《Python編程案例教程》（高登） 9.Python編程案例-項目九

項目九游

戲

開

發(fā)項目九

使用Python實現(xiàn)游戲開發(fā)，首選必然是Pygame。Pygame是一組功能強(qiáng)大且有趣的模塊，可用于管理圖形、圖像、動畫及聲音等。利用它用戶能夠更輕松地開發(fā)復(fù)雜的游戲。本項目將詳細(xì)介紹使用Pygame開發(fā)游戲的方法。游戲開發(fā)項目導(dǎo)讀項目九了解Pygame和安裝Pygame第三方庫的方法。掌握創(chuàng)建窗口和加載圖片的方法。掌握繪制圖形、設(shè)置動畫效果、播放聲音和顯示文字的方法。掌握事件處理的方法。能使用Pygame開發(fā)游戲。學(xué)習(xí)目標(biāo)思政目標(biāo)鍛煉想象力、創(chuàng)造力、邏輯思維能力。

感受中國文明的源遠(yuǎn)流長，增強(qiáng)民族自信心。項目九提高解決問題的能力和自信心。Content項目九繪制圍棋棋盤開發(fā)彈球游戲安裝Pygame第三方庫安裝Pygame第三方庫任

務(wù)

一任務(wù)一

在使用Pygame前，應(yīng)先了解Pygame的模塊組成及其功能。而使用Python開發(fā)游戲，須安裝Pygame第三方庫。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家安裝Pygame第三方庫。安裝Pygame第三方庫任務(wù)描述知識鏈接

Pygame是一個用于開發(fā)游戲的Python庫，它是在SDL庫的基礎(chǔ)上開發(fā)的。通過Pygame，用戶可以開發(fā)功能豐富的游戲和多媒體程序。此外，Pygame是一個可移植性很高的模塊，可支持多個操作系統(tǒng)，非常適合小游戲的開發(fā)。任務(wù)一SDL（simpledirectmedialayer）是一套開放源代碼的跨平臺多媒體開發(fā)庫，使用C語言編寫而成。SDL提供了多種控制圖形、圖像、聲音、輸入和輸出的函數(shù)，使用戶只要用相同或相似的代碼就可以開發(fā)跨多個平臺（Linux、Windows、MacOS等）的應(yīng)用軟件。目前SDL多用于游戲開發(fā)、模擬器、媒體播放器等多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。Pygame是一個由一系列模塊組成的集合包，不同的模塊可以實現(xiàn)游戲中不同的功能，Pygame的所有模塊如表9-1所示。。任務(wù)一表9-1Pygame的所有模塊模塊名說明模塊名說明pygame.cdrom訪問光驅(qū)pygame.movie播放視頻pygame.cursors加載光標(biāo)pygame.music播放音頻pygame.display訪問顯示設(shè)備pygame.overlay訪問高級視頻疊加pygame.draw繪制形狀、線和點(diǎn)pygame模塊主程序pygame.event管理事件pygame.rect管理矩形區(qū)域任務(wù)一表9-1（續(xù)）模塊名說明模塊名說明pygame.font使用字體pygame.sndarray操作聲音數(shù)據(jù)pygame.image加載和存儲圖片pygame.sprite操作移動圖像pygame.joystick使用游戲手柄或類似設(shè)備pygame.surface管理圖像和屏幕pygame.key讀取鍵盤按鍵pygame.surfarray管理點(diǎn)陣圖像數(shù)據(jù)pygame.mixer聲音pygame.time管理時間和幀信息pygame.mouse鼠標(biāo)pygame.transform縮放和移動圖像任務(wù)實施由于Pygame是Python的第三方庫，使用前須安裝，具體步驟（也可參考項目七任務(wù)一中jieba庫的安裝方法）繪制圍棋棋盤任

務(wù)

二任務(wù)二

圍棋分為棋盤和棋子，棋盤是方形的，由縱橫各19條線組成，19×19形成了361個交叉點(diǎn)。棋子分為黑白兩色，黑子181枚，白子180枚，黑白子加起來恰好與棋盤的交叉點(diǎn)數(shù)相同。要開發(fā)圍棋類的游戲，須首先繪制棋盤。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家編寫Python程序，動態(tài)繪制圍棋棋盤。繪制圍棋棋盤任務(wù)描述知識鏈接一、創(chuàng)建窗口

