pygame編程入門之八：Making Games With Pygame2

4. 游戲?qū)ο箢?/h3>

一旦您加載了模塊，并編寫了資源處理函數(shù)依啰，您就需要繼續(xù)編寫一些游戲?qū)ο罅说暝妗＿@樣做的方式相當簡單，盡管一開始看起來很復雜鸯两。你為游戲中的每一種對象編寫一個類甩卓，然后為對象創(chuàng)建這些類的實例。然后缀棍，您可以使用這些類的方法來操作對象，給對象一些動作和交互功能父腕。所以你的游戲在偽代碼中青瀑，會是這樣的：

#!/usr/bin/python

# [load modules here]

# [resource handling functions here]

class Ball:
    # [ball functions (methods) here]
    # [e.g. a function to calculate new position]
    # [and a function to check if it hits the side]

def main:
    # [initiate game environment here]

    # [create new object as instance of ball class]
    ball = Ball()

    while 1:
        # [check for user input]

        # [call ball's update function]
        ball.update()

當然，這是一個非常簡單的例子斥难，您需要輸入所有的代碼，而不是那些帶括號的注釋群扶。但是你應該有基本想法镀裤。把一個類放在一個類中暑劝，你把所有的函數(shù)都放在一個球上，包括init幕垦，它會創(chuàng)造出所有的球的屬性，然后更新智嚷，它會把球移動到它的新位置纺且，然后在這個位置上移動blitting到屏幕上稍浆。
然后您可以為所有其他的游戲?qū)ο髣?chuàng)建更多的類，然后創(chuàng)建它們的實例嫁艇，這樣您就可以在主函數(shù)和主程序循環(huán)中輕松地處理它們步咪。與此形成對比的是益楼，在主函數(shù)中啟動球猾漫，然后有許多無類的函數(shù)來操作一個集合球?qū)ο螅銓吹綖槭裁词褂妙愂且粋€優(yōu)勢：它允許你把每個對象的所有代碼放在一個地方;它使用對象更容易;它添加新對象和操作它們變得更加靈活粒督。
您可以簡單地為每個新球?qū)ο髣?chuàng)建球類的新實例禽翼，而不是為每個新球?qū)ο筇砑痈嗟拇a闰挡。魔法!

4.1. 一個簡單的球類

這里有一個簡單的類，它具有創(chuàng)建球?qū)ο笏匦璧墓δ苤埃绻谥鞒绦蛑姓{(diào)用update函數(shù)花枫，那么就可以在屏幕上移動：

class Ball(pygame.sprite.Sprite):
    """A ball that will move across the screen
    Returns: ball object
    Functions: update, calcnewpos
    Attributes: area, vector"""

    def __init__(self, vector):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image, self.rect = load_png('ball.png')
        screen = pygame.display.get_surface()
        self.area = screen.get_rect()
        self.vector = vector

    def update(self):
        newpos = self.calcnewpos(self.rect,self.vector)
        self.rect = newpos

    def calcnewpos(self,rect,vector):
        (angle,z) = vector
        (dx,dy) = (z*math.cos(angle),z*math.sin(angle))
        return rect.move(dx,dy)

這里我們有球類,init球函數(shù)集,更新函數(shù),改變了球的矩形在新的位置,和calcnewpos函數(shù)計算出球的新位置根據(jù)其當前位置,移動和向量劳翰。我馬上就會解釋物理。
另一件需要注意的事情是文檔字符串乙墙，這段時間稍微長一點生均，并解釋了類的基礎(chǔ)知識马胧。這些字符串不僅對您自己和其他程序員來說很方便，而且還可以用于解析代碼并記錄代碼的工具蛙粘。它們不會對程序產(chǎn)生很大的影響威彰，但是對于大的程序來說它們是無價的，所以這是一個很好的習慣舔痕。

