在你的 Python 遊戲中模擬引力

Seth Kenlon發表於2020-01-13
Python遊戲

學習如何使用 Python 的 Pygame 模組程式設計電腦遊戲，並開始操作引力。

真實的世界充滿了運動和生活。物理學使得真實的生活如此忙碌和動態。物理學是物質在空間中運動的方式。既然一個電腦遊戲世界沒有物質，它也就沒有物理學規律，使用遊戲程式設計師不得不模擬物理學。

從大多數電腦遊戲來說，這裡基本上僅有兩個方面的物理學是重要的：引力和碰撞。

當你新增一個敵人到你的遊戲中時，你實現了一些碰撞檢測，但是這篇文章要新增更多的東西，因為引力需要碰撞檢測。想想為什麼引力可能涉及碰撞。如果你不能想到任何原因，不要擔心 —— 它會隨著你開發示例程式碼工作而且顯然。

在真實世界中的引力是有質量的物體來相互吸引的傾向性。物體（質量）越大，它施加越大的引力作用。在電腦遊戲物理學中，你不必建立質量足夠大的物體來證明引力的正確；你可以在電腦遊戲世界本身中僅程式設計一個物體落向假設的最大的物件的傾向。

新增一個引力函式

記住你的玩家已經有了一個決定動作的屬性。使用這個屬性來將玩家精靈拉向螢幕底部。

在 Pygame 中，較高的數字更接近螢幕的底部邊緣。

在真實的世界中，引力影響一切。然而，在平臺遊戲中，引力是有選擇性的 —— 如果你新增引力到你的整個遊戲世界，你的所有平臺都將掉到地上。反之，你可以僅新增引力到你的玩家和敵人精靈中。

首先，在你的 Player 類中新增一個 gravity 函式：

    def gravity(self):
        self.movey += 3.2 # 玩家掉落的多快

這是一個簡單的函式。首先，不管你的玩家是否想運動，你設定你的玩家垂直運動。也就是說，你已經程式設計你的玩家總是在下降。這基本上就是引力。

為使引力函式生效，你必須在你的主迴圈中呼叫它。這樣，當每一個處理迴圈時，Python 都應用下落運動到你的玩家。

在這程式碼中，新增第一行到你的迴圈中：

    player.gravity() # 檢查引力
    player.update()

啟動你的遊戲來看看會發生什麼。要注意，因為它發生的很快：你是玩家從天空上下落，馬上掉出了你的遊戲螢幕。

你的引力模擬是工作的，但是，也許太好了。

作為一次試驗，嘗試更改你玩家下落的速度。

給引力新增一個地板

你的遊戲沒有辦法發現你的角色掉落出世界的問題。在一些遊戲中，如果一個玩家掉落出世界，該精靈被刪除，並在某個新的位置重生。在另一些遊戲中，玩家會丟失分數或一條生命。當一個玩家掉落出世界時，不管你想發生什麼，你必須能夠偵測出玩家何時消失在螢幕外。

在 Python 中，要檢查一個條件，你可以使用一個 if 語句。

你必需檢視你玩家是否正在掉落，以及你的玩家掉落的程度。如果你的玩家掉落到螢幕的底部，那麼你可以做一些事情。簡化一下，設定玩家精靈的位置為底部邊緣上方 20 畫素。

使你的 gravity 函式看起來像這樣：

    def gravity(self):
        self.movey += 3.2 # 玩家掉落的多快
       
        if self.rect.y > worldy and self.movey >= 0:
            self.movey = 0
            self.rect.y = worldy-ty

然後，啟動你的遊戲。你的精靈仍然下落，但是它停在螢幕的底部。不過，你也許不能看到你在地面層之上的精靈。一個簡單的解決方法是，在精靈碰撞遊戲世界的底部後，通過新增另一個 -ty 到它的新 Y 位置，從而使你的精靈彈跳到更高處：

    def gravity(self):
        self.movey += 3.2 # 玩家掉落的多快
       
        if self.rect.y > worldy and self.movey >= 0:
            self.movey = 0
            self.rect.y = worldy-ty-ty

現在你的玩家在螢幕底部彈跳，恰好在你地面精靈上面。

你的玩家真正需要的是反抗引力的方法。引力問題是，你不能反抗它，除非你有一些東西來推開引力作用。因此，在接下來的文章中，你將新增地面和平臺碰撞以及跳躍能力。在這期間，嘗試應用引力到敵人精靈。

到目前為止，這裡是全部的程式碼：

#!/usr/bin/env python3
# draw a world
# add a player and player control
# add player movement
# add enemy and basic collision
# add platform
# add gravity

# GNU All-Permissive License
# Copying and distribution of this file, with or without modification,
# are permitted in any medium without royalty provided the copyright
# notice and this notice are preserved.  This file is offered as-is,
# without any warranty.

import pygame
import sys
import os

'''
Objects
'''

class Platform(pygame.sprite.Sprite):
    # x location, y location, img width, img height, img file    
    def __init__(self,xloc,yloc,imgw,imgh,img):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.image.load(os.path.join('images',img)).convert()
        self.image.convert_alpha()
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.y = yloc
        self.rect.x = xloc

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    '''
    Spawn a player
    '''
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.movex = 0
        self.movey = 0
        self.frame = 0
        self.health = 10
        self.score = 1
        self.images = []
        for i in range(1,9):
            img = pygame.image.load(os.path.join('images','hero' + str(i) + '.png')).convert()
            img.convert_alpha()
            img.set_colorkey(ALPHA)
            self.images.append(img)
            self.image = self.images[0]
            self.rect  = self.image.get_rect()

    def gravity(self):
        self.movey += 3.2 # how fast player falls
       
        if self.rect.y > worldy and self.movey >= 0:
            self.movey = 0
            self.rect.y = worldy-ty-ty
       
    def control(self,x,y):
        '''
        control player movement
        '''
        self.movex += x
        self.movey += y
       
    def update(self):
        '''
        Update sprite position
        '''

        self.rect.x = self.rect.x + self.movex
        self.rect.y = self.rect.y + self.movey