所有游戲都在一個固定的窗口（或屏幕）進(jìn)行操作，故開發(fā)游戲的第一步就是創(chuàng)建窗口。pygame.display模塊提供了set_mode()方法用于初始化一個窗口，其方法原型如下。set_mode(resolution=(0,0)[,flags=0,depth=0])其中，resolution是一個二元組，表示寬和高，單位為像素；flags用于指定擴(kuò)展選項，可同時指定多個選項（使用“|”操作符隔開），具體選項如表9-2所示；depth表示顏色深度，如果缺省，系統(tǒng)會自動選擇一個最優(yōu)值。該方法返回一個Surface對象（即Pygame用來表示圖像的對象）。任務(wù)二表9-2

flags可用的選項選項說明FULLSCREEN全屏模式DOUBLEBUF雙緩沖模式（推薦與HWSURFACE或OPENGL一起使用）HWSURFACE在全屏模式中使用硬件加速模式OPENGL使用OPENGL方式渲染畫面RESIZABLE窗口可調(diào)整尺寸NOFRAME窗口無邊框和控制按鈕pygame.image模塊提供了load()方法用于加載圖片，其方法原型如下。任務(wù)二二、加載圖片其中，filename為加載圖片的名稱（可包含路徑）。該方法返回一個Surface對象。圖片加載完成后，并不是顯示在窗口中，而是轉(zhuǎn)換成一個Surface對象，想要將其在窗口上顯示，須使用pygame.surface模塊中的blit()方法將一個圖像繪制到另一個圖像上，其方法原型如下。

load(filename)

blit(source,dest[,area=None,special_flags=0])其中，source為Surface對象（即顯示的圖片）；dest為坐標(biāo)值，一般為source的左上角坐標(biāo)；area為圖片繪制的區(qū)域；special_flags用于指定混合模式。任務(wù)二【例9-1】創(chuàng)建一個窗口，并加載一張圖片作為背景?！締栴}分析】

首先，使用import語句導(dǎo)入所需模塊（如pygame、sys）；接著，初始化pygame；然后，創(chuàng)建窗口、設(shè)置窗口標(biāo)題、加載背景圖片、繪制圖形及刷新繪圖；最后，程序進(jìn)入無限循環(huán)，判斷是否獲取退出事件，如果是，則退出程序。使用Pygame前，必須使用pygame模塊的init()方法初始化，Pygame會在系統(tǒng)中找到合適的屏幕、聲音和控制設(shè)備。使用pygame.display模塊的set_caption()方法可設(shè)置窗口標(biāo)題。繪制圖形后，必須使用pygame.display模塊中的update()方法刷新繪圖。任務(wù)二【問題分析】importpygame,sys #導(dǎo)入模塊pygame.init()

#初始化pygamescreen=pygame.display.set_mode((400,200))

#設(shè)置窗口大小pygame.display.set_caption('貪吃蛇')

#設(shè)置窗口標(biāo)題#加載背景圖片background=pygame.image.load('images\\貪吃蛇.jpg')screen.blit(background,(0,0)) #將背景繪制到窗口的(0,0)位置pygame.display.update()

#刷新繪圖whileTrue:

#循環(huán)foreventinpygame.event.get():

#獲取事件并遍歷ifevent.type==pygame.QUIT:

#如果為退出事件pygame.quit()

#退出pygamesys.exit()

#退出系統(tǒng)任務(wù)二【運(yùn)行結(jié)果】程序運(yùn)行結(jié)果如圖9-6所示。圖9-6例9-1程序運(yùn)行結(jié)果如果想要全屏顯示游戲界面，可在調(diào)用pygame.display.set_mode()方法時設(shè)置第二個參數(shù)為FULLSCREEN，同時加上硬件加速HWSURFACE，即：screen=pygame.display.set_mode((400,200),FULLSCREEN|HWSURFACE)pygame.draw模塊中常用的方法如表9-3所示。任務(wù)二三、繪制圖形表9-3