4.1.1. Diversion 1: Sprites

為每個對象創(chuàng)建類的另一個原因是精靈。你在游戲中渲染的每一個圖像都是一個精靈對象盈咳，因此边翼，首先组底，每個對象的類都應該繼承精靈類。這是Python類繼承的一個很好的特性〗酰現(xiàn)在厌均，球類擁有所有與Sprite類一起的功能棺弊，并且球類的任何對象實例都將被Pygame注冊為精靈。而對于文本和背景稻艰，它們不移動侈净，可以把對象放在背景上，Pygame以不同的方式處理精靈對象元扔，當我們查看整個程序的代碼時旋膳，你會看到它溺忧。
基本上盯孙，你為那個球創(chuàng)建一個球?qū)ο蠛鸵粋€精靈對象，然后你在sprite對象上調(diào)用球的更新函數(shù)歌溉，從而更新精靈痛垛。精靈還提供了復雜的方法來確定兩個物體是否相撞。通常情況下漫谷，您可能只是在主循環(huán)中檢查它們的矩形是否重疊蹂析，但這將涉及到大量的代碼，這將是一種浪費惕稻，因為Sprite類提供了兩個功能（spritecollide and groupcollide）來為您完成這項工作蝙叛。

4.1.2. Diversion 2: Vector physics

除了球類的結(jié)構(gòu)外借帘，這段代碼值得注意的是矢量物理，用來計算球的運動宋梧。任何涉及到角運動的游戲狰挡，除非你熟悉三角學加叁，否則你不會走太遠，所以我將介紹一些你需要知道的基礎(chǔ)知識來理解calcnewpos函數(shù)展融。
首先豫柬，你會注意到球有一個屬性向量烧给，它是由角和z組成的，這個角是用弧度來表示的指么，它會告訴你球運動的方向。Z是球運動的速度晚唇。所以通過這個向量盗似，我們可以確定球的方向和速度赫舒，以及它在x軸和y軸上的移動程度：

../_images/tom_radians.png

../_images/tom_formulae.png

5. User-controllable objects

到目前為止痘括，你可以創(chuàng)建一個Pygame窗口长窄，并渲染一個可以在屏幕上運行的球。
下一步是制造一些用戶可以控制的球拍纲菌。這可能比球簡單得多挠日，因為它不需要物理（除非你的用戶控制的對象會以比上下更復雜的方式移動，比如像馬里奧這樣的平臺角色嚣潜，在這種情況下你需要更多的物理知識）。用戶控制的對象很容易創(chuàng)建椅贱，這要歸功于Pygame的事件隊列系統(tǒng)懂算，正如您將看到的。

5.1. 一個簡單的球拍類

球拍類的原理與球類相似庇麦。你需要一個init函數(shù)來初始化這個球（這樣你就可以為每只球拍創(chuàng)建一個對象實例）犯犁，一個更新函數(shù)，在它被擊到屏幕之前女器，在球棒上執(zhí)行每幀的變化酸役，以及定義這個類實際要做什么的功能。下面是一些示例代碼：

class Bat(pygame.sprite.Sprite):
    """Movable tennis 'bat' with which one hits the ball
    Returns: bat object
    Functions: reinit, update, moveup, movedown
    Attributes: which, speed"""

    def __init__(self, side):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image, self.rect = load_png('bat.png')
        screen = pygame.display.get_surface()
        self.area = screen.get_rect()
        self.side = side
        self.speed = 10
        self.state = "still"
        self.reinit()

    def reinit(self):
        self.state = "still"
        self.movepos = [0,0]
        if self.side == "left":
            self.rect.midleft = self.area.midleft
        elif self.side == "right":
            self.rect.midright = self.area.midright

    def update(self):
        newpos = self.rect.move(self.movepos)
        if self.area.contains(newpos):
            self.rect = newpos
        pygame.event.pump()

    def moveup(self):
        self.movepos[1] = self.movepos[1] - (self.speed)
        self.state = "moveup"

    def movedown(self):
        self.movepos[1] = self.movepos[1] + (self.speed)
        self.state = "movedown"

