《Python程式設計：從入門到實踐》筆記。
本篇是Python小遊戲《外星人入侵》的最後一篇。
1. 前言
本篇我們將結束Pygame小遊戲《外星人入侵》的開發。在本篇中，我們將新增如下內容：
- 新增一個Play按鈕，用於根據需要啟動遊戲以及在遊戲結束後重啟遊戲；
- 使玩家能提高等級，並在提高等級時加快節奏；
- 新增一個記分系統
2. 新增Play按鈕
首先為了通過點選Play按鈕來開始遊戲，需要在GameStats類的建構函式中將self.game_active設定為False。
2.1 Button類
為了新增Play按鈕，我們需要先新增一個Button類。將這個類放在button.py模組中：
import pygame
class Button:
def __init__(self, ai_settings, screen, msg):
"""初始化按鈕屬性"""
self.screen = screen
self.screen_rect = screen.get_rect()
# 設定按鈕尺寸和其他屬性
self.width, self.height = 200, 50 # 解包，平行賦值
self.button_color = (0, 255, 0)
self.text_color = (255, 255, 255)
self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)
# 建立按鈕的rect物件，並使其居中
self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.width, self.height)
self.rect.center = self.screen_rect.center
# 按鈕的標籤只需建立一次
self.prep_msg(msg)
def prep_msg(self, msg):
"""將msg渲染為影像，並使其在按鈕上居中"""
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):
# 繪製一個用顏色填充的按鈕，再繪製文字
self.screen.fill(self.button_color, self.rect)
self.screen.blit(self.msg_image, self.msg_image_rect)
複製程式碼pygame將字串渲染為影像來處理文字，通過pygame.font的render()方法來渲染文字，它的第一個引數是要渲染的字串，第二個是抗鋸齒設定（打遊戲的老鐵應該對這個詞很熟悉~~），第三個是字型顏色，第四個是背景顏色，第四個引數如果不設定，將以透明背景的方式渲染文字。最後通過draw_button()方法在窗體中繪製Play按鈕。
2.2 修改alien_invasion.py
在主程式中例項化一個Play按鈕，並新增它的響應事件，以及將其畫出。
-- snip --
from button import Button
-- snip --
def run_game():
-- snip --
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
# 建立Play按鈕
play_button = Button(ai_settings, screen, "Play")
-- snip --
# 開始遊戲的主迴圈
while True:
# 增加了引數，為按鈕新增響應事件
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens)
-- snip --
# 增加了引數，在窗體中畫出按鈕
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button)
run_game()
複製程式碼注意，不光新增了例項化按鈕的程式碼，還修改了update_screen()和check_events()函式。
2.3 修改game_functions.py
修改update_screen()函式：在窗體中畫出Play按鈕
# 增加了引數，記得修改主程式
def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button):
-- snip --
# 如果遊戲沒啟動，則顯示Play按鈕
if not stats.game_active:
play_button.draw_button()
# 讓最近繪製的螢幕可見
pygame.display.flip()
複製程式碼修改check_events()函式：為Play按鈕新增響應事件
# 增加了引數，記得修改主程式
def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens):
for event in pygame.event.get():
-- snip --
elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings,
screen, ship, aliens, bullets)
複製程式碼pygame.MOUSEBUTTONDOWN表示滑鼠按下事件；通過pygame.mouse的get_pos()來獲得滑鼠點選處的座標；最後，通過check_play_button()函式來響應滑鼠點選事件，該函式的內容如下：
新增check_play_button()函式：處理滑鼠點選事件
def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen,
ship, aliens, bullets):
"""在玩家單機Play按鈕時開始新遊戲"""
if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y) and not stats.game_active:
# 隱藏游標
pygame.mouse.set_visible(False)
# 重置遊戲統計資訊
stats.reset_stats()
stats.game_active = True
# 清空外星人列表和子彈列表
aliens.empty()
bullets.empty()
# 建立一群新的外星人，並讓飛船居中
create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
ship.center_ship()
複製程式碼通過play_button.rect的collidepoint()方法來確定滑鼠是否點選到了button，如果點選到了，並且當前遊戲是“非啟動”狀態，則啟動或者重置遊戲；
如果不對stats.game_active進行確認，則在遊戲中，即使Play按鈕消失了，滑鼠點選它原來所在的地方，也會重置遊戲。
在遊戲中，為了避免游標的影響，遊戲時我們通過pygame.mouse的set_visible()方法將其隱藏；遊戲結束時，重新顯示游標，為此，需要修改ship_hit()函式：
def ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets):
-- snip --
else:
-- snip --
pygame.mouse.set_visible(True)
複製程式碼最後，程式的效果如下：
3. 遊戲提速
每當消滅一批艦隊後，我們就為遊戲裡的元素提個速，為此，需要修改settings.py和game_functions.py模組。