        # moving left
        if self.movex < 0:
            self.frame += 1
            if self.frame > ani*3:
                self.frame = 0
            self.image = self.images[self.frame//ani]

        # moving right
        if self.movex > 0:
            self.frame += 1
            if self.frame > ani*3:
                self.frame = 0
            self.image = self.images[(self.frame//ani)+4]

        # collisions
        enemy_hit_list = pygame.sprite.spritecollide(self, enemy_list, False)
        for enemy in enemy_hit_list:
            self.health -= 1
            print(self.health)

        ground_hit_list = pygame.sprite.spritecollide(self, ground_list, False)
        for g in ground_hit_list:
            self.health -= 1
            print(self.health)

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
    '''
    Spawn an enemy
    '''
    def __init__(self,x,y,img):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.image.load(os.path.join('images',img))
        #self.image.convert_alpha()
        #self.image.set_colorkey(ALPHA)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.x = x
        self.rect.y = y
        self.counter = 0
       
    def move(self):
        '''
        enemy movement
        '''
        distance = 80
        speed = 8

        if self.counter >= 0 and self.counter <= distance:
            self.rect.x += speed
        elif self.counter >= distance and self.counter <= distance*2:
            self.rect.x -= speed
        else:
            self.counter = 0

        self.counter += 1

class Level():
    def bad(lvl,eloc):
        if lvl == 1:
            enemy = Enemy(eloc[0],eloc[1],'yeti.png') # spawn enemy
            enemy_list = pygame.sprite.Group() # create enemy group
            enemy_list.add(enemy)              # add enemy to group
           
        if lvl == 2:
            print("Level " + str(lvl) )

        return enemy_list

    def loot(lvl,lloc):
        print(lvl)

    def ground(lvl,gloc,tx,ty):
        ground_list = pygame.sprite.Group()
        i=0
        if lvl == 1:
            while i < len(gloc):
                ground = Platform(gloc[i],worldy-ty,tx,ty,'ground.png')
                ground_list.add(ground)
                i=i+1

        if lvl == 2:
            print("Level " + str(lvl) )

        return ground_list

    def platform(lvl,tx,ty):
        plat_list = pygame.sprite.Group()
        ploc = []
        i=0
        if lvl == 1:
            ploc.append((0,worldy-ty-128,3))
            ploc.append((300,worldy-ty-256,3))
            ploc.append((500,worldy-ty-128,4))

            while i < len(ploc):
                j=0
                while j <= ploc[i][2]:
                    plat = Platform((ploc[i][0]+(j*tx)),ploc[i][1],tx,ty,'ground.png')
                    plat_list.add(plat)
                    j=j+1
                print('run' + str(i) + str(ploc[i]))
                i=i+1

        if lvl == 2:
            print("Level " + str(lvl) )

        return plat_list

'''
Setup
'''
worldx = 960
worldy = 720

fps = 40 # frame rate
ani = 4  # animation cycles
clock = pygame.time.Clock()
pygame.init()
main = True

BLUE  = (25,25,200)
BLACK = (23,23,23 )
WHITE = (254,254,254)
ALPHA = (0,255,0)

world = pygame.display.set_mode([worldx,worldy])
backdrop = pygame.image.load(os.path.join('images','stage.png')).convert()
backdropbox = world.get_rect()
player = Player() # spawn player
player.rect.x = 0
player.rect.y = 0
player_list = pygame.sprite.Group()
player_list.add(player)
steps = 10 # how fast to move

eloc = []
eloc = [200,20]
gloc = []
#gloc = [0,630,64,630,128,630,192,630,256,630,320,630,384,630]
tx = 64 #tile size
ty = 64 #tile size

i=0
while i <= (worldx/tx)+tx:
    gloc.append(i*tx)
    i=i+1

enemy_list = Level.bad( 1, eloc )
ground_list = Level.ground( 1,gloc,tx,ty )
plat_list = Level.platform( 1,tx,ty )

'''
Main loop
'''
while main == True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit(); sys.exit()
            main = False

        if event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key == pygame.K_LEFT or event.key == ord('a'):
                print("LEFT")
                player.control(-steps,0)
            if event.key == pygame.K_RIGHT or event.key == ord('d'):
                print("RIGHT")
                player.control(steps,0)
            if event.key == pygame.K_UP or event.key == ord('w'):
                print('jump')

        if event.type == pygame.KEYUP:
            if event.key == pygame.K_LEFT or event.key == ord('a'):
                player.control(steps,0)
            if event.key == pygame.K_RIGHT or event.key == ord('d'):
                player.control(-steps,0)
            if event.key == pygame.K_UP or event.key == ord('w'):
                print('jump')

            if event.key == ord('q'):
                pygame.quit()
                sys.exit()
                main = False

    world.blit(backdrop, backdropbox)
    player.gravity() # check gravity
    player.update()
    player_list.draw(world)
    enemy_list.draw(world)
    ground_list.draw(world)
    plat_list.draw(world)
    for e in enemy_list:
        e.move()
    pygame.display.flip()
    clock.tick(fps)

這是仍在進行中的關於使用 Pygame 模組來在 Python 3 在建立電腦遊戲的第七部分。先前的文章是：

via: https://opensource.com/article/19/11/simulate-gravity-python

作者：Seth Kenlon 選題：lujun9972 譯者：robsean 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

在你的 Python 遊戲中模擬引力

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