正如你所看到的驾胆，這個類與它的結(jié)構(gòu)中的球類非常相似涣澡。
但是每個函數(shù)的作用是不同的。首先丧诺，有一個reinit函數(shù)入桂，它在回合結(jié)束時使用，而bat需要被設置回它的起始位置驳阎，任何屬性都被設置回它們的必要值抗愁。
接下來馁蒂，球拍移動的方式比球要復雜一些，因為它的運動很簡單（向上/向下）蜘腌，但它依賴于使用者告訴它移動沫屡，不像球在每一幀中不斷移動。為了理解球的運動方式撮珠，看一個快速的圖來顯示事件的順序是很有幫助的：

../_images/tom_event-flowchart.png

5.1.1. Diversion 3: Pygame events

那么我們怎么知道玩家什么時候把按鍵按下澜掩，然后釋放呢
有了Pygame事件隊列系統(tǒng)，年青人杖挣！這是一個非常容易使用和理解的系統(tǒng)肩榕，所以這不會花很長時間：）您已經(jīng)在基本的Pygame程序中看到了事件隊列，它用于檢查用戶是否退出了應用程序惩妇。移動球拍的代碼就這么簡單：

for event in pygame.event.get():
    if event.type == QUIT:
        return
    elif event.type == KEYDOWN:
        if event.key == K_UP:
            player.moveup()
        if event.key == K_DOWN:
            player.movedown()
    elif event.type == KEYUP:
        if event.key == K_UP or event.key == K_DOWN:
            player.movepos = [0,0]
            player.state = "still"

這里假設您已經(jīng)創(chuàng)建了一個bat的實例株汉，并調(diào)用了object player。
您可以看到熟悉結(jié)構(gòu)布局歌殃，它遍歷Pygame事件隊列中每個事件乔妈，并用event.get（）函數(shù)檢索。當用戶點擊按鍵氓皱，按下鼠標按鈕并移動操縱桿時路召，這些動作會被注入到Pygame事件隊列中，然后直到處理波材。
所以在主游戲循環(huán)的每次迭代中股淡，你都要經(jīng)歷這些事件，檢查它們是否是你想要處理的廷区，然后適當?shù)靥幚硭鼈兾椤Ｔ谇蚺纳砩系氖录ump（）函數(shù)。在每次迭代中調(diào)用update函數(shù)保持隊列流隙轻。
首先埠帕，我們檢查用戶是否退出了程序垢揩，如果他們退出了，就退出敛瓷。然后我們檢查是否有任何鍵被按下叁巨，如果是，我們檢查它們是否是移動球拍的指定鍵琐驴。如果是,然后調(diào)用對應移動功能,并設置適當?shù)腷at狀態(tài)(盡管 moveup movedown改變了moveup()和movedown()函數(shù),這使得簡潔的代碼,并且不破壞封裝,這意味著您將屬性分配給對象本身,沒有引用該對象的實例的名稱)俘种。
注意這里我們有三個狀態(tài)： still, moveup, and movedown秤标。同樣绝淡，如果您想要調(diào)試或計算旋轉(zhuǎn)，這些都是很方便的苍姜。我們還會檢查是否有任何鍵被“松開”（即不再被按桌谓汀），如果是衙猪，我們就會阻止球拍移動馍乙。

6. 把它們放在一起

到目前為止，您已經(jīng)學習了構(gòu)建簡單游戲所需的所有基礎(chǔ)知識垫释。您應該了解如何創(chuàng)建Pygame對象丝格，Pygame如何顯示對象，如何處理事件棵譬，以及如何使用物理將一些動作引入到您的游戲中显蝌。
現(xiàn)在，我將展示如何將所有這些代碼塊放到游戲中订咸。首先要做的是讓球觸到屏幕的兩側(cè)曼尊，讓球棒能夠擊球，否則就不會有太多的比賽了脏嚷。我們用Pygame的碰撞方法來做這個骆撇。