3.1 修改settings.py
新增一個提速倍率引數，並增加兩個方法：
class Settings:
def __init__(self):
-- snip --
# 以什麼樣的速度提節奏
self.speedup_scale = 1.1
# 前面有四個屬性放到了該方法中
self.initialize_dynamic_settings()
def initialize_dynamic_settings(self):
"""初始化隨遊戲進行而變化的設定"""
self.ship_speed_factor = 1.5
self.bullet_speed_factor = 3
self.alien_speed_factor = 1
# 外星艦隊方向標誌：1向右，-1向左
self.fleet_direction = 1
def increase_speed(self):
"""提高速度"""
self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale
self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale
self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale
複製程式碼我們將需要修改的四個引數放到了initialize_dynamic_settings()方法中，increase_speed()方法用於動態改變遊戲引數。
3.2 修改game_functions.py
每消滅一批外星艦隊，就對遊戲提速，需要修改check_bullet_alien_collisions()函式：
def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
-- snip --
if len(aliens) == 0:
-- snip --
ai_settings.increase_speed()
-- snip --
複製程式碼當重新開始遊戲時，需要將這些被修改了的引數改回預設值，為此，需要修改check_play_button()函式：
def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen,
ship, aliens, bullets):
if play_button.rect.collidepoint(mouse_x,
mouse_y) and not stats.game_active:
# 重置遊戲設定
ai_settings.initialize_dynamic_settings()
-- snip --
複製程式碼4. 記分板
下面我們將實現一個記分系統，實時跟蹤玩家的得分，並顯示最高得分，當前等級和餘下的飛船數。首先，我們需要建立一個Scoreboard類。
4.1 新增scoreboard.py
新增一個Scoreboard類，用作螢幕中的記分板，它的螢幕正中央上方部分是最高分數，螢幕右邊是當前分數和等級，左上角是剩餘的飛船數量，飛船數量用圖片表示，因此，我們還要將Ship類更改為從Sprite繼承。
import pygame
from pygame.sprite import Group
from ship import Ship
class Scoreboard:
"""顯示得分資訊的類"""
def __init__(self, ai_settings, screen, stats):
"""初始化顯示得分涉及的屬性"""
self.screen = screen
self.screen_rect = screen.get_rect()
self.ai_settings = ai_settings
self.stats = stats
# 顯示得分資訊時使用的字型設定
self.text_color = (30, 30, 30)
self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)
# 生成當前得分、最高得分、當前等級和當前剩餘的飛船數
self.prep_score()
self.prep_high_score()
self.prep_level()
self.prep_ships()
def prep_score(self):
"""將得分轉換為圖片"""
rounded_score = round(self.stats.score, -1)
# 在得分中插入逗號
score_str = "{:,}".format(rounded_score)
self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color,
self.ai_settings.bg_color)
# 將得分放在螢幕右上角
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):
"""將最高得分轉化為影像"""
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)
# 將最高得分放在螢幕頂部中央
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_level(self):
"""將等級轉化為影像"""
self.level_image = self.font.render(str(self.stats.level), True, self.text_color,
self.ai_settings.bg_color)
# 將等級放在得分下方
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_ships(self):
"""顯示還餘下多少艘飛船"""
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):
"""在螢幕上顯示得分板"""
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)
# 繪製飛船
self.ships.draw(self.screen)
複製程式碼4.2 修改settings.py
設定外星人的分數，外星人分數增長的速度：
class Settings:
def __init__(self):
-- snip --
# 外星人點數的提高速度
self.score_scale = 1.5
self.initialize_dynamic_settings()
def initialize_dynamic_settings(self):
-- snip --
# 記分, 每一個外星人的分數
self.alien_points = 50
def increase_speed(self):
-- snip --
# 動態增加每個外星人的分數
self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)
複製程式碼4.3 修改game_stats.py
在GameStats中設定一個用於記錄最高分的屬性，也正因此，應該將它放在建構函式中，它只會變大，在沒有重新執行遊戲前，它不會被重置為0；在reset_stats()方法中，初始化score和level兩個屬性，這兩個屬性每點一次Play按鈕都會被重置。對於level這個屬性，每消滅一批艦隊，level就加1.
