速度。将这个速度与水平速度分开是有好处的，这样我们就可以分别调整这两种速度了。  
  要实现`fleet_direction`设置，可以将其设置为文本值，如`left`或`right`，但这样就必须编写`if-elif`语句来检查外星人群的移动方向。鉴于只有这两个方向的可能，我们使用值1和-1来表示它们，并在外星人群改变方向时在这两个值之间切换。另外，鉴于向右移动时需要增大每个外星人的x坐标，而向左移动时需要减少每个外星人x的坐标，使用数字来表示方向更合理。

### 3、检查外星人是否撞到了屏幕边缘 ###

现在需要编写一个方法来检查是否有外星人撞到了屏幕边缘，需要修改`alien.py`中的`update()`，以让每个外星人都沿正确的方向移动：

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的边缘，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

我们可以对任何外星人调用新方法`check_edges()`，看看它是否位于屏幕左边缘或右边缘。如果外星人的`rect`的`right`属性大于或等于屏幕的`rect`的`right`属性，就说明外星人位于屏幕右边缘。如果外星人的`rect`的`left`属性小于或等于0，就说明外星人位于屏幕左边缘。  
  我们修改了方法`update()`，将移动量设置为外星人速度和`fleet_direction`的乘积，让外星人向左或向右移动。如果`fleet _direction`为1，就将外星人当前的x坐标增大为`alien_speed_factor`，从而将外星人向右移；如果`fleet_direction`为-1，就将外星人当前的x坐标减去`alien_speed_factor`，从而将外星人向左移。

### 4、向下移动外星人群并改变移动方向 ###

有外星人达到屏幕的边缘时，需要将整群外星人下移，并改变它们移动方向。我们需要对`game_function.py`作重大的修改，因为，我们要在这里检查是否有外星人到达左边缘或右边缘。为此，我们编写函数`check_fleet_edges()和change_fleet_direction()`，并对`update_aliens()`进行了修改：

import sys
    import pygame
    from bullet import Bullet
    from alien import Alien
    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
            fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets)
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
    def fire_bullet(ai_settings, screen, ship, bullets):
        """如果还没有到达限制，就发射一颗子弹"""
        if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
            bullets.add(new_bullet)
    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, ship, 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)
    
    def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        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)
        # 让最近绘制的屏幕可见
        pygame.display.flip()
    def update_bullets(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)
    def get_number_aliens_x(ai_settings, alien_width):
        avaliable_space_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
        number_aliens_x = int(avaliable_space_x / (2 * alien_width))
        return number_aliens_x
    def create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number):
        # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
        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"""
        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)
        # 创建第一行外星人
        for row_number in range(number_rows):
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                # 创建一个外星人并将其加入当前行
                create_alien(ai_settings, screen, aliens, alien_number, row_number)
    def get_number_rows(ai_settings, ship_height, alien_height):
        """计算屏幕可容纳多少行外星人"""
        available_space_y = (ai_settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height)
        number_rows = int(available_space_y / (2 * alien_height))
        return number_rows
    def check_fleet_edges(ai_settings, aliens):
        """有外星人到达边缘时采取相应措施"""
        for alien in aliens.sprites():
            if alien.check_edges():
                change_fleet_direction(ai_settings, aliens)
                break
    def change_fleet_direction(ai_settings, aliens):
        """将整群外星人向下移，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 update_aliens(ai_settings, aliens):
        """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()

在`check_fleet_edges()`中，我们遍历外星人群，并对其中的每个外星人调用`check_edges()`。如果`check_edges()`返回True，我们就知道相应的外星人位于屏幕边缘，需要改变外星人群的方向，因此，我们调用`change_fleet_direction()`并退出循环。在`change_fleet_direction()`中，我们遍历所有外星人，将每个外星人下移`fleet_drop_speed`设置的值；然后，将`fleet_direction`的值修改为其当前值与-1的乘积。  
  我们修改了函数`update_aliens()`，在其中通过调用`check_fleet_edges()`来确定是否有外星人位于屏幕边缘。现在，函数`update_aliens()`包含形参`ai_settings`，因此，我们调用它时指定了与`ai_settings`对应的实参：

import sys
    import pygame
    from settings import Settings
    from ship import Ship
    import game_functions as gf
    from pygame.sprite import Group
    from alien import Alien
    
    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("Alian Invasion")
        # 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)
        # 创建一组一个用于存储子弹的编组
        bullets = Group()
        aliens = Group()
        # 创建外星人群
        # alien = Alien(ai_settings, screen)
        gf.create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
        # 开始游戏的主循环
        while True:
            # 监视键盘和鼠标事件
            gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
            ship.update()
            gf.update_bullets(bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings, aliens)
            gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
    run_game()

如果我们现在运行这个游戏，外星人群将在屏幕上来回移动，并在抵达屏幕边缘后向下移动，具体效果如下：  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA6K6h5LmL6ZW_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1][]

## 总结 ##

前面的两篇文章给大家介绍了外星人的创建，这里包含[第一个外星人的创建][Link 1]以及[一群外星人的创建][Link 2]。其实我们在创建外星人创建的实现上不难发现和前面[飞船的创建][Link 3]原理是相同的，就是一些小的细节有所差异。本文给大家介绍了如何让我们的外星人群动起来的实现途径，我们首先让外星人向右移动，然后设置了外星人的移动方向并且检查了外星人是否能够撞到屏幕边缘并进一步进行了操作：即向下移动。接下来，我们就可以为大家介绍外星人消灭功能的实现了。为了让大家更好的吸收项目所用到的知识点，我们每一篇文章只给大家实现《外星人入侵》的一个功能，所以，希望大家能够仔细阅读，认真跟着写代码，理解其中的深入含义，吧这个项目的价值发挥到最大。其实这个项目已经很典型，代码到处都是，但是，如果你只是简单的粘贴复制，对你知识的学习没有任何的价值，你还是得跟着过一遍，然后要知道每行代码的含义或者是用到了前面我们介绍的哪一块知识点，只有这样，这个项目才会发挥不一样的价值，希望大家认真学习，把基础知识打扎实一点。Python是一门注重实际操作的语言，它是众多编程语言中最简单，也是最好入门的。当你把这门语言学会了，再去学习java、go以及C语言就比较简单了。当然，Python也是一门热门语言，对于人工智能的实现有着很大的帮助，因此，值得大家花时间去学习。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！

[Link 1]: https://blog.csdn.net/Oliverfly1/article/details/120377925
[Link 2]: https://blog.csdn.net/Oliverfly1/article/details/120382948
[Link 3]: https://blog.csdn.net/Oliverfly1/article/details/119977037
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