6.1. 讓球擊中兩邊

讓它在兩側(cè)彈跳的基本原理很容易理解。你利用球的四個角坐標父叙，檢查它們是否與屏幕邊緣的x或y坐標相對應神郊。如果右上角和左上角都有y坐標為0，你就知道這個球現(xiàn)在在屏幕的最上面趾唱。在我們計算出了球的新位置之后,我們在更新函數(shù)中做了所有這些屿岂。

if not self.area.contains(newpos):
      tl = not self.area.collidepoint(newpos.topleft)
      tr = not self.area.collidepoint(newpos.topright)
      bl = not self.area.collidepoint(newpos.bottomleft)
      br = not self.area.collidepoint(newpos.bottomright)
      if tr and tl or (br and bl):
              angle = -angle
      if tl and bl:
              self.offcourt(player=2)
      if tr and br:
              self.offcourt(player=1)

self.vector = (angle,z)

檢查這個區(qū)域是否包含了球的新位置（它總是應該的，我們不需要有else子句鲸匿，盡管在其他情況下你可能想要考慮它爷怀。）
然后檢查四個角的坐標是否與該區(qū)域的邊發(fā)生碰撞，并為每個結(jié)果創(chuàng)建對象带欢。如果是的話运授，對象的值是1烤惊，或者是真值。如果不吁朦，那么價值將是零柒室，或者是假的。
然后我們看它是否擊中了頂部或底部逗宜，如果是雄右，它改變了球的方向。使用弧度纺讲，我們可以簡單地改變它的正/負的值來做到這一點擂仍。還會檢查球是否從側(cè)面消失了，如果它有的話熬甚，我們會調(diào)用offcourt函數(shù)逢渔。在游戲中，重新設置球乡括，在調(diào)用該函數(shù)時指定的玩家的分數(shù)增加1點肃廓，并顯示新分數(shù)。
最后诲泌，根據(jù)新的角度重新編譯向量盲赊。就這樣。球?qū)g快地從墻上彈回來敷扫，并以優(yōu)雅的姿態(tài)離開墻面哀蘑。

6.2. 讓球碰到球拍

把球打到球拍身上很類似，它會撞到屏幕的兩側(cè)呻澜。仍然使用碰撞法递礼，但是這次要檢查球的矩形和球拍是否碰撞。在這段代碼中羹幸，還添加了一些額外的代碼來避免各種故障脊髓。您會發(fā)現(xiàn)，為了避免出現(xiàn)小故障和bug栅受，您必須添加各種額外的代碼将硝，因此習慣了它是一件好事。

else:
    # Deflate the rectangles so you can't catch a ball behind the bat
    player1.rect.inflate(-3, -3)
    player2.rect.inflate(-3, -3)

    # Do ball and bat collide?
    # Note I put in an odd rule that sets self.hit to 1 when they collide, and unsets it in the next
    # iteration. this is to stop odd ball behaviour where it finds a collision *inside* the
    # bat, the ball reverses, and is still inside the bat, so bounces around inside.
    # This way, the ball can always escape and bounce away cleanly
    if self.rect.colliderect(player1.rect) == 1 and not self.hit:
        angle = math.pi - angle
        self.hit = not self.hit
    elif self.rect.colliderect(player2.rect) == 1 and not self.hit:
        angle = math.pi - angle
        self.hit = not self.hit
    elif self.hit:
        self.hit = not self.hit
self.vector = (angle,z)