pygame.draw模塊中常用的方法方法說明line(surface,color,start_pos,end_pos,width)繪制一條線段aaline(surface,color,start_pos,end_pos,blend)繪制一條抗鋸齒的線lines(surface,color,closed,pointlist,width)繪制一條折線rect(surface,color,Rect,width)繪制一個矩形，width缺省時填充矩形顏色ellipse(surface,color,Rect,width)繪制一個橢圓，width缺省時填充橢圓顏色polygon(surface,color,pointlist,width)繪制一個多邊形，width缺省時填充多邊形顏色arc(surface,color,Rect,start_angle,stop_angle,width)繪制一條弧線circle(surface,color,Rect,radius,width)繪制一個圓，width缺省時填充圓顏色任務(wù)二

其中，surface表示Surface對象；color表示顏色；start_pos和end_pos表示開始坐標(biāo)和結(jié)束坐標(biāo)，為(x,y)坐標(biāo)，原點(diǎn)位于左上角，x軸自左向右，y軸自上向下，單位為像素；width表示線條寬度；blend表示是否啟用抗鋸齒功能；pointlist表示坐標(biāo)列表；Rect表示繪圖區(qū)域，使用(left,top,width,height)表示；closed表示折線是否首尾相接；start_angle和stop_angle表示弧線的起始角度和結(jié)束角度，單位是弧度；radius表示圓的半徑。color可為指定的Tk標(biāo)準(zhǔn)顏色字符串，如“Red”（紅色）、“Yellow”（黃色）、“#ff0000”（紅色）等，也可為r、g、b元組表示的RGB顏色，取值范圍為0～255，如(255,255,255)（白色）、(0,0,0)（黑色）、(255,0,0)（紅色）等。任務(wù)二【例9-2】繪制多種圖形。#導(dǎo)入模塊和常量importpygame,sysfrommathimportpipygame.init()

#初始化pygamescreen=pygame.display.set_mode((520,250)) #設(shè)置窗口大小pygame.display.set_caption('繪制圖形') #設(shè)置窗口標(biāo)題screen.fill('White') #設(shè)置背景顏色#繪制一條線pygame.draw.line(screen,'Red',[10,10],[50,10],2)#繪制一條抗鋸齒的線pygame.draw.aaline(screen,'Green',[10,50],[50,50],True)任務(wù)二【例9-2】繪制多種圖形。#繪制一條折線pygame.draw.lines(screen,'Black',False,[[75,10],[125,10],[125,50]],5)#繪制一條閉環(huán)折線pygame.draw.lines(screen,'Black',True,[[150,10],[200,10],[200,50]],5)#繪制一個矩形框pygame.draw.rect(screen,'Blue',[225,10,50,40],2)#繪制一個矩形pygame.draw.rect(screen,'Blue',[300,10,50,40])#繪制一個橢圓框pygame.draw.ellipse(screen,'Red',[375,10,50,40],2)#繪制一個橢圓pygame.draw.ellipse(screen,'Red',[450,10,50,40])#繪制多邊形（三角形）pygame.draw.polygon(screen,'Black',[[10,200],[120,100],[150,200]],5)#繪制多條弧線任務(wù)二【例9-2】繪制多種圖形。pygame.draw.arc(screen,'Black',[200,90,150,125],0,pi/2,2)pygame.draw.arc(screen,'Green',[200,90,150,125],pi/2,pi,2)pygame.draw.arc(screen,'Blue',[200,90,150,125],pi,3*pi/2,2)pygame.draw.arc(screen,'Red',[200,90,150,125],3*pi/2,2*pi,2)#繪制一個圓pygame.draw.circle(screen,'Blue',[450,150],60,2)pygame.display.update() #刷新繪圖whileTrue:

