关于“Python”的核心知识点整理大全34-编程知识

第１3 章

外星人

13.1 回顾项目

game_functions.py

13.2 创建第一个外星人

13.2.1 创建 Alien 类

alien.py

13.2.2 创建 Alien 实例

alien_invasion.py

13.2.3 让外星人出现在屏幕上

game_functions.py

13.3 创建一群外星人

13.3.1 确定一行可容纳多少个外星人

注意

13.3.2 创建多行外星人

alien_invasion.py

game_functions.py

13.3.3 创建外星人群

game_functions.py

注意

第１3 章

外星人

13.1 回顾项目

开发较大的项目时，进入每个开发阶段前回顾一下开发计划，搞清楚接下来要通过编写代码来完成哪些任务都是不错的主意。本章涉及以下内容。

 研究既有代码，确定实现新功能前是否要进行重构。

 在屏幕左上角添加一个外星人，并指定合适的边距。

 根据第一个外星人的边距和屏幕尺寸计算屏幕上可容纳多少个外星人。我们将编写一个循环来创建一系列外星人，这些外星人填满了屏幕的上半部分。

 让外星人群向两边和下方移动，直到外星人被全部击落，有外星人撞到飞船，或有外星人抵达屏幕底端。如果整群外星人都被击落，我们将再创建一群外星人。如果有外星人撞到了飞船或抵达屏幕底端，我们将销毁飞船并再创建一群外星人。

 限制玩家可用的飞船数量，配给的飞船用完后，游戏结束。

我们将在实现功能的同时完善这个计划，但就目前而言，该计划已足够详尽。

在给项目添加新功能前，还应审核既有代码。每进入一个新阶段，通常项目都会更复杂，因此最好对混乱或低效的代码进行清理。

我们在开发的同时一直不断地重构，因此当前需要做的清理工作不多，但每次为测试新功能而运行这个游戏时，都必须使用鼠标来关闭它，这太讨厌了。下面来添加一个结束游戏的快捷键Q：

game_functions.py

def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):--snip--elif event.key == pygame.K_q:sys.exit()

在check_keydown_events()中，我们添加了一个代码块，以便在玩家按Q时结束游戏。这样的修改很安全，因为Q键离箭头键和空格键很远，玩家不小心按Q键而导致游戏结束的可能性不大。现在测试时可按Q关闭游戏，而无需使用鼠标来关闭窗口了。

13.2 创建第一个外星人

在屏幕上放置外星人与放置飞船类似。每个外星人的行为都由Alien类控制，我们将像创建 Ship类那样创建这个类。出于简化考虑，我们也使用位图来表示外星人。你可以自己寻找表示外星人的图像，也可使用图13-1所示的图像，可在本书配套资源（https://www.nostarch.com/ pythoncrashcourse/）中找到。这幅图像的背景为灰色，与屏幕背景色一致。请务必将你选择的图像文件保存到文件夹images中。

13.2.1 创建 Alien 类

下面来编写Alien类：

alien.py

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 = screenself.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
1 self.rect.x = self.rect.widthself.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)

除位置不同外，这个类的大部分代码都与Ship类相似。每个外星人最初都位于屏幕左上角附近，我们将每个外星人的左边距都设置为外星人的宽度，并将上边距设置为外星人的高度（见1）。

13.2.2 创建 Alien 实例

下面在alien_invasion.py中创建一个Alien实例：

alien_invasion.py

--snip--
from ship import Ship
from alien import Alien
import game_functions as gf
def run_game():--snip--# 创建一个外星人alien = Alien(ai_settings, screen)# 开始游戏主循环while True:gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)ship.update()gf.update_bullets(bullets)gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, alien, bullets)
run_game()

在这里，我们导入了新创建的Alien类，并在进入主while循环前创建了一个Alien实例。我们没有修改外星人的位置，因此该while循环没有任何新东西，但我们修改了对update_screen()的调用，传递了一个外星人实例。

13.2.3 让外星人出现在屏幕上

为让外星人出现在屏幕上，我们在update_screen()中调用其方法blitme()：

game_functions.py

def update_screen(ai_settings, screen, ship, alien, bullets):--snip--# 在飞船和外星人后面重绘所有的子弹for bullet in bullets:bullet.draw_bullet()ship.blitme()alien.blitme()# 让最近绘制的屏幕可见pygame.display.flip()

我们先绘制飞船和子弹，再绘制外星人，让外星人在屏幕上位于最前面。图13-2显示了屏幕上的第一个外星人。

第一个外星人正确地现身后，下面来编写绘制一群外星人的代码。

13.3 创建一群外星人

要绘制一群外星人，需要确定一行能容纳多少个外星人以及要绘制多少行外星人。我们将首先计算外星人之间的水平间距，并创建一行外星人，再确定可用的垂直空间，并创建整群外星人。