用另一段語句開始這部分屏镊，因為這是前面的代碼塊中執(zhí)行的依疼，以檢查球是否碰到了邊。
如果它沒有擊中兩邊而芥，它可能會擊中一個球棒律罢，所以繼續(xù)進行條件。第一個故障修復是在這兩個維度縮小球員矩形3像素,停止背后的球拍抓球(如果你想象你只是把球拍這球跟蹤,矩形重疊,所以通常球?qū)⒈弧按驌簟?。
接下來檢查這些矩形是否會發(fā)生碰撞误辑，還有一個小故障沧踏。請注意，我已經(jīng)對這些奇怪的代碼進行了注釋——對于那些查看代碼的人來說巾钉，解釋一些不尋常的代碼總是好的翘狱，因此當看到它的時候，您就會理解它砰苍。如果沒有修復潦匈，球可能會擊中球棒的一角，改變方向赚导，一幀后仍然會發(fā)現(xiàn)自己在球拍內(nèi)茬缩。然后它會認為它再次被擊中了，并改變了它的方向辟癌。這種情況可能會發(fā)生幾次寒屯，使得球的運動完全不真實荐捻。
所以我們有一個變量黍少，self.click，當它被擊中時处面，我們將它設置為True厂置，然后在后面加上一個False。當我們檢查這些矩形是否發(fā)生碰撞時魂角，我們也檢查是否self命中是true/false昵济，以阻止內(nèi)部的反彈。
這里的代碼很容易理解野揪。所有矩形都有一個碰撞函數(shù)访忿，你可以在其中輸入另一個物體的矩形，如果這些矩形是重疊的斯稳，如果不是海铆，它就會返回True。我們可以通過從pi中減去當前的角度來改變方向（同樣挣惰，你可以用弧度來做一個簡單轉(zhuǎn)變卧斟，它會把角度調(diào)整90度，然后把它往正確的方向發(fā)送;你可能會發(fā)現(xiàn)憎茂，在這一點上珍语，對弧度的徹底理解是有道理的！）為了完成故障檢查竖幔，我們換了self.hit板乙。如果們被擊中后的框架，那就返回False拳氢。
然后重新編譯這個向量募逞。當然晓猛，您希望刪除前一段代碼中的同一行，這樣您只需要在if-else條件語句之后才做一次凡辱。這是它!合并后的代碼將允許球擊中兩側(cè)和球拍戒职。

6.3. 成品

最終的產(chǎn)品，加上所有的代碼塊透乾，以及其他一些代碼將它們整合在一起洪燥，看起來就像這樣：

#
# Tom's Pong
# A simple pong game with realistic physics and AI
# http://www.tomchance.uklinux.net/projects/pong.shtml
#
# Released under the GNU General Public License

VERSION = "0.4"

try:
    import sys
    import random
    import math
    import os
    import getopt
    import pygame
    from socket import *
    from pygame.locals import *
except ImportError, err:
    print "couldn't load module. %s" % (err)
    sys.exit(2)

def load_png(name):
    """ Load image and return image object"""
    fullname = os.path.join('data', name)
    try:
        image = pygame.image.load(fullname)
        if image.get_alpha is None:
            image = image.convert()
        else:
            image = image.convert_alpha()
    except pygame.error, message:
        print 'Cannot load image:', fullname
        raise SystemExit, message
    return image, image.get_rect()

class Ball(pygame.sprite.Sprite):
    """A ball that will move across the screen
    Returns: ball object
    Functions: update, calcnewpos
    Attributes: area, vector"""

    def __init__(self, (xy), vector):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image, self.rect = load_png('ball.png')
        screen = pygame.display.get_surface()
        self.area = screen.get_rect()
        self.vector = vector
        self.hit = 0

    def update(self):
        newpos = self.calcnewpos(self.rect,self.vector)
        self.rect = newpos
        (angle,z) = self.vector

        if not self.area.contains(newpos):
            tl = not self.area.collidepoint(newpos.topleft)
            tr = not self.area.collidepoint(newpos.topright)
            bl = not self.area.collidepoint(newpos.bottomleft)
            br = not self.area.collidepoint(newpos.bottomright)
            if tr and tl or (br and bl):
                angle = -angle
            if tl and bl:
                #self.offcourt()
                angle = math.pi - angle
            if tr and br:
                angle = math.pi - angle
                #self.offcourt()
        else:
            # Deflate the rectangles so you can't catch a ball behind the bat
            player1.rect.inflate(-3, -3)
            player2.rect.inflate(-3, -3)

