Pygame 外星人入侵（4）飞船移动

Pygame 外星人入侵（4）飞船移动

引言

直到上一篇博文为止，我们实现了：
1、游戏屏幕的绘制
2、飞船的初始化和绘制
3、现有代码的封装和重构

实现效果：

在这篇博文中，我们将要实现通过键盘方向键来控制飞船左右移动。

一、移动飞船

根据需求来分析应该如何实现。
1、首先，我们应该在 事件响应 中增加对于玩家按下方向键这样的行为的响应，也就是 响应玩家按方向键。
2、其次，在玩家按下方向键后，改变飞船的坐标。
3、最后，绘制飞船到屏幕上，只是此时的飞船，可能已经是坐标改变后的飞船了。

1、响应玩家按键

在我们之前封装在 game_functions 模块中的 check_events() 函数中增加响应玩家按键的逻辑。
另外，应该响应的是方向键，而不是其他不管的按键，这里我们仅以右方向键为例：

def chekc_events(ship):
	for event in pygame.event.get():
		if event.type == QUIT:
			sys.exit()
		# 当检测到玩家按下键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYDOWN:
			# 当玩家按下的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				print('玩家按下了右方向键')

这样我们在游戏运行时如果按下了右方向键，控制台就会打印出相应的提示语句。
即实现了响应玩家的操作。

2、修改飞船的坐标

现在，我们需要在响应玩家操作后，相应地修改飞船的坐标，使飞船在之后绘制屏幕的时候，显示在不一样的位置。
只需要修改响应后的业务就可以了：

def chekc_events(ship):
	for event in pygame.event.get():
		if event.type == QUIT:
			sys.exit()
		# 当检测到玩家按下键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYDOWN:
			# 当玩家按下的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				# 修改飞船的横坐标，使其 +1
				ship.rect.centerx += 1

此时，在主模块中运行游戏，就可以在按下右方向键后，看到飞船向右移动一个像素的位置了。
（不知道博文里能不能发动图。。。）

二、优化1：连续移动

虽然实现了飞船移动，但是也发现了相应的问题，其实也不能说是问题，而是可以优化的点：
我们的程序只有在按下一次右方向键时才会让飞船动一下，如果按住右键不动，飞船只会动一下，不会一直移动直到我们松手。
在很多游戏中，这都是不合适的，我们会经常需要一次性移动一大段距离，现在我们写的程序，如果想移动一大段距离，需要连续多次敲击按键，这是我们需要优化的地方。

于是想到，我们不仅要响应玩家按下按键的事件，还要响应玩家松开按键的事件，且在玩家按下和松开按键之间，都要移动飞船。
基于此，可以通过一个状态值来标识飞船是否移动。

简单总结一下，我们需要做如下修改：
1、在飞船类中增加属性，表示飞船移动的状态，初始值为False
2、响应玩家按下按键后，将状态值变为True
3、响应玩家松开按键后，将状态值变为False
4、在飞船类中定义一个方法，可以通过状态值来移动飞船，当状态值为True时，移动飞船，否则不移动。

1、设置飞船移动的状态属性

class Ship():
	# 其他方法省略
	...
	self.moving_right = False

2、响应事件以修改状态

def chekc_events(ship):
	for event in pygame.event.get():
		if event.type == QUIT:
			sys.exit()
		# 当检测到玩家按下键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYDOWN:
			# 当玩家按下的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				# 修改飞船移动状态，使其移动
				ship.moving_right = True
		# 当检测到玩家松开键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYUP:
			# 当玩家松开的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				# 修改飞船移动状态，使其不再移动
				ship.moving_right = False

3、update() 修改飞船位置

此时，我们在按下和松开右方向键时，分别修改了飞船的状态属性值。
现在，就可以定义方法，通过状态值来移动飞船了

class Ship():
	# 其他方法和属性都省略
	...
	def update(self):
		# 当状态值为真时，移动飞船
		if moving_right == True:
			self.rect.centerx += 1
		# 当状态值为假时，什么都不用做，因此也不用写else语句了