#循環(huán)foreventinpygame.event.get(): #獲取事件并遍歷ifevent.type==pygame.QUIT: #如果為退出事件pygame.quit() #退出pygamesys.exit() #退出系統(tǒng)任務(wù)二【運(yùn)行結(jié)果】程序運(yùn)行結(jié)果如圖9-7所示。圖9-7例9-2程序運(yùn)行結(jié)果fill()方法用于填充Surface對象。物體移動的原理很簡單，即在原有坐標(biāo)的基礎(chǔ)上增加偏移量，再重新繪制圖片，依次一張一張地循環(huán)繪制下去，就可以得到物體移動的效果。此外，需要考慮兩個畫面之間的時間間隔，即經(jīng)過多長時間繪制下一張圖片。pygame.time模塊提供了一個Clock對象，使用其tick()方法可解決上述問題。（1）通過pygame.time.Clock()方法創(chuàng)建對象獲得pygame的時鐘。（2）使用pygame.time.Clock.tick(FPS)方法設(shè)置pygame時鐘的時間間隔。任務(wù)二四、設(shè)置動畫效果設(shè)置動畫效果、播放聲音和顯示文字任務(wù)二由于人類眼睛的特殊構(gòu)造，當(dāng)所看畫面的幀率高于24時（即每秒24幀），就會認(rèn)為畫面是連貫的，此現(xiàn)象稱為視覺暫留。幀率（framespersecond，F(xiàn)PS）為每秒鐘顯示的幀數(shù)，一般的電視畫面是24FPS，30FPS基本可以提供流暢的體驗了，將性能提升至60FPS則可以明顯提升交互感和逼真感。一般來說，超過75FPS人們就不容易察覺到流暢度有明顯的提升了。任務(wù)二【例9-3】設(shè)置動畫效果示例?！緟⒖即a】

importpygame,sys #導(dǎo)入模塊pygame.init() #初始化pygameFPS=30 #設(shè)置幀率fpsClock=pygame.time.Clock()

#創(chuàng)建時鐘對象#設(shè)置窗口大小screen=pygame.display.set_mode((500,400))pygame.display.set_caption('動畫') #設(shè)置窗口標(biāo)題img=pygame.image.load('images\\球.png') #加載圖片imgx,imgy=10,10 #初始化圖片的位置direction='right' #初始化圖片的移動方向whileTrue: #循環(huán)screen.fill('White') #背景填充為白色ifdirection=='right':

#如果圖片向右移動imgx+=5 #圖片x坐標(biāo)加5ifimgx==420: #如果圖片x坐標(biāo)等于420任務(wù)二direction='down'

#設(shè)置方向為向下elifdirection=='down': #如果圖片向下移動imgy+=5 #圖片y坐標(biāo)加5ifimgy==320: #如果圖片y坐標(biāo)等于320direction='left' #設(shè)置方向為向左elifdirection=='left': #如果圖片向左移動imgx-=5 #圖片x坐標(biāo)減5ifimgx==0:

#如果圖片x坐標(biāo)等于0direction='up' #設(shè)置方向為向上elifdirection=='up': #如果圖片向上移動imgy-=5 #圖片y坐標(biāo)減5ifimgy==0: #如果圖片y坐標(biāo)等于0direction='right'

#設(shè)置方向為向右screen.blit(img,(imgx,imgy))

#繪制圖片foreventinpygame.event.get():

#獲取事件并遍歷ifevent.type==pygame.QUIT:

#如果為退出事件pygame.quit() #退出pygamesys.exit() #退出系統(tǒng)pygame.display.update() #刷新繪圖fpsClock.tick(FPS) #設(shè)置時鐘的時間間隔任務(wù)二【運(yùn)行結(jié)果】運(yùn)行程序，可以看到小球自左往右、自上往下、自右往左、自下往上循環(huán)移動，部分顯示結(jié)果如圖9-8所示。圖9-8例9-3程序運(yùn)行結(jié)果任務(wù)實施完成本任務(wù)，須首先進(jìn)行初始化設(shè)置，包括導(dǎo)入模塊、初始化pygame、設(shè)置窗口大小和標(biāo)題、加載和繪制背景圖片、設(shè)置幀率及創(chuàng)建時鐘對象；然后循環(huán)繪制圍棋棋盤，包括19條橫線、19條縱線及9個星位；接著循環(huán)繪制5個隨機(jī)位置的黑白棋子；最后循環(huán)獲取、遍歷并判斷事件，如果為退出事件，則關(guān)閉程序。開發(fā)彈球游戲任

務(wù)

