第13章 外星人来了

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本章知识小结：没什么特别重要的，主要是熟悉前面的知识

如果你真的想用Python做游戏，看看这里https://www.pygame.org。（总的来说不建议，推荐C/C++、Java）

12章、13章、14章都在做一个叫外星人入侵的游戏，全程做下来感觉这个游戏很烂，外观不好看，实现效果差。

如果说把这个游戏当做一次强化Python知识的理解还好，没有这个时间建议直接跳过，直接进入15章。

（适合时间充足的萌新）

外星人来了

1、alien_invasion.py

# 导入所需的模块
import sys
from time import sleep
import pygame
from settings import Settings  # 导入游戏设置类
from game_stats import GameStats  # 导入游戏统计类
from ship import Ship  # 导入飞船类
from bullet import Bullet  # 导入子弹类
from alien import Alien  # 导入外星人类

class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的总体类."""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源."""
        pygame.init()
        self.settings = Settings()  # 创建游戏设置实例

        self.screen = pygame.display.set_mode((0, 0), pygame.FULLSCREEN)
        self.settings.screen_width = self.screen.get_rect().width
        self.settings.screen_height = self.screen.get_rect().height
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        # 创建用于存储游戏统计信息的实例.
        self.stats = GameStats(self)

        self.ship = Ship(self)  # 创建飞船实例
        self.bullets = pygame.sprite.Group()  # 创建子弹组
        self.aliens = pygame.sprite.Group()  # 创建外星人组

        self._create_fleet()

    def run_game(self):
        """启动游戏的主循环."""
        while True:
            self._check_events()

            if self.stats.game_active:
                self.ship.update()
                self._update_bullets()
                self._update_aliens()

            self._update_screen()

    def _check_events(self):
        """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:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键."""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键释放."""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _fire_bullet(self):
        """创建一个新的子弹并将其添加到子弹组."""
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)

    def _update_bullets(self):
        """更新子弹的位置并删除旧子弹."""
        # 更新子弹的位置.
        self.bullets.update()

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

        self._check_bullet_alien_collisions()

    def _check_bullet_alien_collisions(self):
        """响应子弹和外星人的碰撞."""
        # 删除发生碰撞的子弹和外星人.
        collisions = pygame.sprite.groupcollide(
                self.bullets, self.aliens, True, True)

        if not self.aliens:
            # 摧毁现有的子弹并创建新的外星人舰队.
            self.bullets.empty()
            self._create_fleet()

    def _update_aliens(self):
        """
        检查舰队是否到达边缘,
          然后更新舰队中所有外星人的位置.
        """
        self._check_fleet_edges()
        self.aliens.update()

        # 查看外星人与飞船的碰撞.
        if pygame.sprite.spritecollideany(self.ship, self.aliens):
            self._ship_hit()

        # 检查外星人是否到达屏幕底部.
        self._check_aliens_bottom()

    def _check_aliens_bottom(self):
        """检查是否有外星人到达屏幕底部."""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
                # 将其视为飞船被撞击的情况处理.
                self._ship_hit()
                break

    def _ship_hit(self):
        """响应飞船被外星人撞击."""
        if self.stats.ships_left > 0:
            # 减少 ships_left.
            self.stats.ships_left -= 1
            
            # 清空剩余的外星人和子弹.
            self.aliens.empty()
            self.bullets.empty()
            
            # 创建新的外星人舰队并将飞船置于屏幕中央.
            self._create_fleet()
            self.ship.center_ship()
            
            # 暂停.
            sleep(0.5)
        else:
            self.stats.game_active = False

    def _create_fleet(self):
        """创建外星人舰队."""
        # 创建一个外星人并确定一行中的外星人数量.
        # 每个外星人之间的间距等于一个外星人的宽度.
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
        number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)
        
        # 确定屏幕上适合的外星人行数.
        ship_height = self.ship.rect.height
        available_space_y = (self.settings.screen_height -
                                (3 * alien_height) - ship_height)
        number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)
        