13.3.1 确定一行可容纳多少个外星人

为确定一行可容纳多少个外星人，我们来看看可用的水平空间有多大。屏幕宽度存储在 ai_settings.screen_width中，但需要在屏幕两边都留下一定的边距，把它设置为外星人的宽度。由于有两个边距，因此可用于放置外星人的水平空间为屏幕宽度减去外星人宽度的两倍：

available_space_x = ai_settings.screen_width – (2 * alien_width)

我们还需要在外星人之间留出一定的空间，即外星人宽度。因此，显示一个外星人所需的水平空间为外星人宽度的两倍：一个宽度用于放置外星人，另一个宽度为外星人右边的空白区域。为确定一行可容纳多少个外星人，我们将可用空间除以外星人宽度的两倍：

number_aliens_x = available_space_x / (2 * alien_width)

我们将在创建外星人群时使用这些公式。

注意

令人欣慰的是，在程序中执行计算时，一开始你无需确定公式是正确的，而可以尝试直接运行程序，看看结果是否符合预期。即便是在最糟糕的情况下，也只是屏幕上显示的外星人太多或太少。你可以根据在屏幕上看到的情况调整计算公式。

13.3.2 创建多行外星人

为创建一行外星人，首先在alien_invasion.py中创建一个名为aliens的空编组，用于存储全部外星人，再调用game_functions.py中创建外星人群的函数：

alien_invasion.py

import pygame
from pygame.sprite import Group
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
def run_game():--snip--# 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() 
1 aliens = Group()# 创建外星人群
2 gf.create_fleet(ai_settings, screen, aliens)# 开始游戏主循环while True:--snip—
3 gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
run_game()

由于我们不再在alien_invasion.py中直接创建外星人，因此无需在这个文件中导入Alien类。 1处创建了一个空编组，用于存储所有的外星人。接下来，调用稍后将编写的函数 create_fleet()（见2），并将ai_settings、对象screen和空编组aliens传递给它。然后，修改对 update_screen()的调用，让它能够访问外星人编组（见3）。我们还需要修改update_screen()：

game_functions.py

def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):--snip--ship.blitme()aliens.draw(screen)# 让最近绘制的屏幕可见pygame.display.flip()

对编组调用draw()时，Pygame自动绘制编组的每个元素，绘制位置由元素的属性rect决定。在这里，aliens.draw(screen)在屏幕上绘制编组中的每个外星人。

13.3.3 创建外星人群

现在可以创建外星人群了。下面是新函数create_fleet()，我们将它放在game_functions. py的末尾。我们还需要导入Alien类，因此务必在文件game_functions.py开头添加相应的import 语句：

game_functions.py

--snip--
from bullet import Bullet
from alien import Alien
--snip--
def create_fleet(ai_settings, screen, aliens):"""创建外星人群"""# 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人# 外星人间距为外星人宽度
1 alien = Alien(ai_settings, screen)
2 alien_width = alien.rect.width
3 available_space_x = ai_settings.screen_width - 2 * alien_width
4 number_aliens_x = int(available_space_x / (2 * alien_width))
# 创建第一行外星人
5 for alien_number in range(number_aliens_x):# 创建一个外星人并将其加入当前行
6 alien = Alien(ai_settings, screen)alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_numberalien.rect.x = alien.xaliens.add(alien)

这些代码大都在前面详细介绍过。为放置外星人，我们需要知道外星人的宽度和高度，因此在执行计算前，我们先创建一个外星人（见1）。这个外星人不是外星人群的成员，因此没有将它加入到编组aliens中。在2处，我们从外星人的rect属性中获取外星人宽度，并将这个值存储到alien_width中，以免反复访问属性rect。在3处，我们计算可用于放置外星人的水平空间，以及其中可容纳多少个外星人。

相比于前面介绍的工作，这里唯一的不同是使用了int()来确保计算得到的外星人数量为整数（见4），因为我们不希望某个外星人只显示一部分，而且函数range()也需要一个整数。函数 int()将小数部分丢弃，相当于向下圆整（这大有裨益，因为我们宁愿每行都多出一点点空间，也不希望每行的外星人之间过于拥挤）。

接下来，我们编写了一个循环，它从零数到要创建的外星人数（见5）。在这个循环的主体中，我们创建一个新的外星人，并通过设置x坐标将其加入当前行（见6）。将每个外星人都往右推一个外星人的宽度。接下来，我们将外星人宽度乘以2，得到每个外星人占据的空间（其中包括其右边的空白区域），再据此计算当前外星人在当前行的位置。最后，我们将每个新创建的外星人都添加到编组aliens中。如果你现在运行这个游戏，将看到第一行外星人，如图13-3所示。