class GameStats:
def __init__(self, ai_settings):
-- snip --
# 在任何情況下都不應重置最高得分
self.high_score = 0
def reset_stats(self):
-- snip --
self.score = 0
self.level = 1
複製程式碼4.4 修改主程式alien_invasion.py
-- snip --
from scoreboard import Scoreboard
def run_game():
-- snip --
# 建立計分板
score = Scoreboard(ai_settings, screen, stats)
# 開始遊戲的主迴圈
while True:
# 新增score引數
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button,
aliens, score)
if stats.game_active:
ship.update()
# 新增score引數
gf.update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score)
# 新增score引數
gf.update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score)
# 新增score引數
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats,
play_button, score)
複製程式碼從上面的註釋可以看出，我們生成了一個計分板的例項score；game_functions.py中的四個函式都要新增score引數，換句話說，這四個函式都要修改，下面我們逐一修改這四個函式。
4.5 修改game_functions.py
4.5.1 修改引數
有幾個函式只需要在引數列表中增加score引數：
# 增加score引數
def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets, stats, play_button, aliens, score):
for event in pygame.event.get():
-- snip --
elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
# 增加score引數, 該函式有所改動
check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings,
screen, ship, aliens, bullets, score)
# 增加score引數
def update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score):
-- snip --
# 增加score引數，該函式有所改動
check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score)
# 增加score引數
def update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score):
-- snip --
if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):
# 增加score引數，該函式有所改動
ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)
# 增加score引數，該函式有所改動
check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)
# 增加score引數，該函式有所改動
def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button, score):
-- snip --
aliens.draw(screen)
# 在if語句前面新增繪製計分板的程式碼
# 顯示得分
score.show_score()
if not stats.game_active:
play_button.draw_button()
-- snip --
複製程式碼接下來是改動較多的函式。
4.5.2 修改check_play_button()函式
# 新增了score引數
def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y, ai_settings, screen,
ship, aliens, bullets, score):
"""在玩家單機Play按鈕時開始新遊戲"""
if play_button.rect.collidepoint(mouse_x,
mouse_y) and not stats.game_active:
-- snip --
stats.game_active = True # 這一句不是新增的
# 以下四行是新增的
score.prep_score()
score.prep_high_score()
score.prep_level()
score.prep_ships()
# 清空外星人列表和子彈列表
-- snip --
複製程式碼首先引數列表新增了score引數，if判斷中還新增了四行生成計分板的程式碼。之所以這裡要新增這四行程式碼，其實是為了當你重新開始（也就是第二次及以後點選Play按鈕）遊戲時，計分板能正確顯示。
當第一執行遊戲時，沒有這四行也能正確顯示計分板。但是從第二次點選Play開始，如果沒有這四行，遊戲的各個引數雖然更新了（通過check_play_button()中的各種重置函式得到了更新），可這些更新還沒有讓記分板中這四個引數的影像得到重新繪製，即屬性的更新沒有自動觸發score的這四個函式。所以顯示會不正確，因此必須在這裡新增這四行程式碼。
4.5.3 修改update_screen()函式
# 增加了score引數
def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets, aliens, stats, play_button, score):
-- snip --
# 增加顯示得分的程式碼
score.show_score()
if not stats.game_active:
-- snip --
複製程式碼4.5.4 修改update_bullets()和update_aliens()函式
這倆函式只是增加引數而已。
# 增加了score引數
def update_bullets(bullets, aliens, ship, screen, ai_settings, stats, score):
-- snip --
# 增加了score引數, 函式有改動
check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score)
# 增加了score引數
def update_aliens(ai_settings, aliens, ship, screen, bullets, stats, score):
-- snip --
# 檢測外星人和飛船之間的碰撞
if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):
# 增加了score引數, 函式有改動
ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)
# 增加了score引數
check_aliens_bottom(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score)
複製程式碼check_aliens_bottom()內也變化也不大，該函式的變化不再以程式碼的形式單獨列出：
該函式增加了一個score引數，它內部呼叫了ship_hit()函式，為這個呼叫也增加score引數。這就是全部變化。
4.5.5 修改check_bullet_alien_collisions()函式
# 增加了score引數
def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets, stats, score):
collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
if collisions:
for aliens in collisions.values():
stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)
# 其實這裡可以將其放到for迴圈之外，應為並不能立刻就呈現分數變化
# 要等到主程式中的update_screen()中才能呈現
score.prep_score()
# 該函式是新增的
check_high_score(stats, score)
if len(aliens) == 0:
# 刪除現有的子彈並建立新的艦隊
bullets.empty()
ai_settings.increase_speed()
# 提高等級
stats.level += 1
score.prep_level()
create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
複製程式碼首先我們增加了一個判斷語句，用於根據消滅的外星人來增加分數，由於有可能一顆子彈打到多個外星人但只算了一個外星人的分數，所有用迴圈來確保消滅掉的每一個外星人都得到了統計。collisions是一個字典，這裡子彈是鍵，該子彈消滅的外星人物件為值（是個列表）。
我們還新增了一個更新最高積分的函式check_high_score()，它的程式碼如下：
def check_high_score(stats, score):
"""檢查是否誕生了新的最高得分"""
if stats.score > stats.high_score:
stats.high_score = stats.score
score.prep_high_score()
複製程式碼第二個if中，新增了增加等級的語句，緊跟著的是重新在計分板中繪製等級影像。
4.5.6 修改ship_hit()和check_aliens_bottom()函式
# 增加了score引數
def ship_hit(ai_settings, stats, screen, ship, aliens, bullets, score):
if stats.ships_left > 0:
stats.ships_left -= 1
# 更新記分牌
score.prep_ships()
# 清空外星人列表和子彈列表
-- snip --
複製程式碼4.6 最後執行效果
至此所有的新增都已經結束，下圖是遊戲的最終效果：
5. 小結
Python小遊戲告一段落，一共三篇文章。本文中講述了：
- 如何建立用於開始新遊戲的
Play按鈕； - 如何檢測滑鼠點選事件；
- 如何在遊戲處於活動狀態時隱藏游標；
- 如何隨遊戲的進行調整節奏；
- 如何實現記分系統；
- 以及如何以文字和非文字方式顯示資訊。
後三篇文章將是使用Python來進行資料統計分析、繪圖等內容。
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