基于 Python-pygame 的导弹自动追踪代码实现与详细讲解(不考虑弹头，只考虑导弹本身)

基于 Python-pygame 的导弹自动追踪代码实现

自动追踪算法，其实就是解微分方程，利用微分的思想，加上一点简单的三角学知识，就可以实现它。
算法总的思想就是根据上图，把时间t分割成足够小的片段（比如1/1000，这个时间片越小越精确），每一个片段分别构造如上三角形，计算出导弹下一个时间片走的方向（即∠a）和走的路程（即vt=|AC|），这时候目标再在第二个时间片移动了位置，这时刚才计算的C点又变成了第二个时间片的初始点，这时再在第二个时间片上在C点和新的目标点构造三角形计算新的vt，然后进入第三个时间片，如此反复即可。

假定导弹和目标的初始状态下坐标分别是(x1,y1),(x,y)，构造出直角三角形ABE，这个三角形用来求∠a的正弦和余弦值，因为vt是自己设置的，我们需要计算A到C点x和y坐标分别移动了多少，移动的值就是AD和CD的长度，这两个分别用vt乘cosa和sina即可。

即：

所以

AC的长度就是导弹的速度乘以时间即 |AC|=vt，然后即可计算出AD和CD的长度，于是这一个时间片过去后，导弹应该出现在新的位置C点，他的坐标就是老的点A的x增加AD和y减去CD。

于是，新的C点坐标就是：

为了更形象，把第一个时间片和第二个时间片放在一起看看：

第一个是时间片构造出的三角形是ABE，经过一个时间片后，目标从B点走到了D点，导弹此时在C点，于是构造新的三角形CDF，重复刚才的计算过程即可，图中的角∠b就是导弹需要旋转的角度,现实中只需要每个时间片修正导弹的方向就可以了，具体怎么让导弹改变方向，这就不是我们需要研究的问题了

那么实现这个过程的代码如下：

# 1.导入库
import pygame,sys
from math import * # 注：*代表导入所有的变量,即使用pi，不需要写为math.pi，直接使用pi
# 2.进行初始化
pygame.init() # 初始化模块
screen = pygame.display.set_mode((800,700),0,32) # 初始化一个准备显示的窗口或屏幕
missile = pygame.image.load('pointer.png').convert_alpha() # 加载与处理图像
x1,y1 = 100,600           # 导弹的初始发射位置
velocity = 1200            # 导弹速度
time = 1/1000             # 每个时间片的长度
clock = pygame.time.Clock() # 创建时钟对象
old_angle = 0
# 3.主程序：
while True:
    for event in pygame.event.get(): # 从队列中获取事件
        if event.type == pygame.QUIT: # 结束 pygame 模块
            sys.exit() # 退出Python
    clock.tick(60) # 每秒最多循环60次，即设置帧率为60
    x,y = pygame.mouse.get_pos()          # 获取鼠标位置，鼠标就是需要打击的目标，即(x,y)
    distance = sqrt(pow(x-x1,2)+pow(y-y1,2))      # 两点距离公式，即|AB|
    section = velocity*time               # 每个时间片需要移动的距离
    sina = (y1-y)/distance
    cosa = (x-x1)/distance
    angle = atan2(y-y1,x-x1)              # 两点线段的弧度值,即返回给定的X及Y坐标值的反正切值∠a的弧度制
    x1,y1 = (x1+section*cosa,y1-section*sina) # 更新初始坐标A
    d_angle = degrees(angle)        # 弧度转角度
    screen.blit(missile, (x1 , y1 ))
    dis_angle = d_angle-old_angle          # dis_angle就是到下一个位置需要改变的角度,即∠b
    old_angle = d_angle                    # 更新初始角度
    pygame.display.update()                # 更新整个待显示的 Surface 对象到屏幕上。

注解：
1.关于pygame.init()：

我们已经知道python有一个特殊的“工具包（模块）”叫pygame了。在我们要动手用它完成我们的想法之前，电脑这个强迫症需要我们检查一遍，这个工具包是否完整，能否正常给我们提供帮助。而这个检查的动作，就是pygame.init().

2.关于pygame.display.set_mode((800,700),0,32)

set_mode(resolution=(0,0), flags=0, depth=0) -> Surface
这个函数将创建一个 Surface 对象的显示界面。传入的参数用于指定显示类型。最终创建出来的显示界面将是最大可能地匹配当前操作系统。resolution 参数是一个二元组，表示宽和高。flags 参数是附件选项的集合。depth 参数表示使用的颜色深度。

3.关于pygame.image.load(‘element/red_pointer.png’).convert_alpha()

pygame.image.load()为加载图像。最终返回Surface
使用 convert 可以转换格式，提高 blit 的速度
convert()所指的“格式”并非指文件格式（如 png，jpeg，gif），它是所谓的“像素格式”。它代表了一个surface记录一个特定像素的颜色的方法。如果surface格式跟显示格式不一样，那SDL就要在每次blit的时候去转化它——这是个相当费时的过程。不用关心解释，只要注意到如果想在blit之外获得速度，那你就需要 convert()。但是对于透明图像，效果会不同。如果想提高 blit 的速度，但是也想实现透明效果，可以使用： convert_alpha 相对于convert，保留了图像的 Alpha 通道信息，可以认为是保留了透明的部分，实现了透明转换。

其中 Alpha 通道指：
阿尔法通道是一个8位的灰度通道，该通道用256级灰度来记录图像中的透明度信息，定义透明、不透明和半透明区域，其中白表示不透明，黑表示透明，灰表示半透明。

4.关于pygame.time.Clock()

pygame.time.Clock对象帮助我们确定程序要以多少最大的帧速率运行，在这里面是先创建始终对象，再进行每秒的循环，即确定帧率。

5.关于pygame.event.get()

Pygame 模块是用于处理事件与事件队列。
get() -> Eventlist
get(type) -> Eventlist
get(typelist) -> Eventlist
这将获取并从队列中删除事件。如果指定一个或多个 type 参数，那么只获取并删除指定类型的事件。如果你只从队列中获取和删除指定的事件，那么久而久之，队列可能被你不关注的事件所填满。

6.关于sys.exit()

退出Python。这是通过引发SystemExit 异常来实现的，因此遵循finally语句的子句所指定的清理操作try ，并且可以拦截外层的退出尝试。

7.关于pygame.mouse.get_pos()

获取鼠标光标的位置。
get_pos() -> (x, y)
返回鼠标光标的坐标 (x, y)。这个坐标以窗口左上角为基准点。光标位置可以被定位于窗口之外，但是通常被强制性限制在屏幕内。

8.关于screen.blit(missile, (x1 , y1 ))

这是我们的窗口，由screen = pygame.display.set_mode((width,height))创建。其中screen是画布名称。最终，所有内容都需要绘制到此画布上，以便我们可以看到它。
screen.blit(player,(xpos,ypos))
blit（）的功能是把一张图A粘贴到另一张图B上，这意味着B上的图将被A上的图覆盖，且永久不能恢复。blit（）的原型是blit（source, dest, area=None）,返回值为rect对象，返回被改变的画面区域。
source：一个surface对象，可以理解为一张图，就是你要复制粘贴到B上的A图片。
dest：一个可以标识坐标的东西，可以是一个（x，y）元组。也可以是一个（x，y，height，width）元组，也可以是一个Rect对象，Rect对象可以理解为有位置有大小的矩形。
area：另一个Rect对象。