三任務(wù)三

彈球游戲想要實現(xiàn)的功能是從窗口上方隨機(jī)位置生成隨機(jī)顏色的球（個數(shù)可設(shè)置），使用左右方向鍵控制擋板攔截球，如果球碰撞擋板或窗口邊緣則反彈；如果球全部掉落到擋板下方，則游戲結(jié)束，統(tǒng)計游戲時間。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家開發(fā)彈球游戲。開發(fā)彈球游戲任務(wù)描述知識鏈接一、播放聲音

對于一般游戲來說，聲音分為音效和背景音樂兩種。音效是在觸發(fā)某種條件下播放的聲音，如兩個小球碰撞時發(fā)出的聲音；而背景音樂則是伴隨著游戲存在的，往往是重復(fù)播放的一首曲子。Pygame支持的聲音格式十分有限，一般情況下，音效可采用無壓縮的wav格式，背景音樂可采用ogg格式或mp3格式。任務(wù)三播放音效使用pygame.mixer模塊，須首先創(chuàng)建一個Sound對象，其語法格式如下。set_mode(resolution=(0,0)[,flags=0,depth=0])其中，filename為音頻文件名（可包含路徑）。創(chuàng)建Sound對象后，可使用play()方法播放音效。Sound對象的常用方法如表9-4所示。表9-4

Sound對象的常用方法方法說明方法說明play()播放音效get_volume()獲取音量stop()停止播放get_num_channels()計算該音效播放的次數(shù)fadeout()淡出get_length()獲取音效的長度set_volume()設(shè)置音量get_raw()將音效以二進(jìn)制格式返回任務(wù)三

播放背景音樂使用pygame.music模塊，它是pygame.mixer模塊的一個特殊實現(xiàn)，使用時須通過pygame.mixer.music調(diào)用其方法。pygame.music模塊的常用方法如表9-5所示。表9-5

pygame.music模塊的常用方法方法含義方法含義load()載入音樂get_volume()獲取音量play()播放音樂get_busy()檢查是否正在播放音樂rewind()重新播放音樂set_pos()設(shè)置播放的位置stop()結(jié)束播放音樂get_pos()獲取播放的位置pause()暫停播放音樂queue()將一個音樂文件放入待播放隊列中unpause()恢復(fù)播放音樂set_endevent()當(dāng)播放結(jié)束時發(fā)送一個事件fadeout()淡出get_endevent()獲取播放結(jié)束時發(fā)送的事件set_volume()設(shè)置音量

任務(wù)三播放背景音樂時，首先須使用load()方法加載音樂，然后使用play()方法播放音樂，最后退出游戲前須使用stop()方法停止播放音樂?！纠?-4】播放聲音示例?！緟⒖即a】

importpygame,sys #導(dǎo)入模塊pygame.init() #初始化pygamescreen=pygame.display.set_mode((400,300))

#設(shè)置窗口大小pygame.display.set_caption('播放聲音') #設(shè)置窗口標(biāo)題#加載背景圖片background=pygame.image.load('images\\煙花.jpg')任務(wù)三screen.blit(background,(0,0)) #繪制背景#創(chuàng)建音效對象sound=pygame.mixer.Sound('sounds\\燃放煙花.wav')pygame.display.update() #刷新繪圖#加載背景音樂文件pygame.mixer.music.load('sounds\\新年好.mp3')#播放背景音樂，第一個參數(shù)為播放的次數(shù)（-1表示無限循環(huán)），第二個參數(shù)是設(shè)置播放的起點(diǎn)（單位為秒）pygame.mixer.music.play(-1,0.0)whileTrue: #循環(huán)sound.play() #播放音效foreventinpygame.event.get(): #獲取事件并遍歷ifevent.type==pygame.QUIT: #如果為退出事件pygame.mixer.music.stop() #停止播放背景音樂pygame.quit() #退出pygamesys.exit() #退出系統(tǒng)任務(wù)三【運(yùn)行結(jié)果】運(yùn)行程序，出現(xiàn)主界面（見圖9-10），然后直接播放音效和背景音樂。圖9-10例9-4程序運(yùn)行結(jié)果任務(wù)三二、顯示文字Font(filename,size)如果想要將文字顯示到屏幕上，須首先使用pygame.font模塊中的Font()方法創(chuàng)建一個Font對象，其語法格式如下。其中，filename為字體文件名稱（一般為“.ttf”格式）；size為字體的大小，單位為像素。創(chuàng)建Font對象后，須使用render()方法返回一個Surface對象繪制文本，其語法格式如下。render(text,antialias,color[,background=None])其中，text為要顯示的文字；antialias是個布爾值，表示是否開啟抗鋸齒，當(dāng)為True時字體比較平滑；color為文字顏色；background為背景顏色。最后還須使用blit()方法顯示文字。任務(wù)三【例9-5】顯示文字示例?！緟⒖即a】