            # Do ball and bat collide?
            # Note I put in an odd rule that sets self.hit to 1 when they collide, and unsets it in the next
            # iteration. this is to stop odd ball behaviour where it finds a collision *inside* the
            # bat, the ball reverses, and is still inside the bat, so bounces around inside.
            # This way, the ball can always escape and bounce away cleanly
            if self.rect.colliderect(player1.rect) == 1 and not self.hit:
                angle = math.pi - angle
                self.hit = not self.hit
            elif self.rect.colliderect(player2.rect) == 1 and not self.hit:
                angle = math.pi - angle
                self.hit = not self.hit
            elif self.hit:
                self.hit = not self.hit
        self.vector = (angle,z)

    def calcnewpos(self,rect,vector):
        (angle,z) = vector
        (dx,dy) = (z*math.cos(angle),z*math.sin(angle))
        return rect.move(dx,dy)

class Bat(pygame.sprite.Sprite):
    """Movable tennis 'bat' with which one hits the ball
    Returns: bat object
    Functions: reinit, update, moveup, movedown
    Attributes: which, speed"""

    def __init__(self, side):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image, self.rect = load_png('bat.png')
        screen = pygame.display.get_surface()
        self.area = screen.get_rect()
        self.side = side
        self.speed = 10
        self.state = "still"
        self.reinit()

    def reinit(self):
        self.state = "still"
        self.movepos = [0,0]
        if self.side == "left":
            self.rect.midleft = self.area.midleft
        elif self.side == "right":
            self.rect.midright = self.area.midright

    def update(self):
        newpos = self.rect.move(self.movepos)
        if self.area.contains(newpos):
            self.rect = newpos
        pygame.event.pump()

    def moveup(self):
        self.movepos[1] = self.movepos[1] - (self.speed)
        self.state = "moveup"

    def movedown(self):
        self.movepos[1] = self.movepos[1] + (self.speed)
        self.state = "movedown"


def main():
    # Initialise screen
    pygame.init()
    screen = pygame.display.set_mode((640, 480))
    pygame.display.set_caption('Basic Pong')

    # Fill background
    background = pygame.Surface(screen.get_size())
    background = background.convert()
    background.fill((0, 0, 0))

    # Initialise players
    global player1
    global player2
    player1 = Bat("left")
    player2 = Bat("right")

    # Initialise ball
    speed = 13
    rand = ((0.1 * (random.randint(5,8))))
    ball = Ball((0,0),(0.47,speed))

    # Initialise sprites
    playersprites = pygame.sprite.RenderPlain((player1, player2))
    ballsprite = pygame.sprite.RenderPlain(ball)

    # Blit everything to the screen
    screen.blit(background, (0, 0))
    pygame.display.flip()

    # Initialise clock
    clock = pygame.time.Clock()

    # Event loop
    while 1:
        # Make sure game doesn't run at more than 60 frames per second
        clock.tick(60)

        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                return
            elif event.type == KEYDOWN:
                if event.key == K_a:
                    player1.moveup()
                if event.key == K_z:
                    player1.movedown()
                if event.key == K_UP:
                    player2.moveup()
                if event.key == K_DOWN:
                    player2.movedown()
            elif event.type == KEYUP:
                if event.key == K_a or event.key == K_z:
                    player1.movepos = [0,0]
                    player1.state = "still"
                if event.key == K_UP or event.key == K_DOWN:
                    player2.movepos = [0,0]
                    player2.state = "still"

        screen.blit(background, ball.rect, ball.rect)
        screen.blit(background, player1.rect, player1.rect)
        screen.blit(background, player2.rect, player2.rect)
        ballsprite.update()
        playersprites.update()
        ballsprite.draw(screen)
        playersprites.draw(screen)
        pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__': main()

除了展示最終產(chǎn)品，我還會把你們帶回到TomPong上乳乌，所有這些都是基于此的捧韵。
下載,看看源代碼,你會看到一個全面實施pong使用的所有代碼。在本教程中,您看到的以及很多其他的代碼我已經(jīng)添加各種版本,比如一些額外的物理旋轉(zhuǎn),和其他各種錯誤和故障修復汉操。