趣味Python游戏编程：第1章神奇的游戏循环：弹跳小球

andyyah晓波

于 2024-08-05 10:14:31 发布

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分类专栏：趣味Python游戏编程文章标签： python 游戏 pygame

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趣味Python游戏编程：第1章神奇的游戏循环：弹跳小球

准备好了吗？我们即将开始激动人心的游戏编程之旅。或许你之前学习过一些编程知识，但若是从没接触过游戏编程，那么你仍然会对游戏程序的运行感到不解。游戏程序不像计算一个公式或谜题，得到答案之后程序就结束了，游戏程序一直是处于运行中的，只要你不主动退出，那么你可以永远待在游戏之中。这就是游戏循环的神奇魔力。

本章将深入介绍游戏循环的运作方式，以及如何运用游戏循环来编写你自己的第一个游戏——弹跳小球。我们将生成一个游戏窗口，然后在里面添加很多小球，让它们在窗口中自由移动，当小球碰到窗口四周时则发生反弹。是不是很有趣呢？

本章主要涉及如下知识点：

设置游戏开发环境

创建游戏场景

创建游戏角色

实现角色的移动

游戏循环的原理

管理多个角色

1.1　准备工作

1.1.1　选择合适的开发工具

“工欲善其事，必先利其器”，编写游戏之前需挑选一款合适的工具，这样可以大大地简化程序编写工作。Python语言的很多第三方库都提供游戏编程功能，最有名的要属Pygame库了，它提供丰富的API来实现游戏的各种效果。但是，对初学者来说，Pygame库还是显得有些复杂，这里希望采用更加简洁高效的工具，使得可以把注意力集中在游戏算法的实现上，而不需要花费太多精力去学习游戏开发库的使用。

于是本书打算采用Pgzero库来编写游戏。Pgzero的完整名称是Pygame Zero，不难看出，它是从Pygame库衍生而来的。可以说Pgzero就是Pygame的一个精简版本，能够实现Pygame库的主要功能，但是屏蔽了一些复杂的细节，使得初学者能够快速上手。

1.1.2　设置开发环境

由于Pgzero是Python的第三方库，它不能独立工作，必须在Python代码中来使用，因此首先需要安装Python开发环境。可以去Python官网下载最新的安装包进行安装（关于Python的详细安装步骤请参考附录）。现在已经准备好了游戏编程的基本环境，可以使用Python提供的IDLE编辑器来编写代码了。

且慢，你是否觉得使用IDLE编辑器来编写程序不是那么方便呢？对于简单的小程序当然无所谓了，但是游戏程序相对来说还是比较复杂的，而且游戏中需要调用一些图片或声音资源，还要对所有的游戏资源进行统一管理。因此还得寻找一个更加灵活方便的游戏编写工具，在这里我采用的是Mu编辑器。Mu编辑器是专门为Python学习者设计的一个开发工具，它的编辑器非常友好，提供了很多的便捷操作，例如代码自动提示、代码缩进标示、语法检查等功能。更重要的是，它已经集成了Pgzero库，而且提供对游戏资源的管理，这正是我们所需要的，不是吗？关于Mu编辑器的安装在附录A中有详细介绍，现在直接运行Mu编辑器试一下。在初次打开Mu编辑器的时候会提示选择运行模式，如图1.1所示。
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单击“Pygame Zero”模式选项，接下来Mu编辑器便会切换到Pgzero模式，运行界面如图1.2所示。

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Mu编辑器中的空白区域便是将要编写代码的地方，当程序写好之后，单击界面上方的“开始”按钮便可以运行程序了。看起来真是太棒了，还等什么呢？赶快开工吧！

1.2　从何处开始

接下来开始编写游戏。可是，游戏程序究竟什么样呢？或许你会在屏幕上输出“Hello World”，或者你知道如何编程计算斐波拉契数列的值，但是你真的确定游戏程序应该如何编写吗？

首先，游戏运行需有一个图形界面（当然，早期的计算机游戏可能是文本界面的，但那已经是很古老的事了，现在探讨的都是基于图形界面的游戏）。为了显示图形界面，这里的程序应该能够生成一个“窗口”，在其中可以显示各种图形或图像，而游戏的内容正是由各种不同的图形或图像来表示的。

试着创建一个程序窗口。

1.2.1　创建程序窗口

在Mu编辑器上方的工具栏中单击“新建”按钮，可以看到编辑器中出现了一块空白区域，这便是新创建的Python源程序文件。接着单击“保存”按钮将该源程序文件保存在磁盘上，在弹出的对话框中为文件起一个名字，操作界面如图1.3所示。

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然后单击“运行”按钮试试，你会看到屏幕上出现了一个窗口，如图1.4所示。

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感觉如何？是不是惊讶得合不拢嘴？明明连一行代码都没有写，竟然就能出现一个窗口。这正是Pgzero的神奇之处。事实上，Pygzero已经做了大量的“幕后工作”，使得我们可以专注于编写游戏逻辑，而不用太关注显示方面的问题。

然而眼前这个窗口黑乎乎的，并不太好看，而且窗口的大小也不是自己想要的。不要着急，我们一点点地解决问题。

1.2.2　改变窗口大小和颜色

首先解决窗口尺寸问题。在Pgzero中，通过定义两个常量值来确定程序窗口的大小，代码如下所示：
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注意WIDTH和HEGIHT是Pgzero预设的两个常量，分别用来表示程序窗口的宽度和高度值（单位为像素）。上面的代码表示将程序窗口的宽度值设为500像素，高度设为300像素。我们将这两行代码输入刚刚新建的源程序文件中，然后再次运行一下，可以看到窗口的大小发生了改变。

接下来试着改变一下窗口的背景颜色。在Pgzero中，窗口的背景颜色默认是黑色（原来如此），若要改变背景颜色，需要在程序中定义一个draw()函数。那么这个draw()函数又是个什么来头呢？

draw()函数是Pgzero的“幕后主使”之一，它负责显示游戏中的各种图形或图像。只需在程序中定义自己的draw()函数，然后将需要绘制图形图像的代码写进draw()函数中，程序便会自动地执行draw()函数进行显示。

那么，要改变窗口的颜色，究竟要在draw()函数中编写什么代码呢？此时还需要借助Pgzero提供的内置对象screen来完成。事实上，Pgzero为了简化游戏编程，在内部设置了很多的对象来协助完成游戏中的各项操作。screen对象主要就是用来在窗口绘图的，它提供了很多的绘图方法，不仅能够绘制图形和图像，还能绘制文字信息，在后面的游戏编程中还会经常使用到它。

目前需要使用的是screen对象的fill()方法，它表示用某种颜色来填满整个窗口。该方法接受一个RGB元组作为参数。那什么是RGB元组呢？

说明：

了解Python的朋友可能对元组并不陌生，元组就是由一对小括号括起来的一组数值。

RGB元组是由三个数所组成的元组，每一个数代表一个颜色分量。具体来说，第一个数代表红色R（Red），第二个数代表绿色G（Green），第三个数代表蓝色B（Blue），每个数的取值范围从0到255。这其实就是我们熟知的三原色，各种颜色都可以由红绿蓝三种基本颜色混合而成，相应地，可以改变RGB元组中三个数的值来获取不同的颜色。例如（255，0，0）表示红色，（0，255，0）表示绿色，（0，0，255）表示蓝色，（0，0，0）代表黑色，（255，255，255）代表白色等（感兴趣的朋友可以去网上查找某个颜色对应的RGB值）。

了解相关知识后，可以在源代码中加入以下两行代码：

保存并运行程序，可以看到如图1.5所示的界面。没错，我们的窗口背景变成了白色。

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