importpygame,sys #導(dǎo)入模塊pygame.init() #初始化pygamescreen=pygame.display.set_mode((260,100)) #設(shè)置窗口大小pygame.display.set_caption('顯示文字') #設(shè)置窗口標(biāo)題#創(chuàng)建字體對象font=pygame.font.Font('fonts\\simkai.ttf',30)#設(shè)置顯示的文字，創(chuàng)建文字對象textSurface=font.render('恭喜你，你贏了！',True,'Green','Red')任務(wù)三【例9-5】顯示文字示例?！緟⒖即a】

screen.fill('White') #背景填充為白色textRect=textSurface.get_rect() #獲取文字對象的recttextRect.center=(130,50) #設(shè)置文字對象的中心坐標(biāo)screen.blit(textSurface,textRect) #繪制文字pygame.display.update() #刷新繪圖whileTrue: #循環(huán)foreventinpygame.event.get(): #獲取事件并遍歷ifevent.type==pygame.QUIT: #如果為退出事件pygame.quit() #退出pygamesys.exit() #退出系統(tǒng)任務(wù)三【運(yùn)行結(jié)果】運(yùn)行程序，窗口中顯示綠色的“恭喜你，你贏了！”文字，其背景色為紅色，如圖9-11所示。圖9-11例9-5程序運(yùn)行結(jié)果可使用Surface對象的get_rect()方法獲得一個圖形的Rect對象，然后使用其center()方法設(shè)置該圖形的中心位置。任務(wù)三三、事件處理Pygame會接收用戶各種操作（如按下或釋放按鍵、移動鼠標(biāo)、按下或釋放鼠標(biāo)等）產(chǎn)生的事件。事件隨時可能發(fā)生，Pygame將一系列事件存放在一個事件隊列里，然后通過for循環(huán)取出每一個事件與產(chǎn)生的事件進(jìn)行比較，如果相等則處理產(chǎn)生的事件。一般可使用pygame.event模塊中的get()方法來獲取所有事件，Pygame中常用的事件如表9-6所示。事件處理任務(wù)三表9-6

Pygame中常用的事件事件說明屬性QUIT用戶按下窗口關(guān)閉按鈕noneACTIVEEVENTPygame被激活或隱藏gain、stateKEYDOWN按下按鍵unicode、key、modKEYUP釋放按鍵key、modMOUSEMOTION移動鼠標(biāo)pos、rel、buttonsMOUSEBUTTONDOWN按下鼠標(biāo)pos、buttonMOUSEBUTTONUP釋放鼠標(biāo)pos、buttonVIDEORESIZE縮放窗口size、w、h任務(wù)三【例9-6】事件處理示例?！緟⒖即a】

importpygame,sys #導(dǎo)入模塊pygame.init() #初始化pygamescreen=pygame.display.set_mode((400,300)) #設(shè)置窗口大小pygame.display.set_caption('事件處理') #設(shè)置窗口標(biāo)題image=pygame.image.load('images\\蝴蝶.png') #加載圖片x,y=200,150 #初始化圖片位置whileTrue: #循環(huán)foreventinpygame.event.get(): #獲取事件并遍歷#如果移動鼠標(biāo)，獲得鼠標(biāo)當(dāng)前位置ifevent.type==pygame.MOUSEMOTION:x=event.pos[0]y=event.pos[1]任務(wù)三【參考代碼】

#如果按下鼠標(biāo)，輸出鼠標(biāo)按下位置ifevent.