        # 创建完整的外星人舰队.
        for row_number in range(number_rows):
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                self._create_alien(alien_number, row_number)

def _create_alien(self, alien_number, row_number):
    """创建一个外星人并将其放置在行中。"""
    alien = Alien(self)
    alien_width, alien_height = alien.rect.size
    # 计算外星人的横坐标位置
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    # 计算外星人的纵坐标位置
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2 * alien.rect.height * row_number
    self.aliens.add(alien)

def _check_fleet_edges(self):
    """适时地响应外星人到达边缘的情况。"""
    for alien in self.aliens.sprites():
        if alien.check_edges():
            # 如果有外星人到达边缘，则改变舰队的方向。
            self._change_fleet_direction()
            break

def _change_fleet_direction(self):
    """下降整个舰队并改变舰队的方向。"""
    for alien in self.aliens.sprites():
        alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
    # 改变舰队的水平移动方向
    self.settings.fleet_direction *= -1

def _update_screen(self):
    """更新屏幕上的图像，并翻转到新的屏幕。"""
    self.screen.fill(self.settings.bg_color)
    self.ship.blitme()
    for bullet in self.bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()
    self.aliens.draw(self.screen)

    pygame.display.flip()

if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏。
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

2、alien.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Alien(Sprite):
    """代表外星人舰队中单个外星人的类。"""

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

        # 加载外星人图像并设置其矩形属性。
        self.image = pygame.image.load('images/alien.png')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 将每个新外星人放置在屏幕左上角附近。
        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height

        # 存储外星人的准确水平位置。
        self.x = float(self.rect.x)

    def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，则返回True。"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        if self.rect.right >= screen_rect.right or self.rect.left <= 0:
            return True

    def update(self):
        """向右或向左移动外星人。"""
        self.x += (self.settings.alien_speed *
                        self.settings.fleet_direction)
        self.rect.x = self.x

1.3 bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
    """管理从飞船发射的子弹的类"""

    def __init__(self, ai_game):
        """在飞船当前位置创建一个子弹对象。"""
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.color = self.settings.bullet_color

        # 在 (0, 0) 处创建一个子弹矩形，然后设置正确的位置。
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.settings.bullet_width,
                                self.settings.bullet_height)
        self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop

        # 将子弹的位置存储为浮点数值。
        self.y = float(self.rect.y)

    def update(self):
        """将子弹向上移动屏幕。"""
        # 更新子弹的浮点位置。
        self.y -= self.settings.bullet_speed
        # 更新矩形的位置。
        self.rect.y = self.y

    def draw_bullet(self):
        """将子弹绘制到屏幕上。"""
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

1.4 game_stats.py

class GameStats:
    """跟踪《外星人入侵》的统计信息。"""

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

        # 将《外星人入侵》设定为活动状态。
        self.game_active = True

    def reset_stats(self):
        """初始化游戏中可能变化的统计信息。"""
        self.ships_left = self.settings.ship_limit

5、setting.py

class Settings:
    """一个存储《外星人入侵》所有设置的类。"""

    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)

        # 飞船设置
        self.ship_speed = 1.5
        self.ship_limit = 3

        # 子弹设置
        self.bullet_speed = 1.5
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        self.bullets_allowed = 3

        # 外星人设置
        self.alien_speed = 1.0
        self.fleet_drop_speed = 10
        # fleet_direction为1表示向右移动；为-1表示向左移动。
        self.fleet_direction = 1

1.6 ship.py

import pygame

class Ship:
    """管理飞船的类。"""

    def __init__(self, ai_game):
        """初始化飞船并设置其起始位置。"""
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

        # 载入飞船图像并获取其矩形。
        self.image = pygame.image.load('images/ship.png')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 将每艘新飞船放在屏幕底部中央。
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

        # 存储飞船的水平位置的小数值。
        self.x = float(self.rect.x)

        # 移动标志
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def update(self):
        """根据移动标志更新飞船的位置。"""
        # 更新飞船的 x 值，而不是矩形。
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.settings.ship_speed

        # 从 self.x 更新矩形对象。
        self.rect.x = self.x

    def blitme(self):
        """在当前位置绘制飞船。"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def center_ship(self):
        """将飞船居中于屏幕底部。"""
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
        self.x = float(self.rect.x)

1.7 测试游戏