4、修改主模块代码

修改飞船类的代码后，我们重新捋一下主模块中游戏循环代码的逻辑：
1、进入死循环
2、检查事件（这里根据事件已经修改了飞船的状态值，但飞船的坐标还没有修改）
3、改变飞船的坐标，即调用 update() 函数
4、绘制背景
5、绘制飞船
6、显示屏幕

    while True:
        # 事件检测，现在我们已经将事件循环的代码封装到函数中了，直接运行即可
        check_events(my_ship, my_screen, my_settings)

        # 每次执行完事件检测循环后，都更新飞船的位置
        my_ship.update()

        # 绘制游戏画面，包括屏幕背景、飞船，并将内容显示到游戏屏幕上
        update_screen(my_screen, my_settings, my_ship)

此时运行游戏，可以在玩家按住右方向键不放时，一直移动飞船，直到玩家松开按键。

三、左右移动

至此我们实现了飞船的右移，现在按照差不多的逻辑实现飞船的左移。
1、响应玩家按下和松开左方向键的事件
2、响应后移动飞船的业务

# 事件响应
def chekc_events(ship):
	for event in pygame.event.get():
		if event.type == QUIT:
			sys.exit()
		# 当检测到玩家按下键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYDOWN:
			# 当玩家按下的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				# 修改飞船移动状态，使其移动
				ship.moving_right = True
			# 当玩家按下的键是 左方向键
			elif event.key == K_LEFT:
				# 修改飞船移动状态，使其移动
				ship.moving_left = True
		# 当检测到玩家松开键盘上某个按键时
		elif event.type == pygame.KEYUP:
			# 当玩家松开的键是 右方向键
			if event.key == K_RIGHT:
				# 修改飞船移动状态，使其不再移动
				ship.moving_right = False
			# 当玩家松开的键是 左方向键
			if event.key == K_LEFT:
				# 修改飞船移动状态，使其不再移动
				ship.moving_left = False

# 响应后的业务
class Ship():
	# 其他方法和属性都省略
	...
	def update(self):
		# 当状态值为真时，移动飞船
		if moving_right == True:
			self.rect.centerx += 1
		if moving_left == True:
			self.rect.centerx -= 1

值得注意的是，这里我们使用的是两个 if 语句 ，而不是一个 if elif 的语句，这是因为，当玩家同时按住左右键时，需要飞船保持不动。
如果用 if elif 语句的话，这里右移就会占“优势地位”，因为 if 条件满足后，就不会检查后面的 elif 条件了，所以就会一直右移。这显然是不合适的。
用两个 if 语句的话，保证了左右键都会被检查到，飞船在这种情况下就会保持不动。

四、优化2：调整飞船的速度

1、设置速度参数

之前的程序中，我们都设置飞船以 1 像素的距离来移动，如果我们想设置飞船的移动速度，那么就可以将这个参数放到设置类中去，比如我们此时想让飞船以每次 1.5 像素的距离移动：
1、在设置类中添加飞船速度的属性
2、飞船初始化时，传入设置参数
3、修改 update() 方法

class Settings():
	...
	self.ship_speed = 1.5

def __init__(self, screen, settings): 
	...
	# 为了能在飞船对象中使用设置中的参数
	self.settings = settings

def update(self):
		# 当状态值为真时，移动飞船
		if moving_right == True:
			self.rect.centerx += self.settings.ship_speed
		if moving_left == True:
			self.rect.centerx -= self.settings.ship_speed

2、完善飞船调速（有点啰嗦）

至此，好像是解决了飞船调速的问题。

但是，这种处理其实是有问题的，问题出在 pygame 中 ，Surface 对象的rect 属性的值，是 int 型的。
也就是说，坐标只能存储整数，当我们每次都以浮点数进行加减时，实际上加减的距离是去掉小数部分的。因此，当我们把速度调整为1.5后，每一次移动飞船，仍然是以 1 的速度来移动的。
所以像我们刚才这样处理调速的逻辑，只能接受整数的速度值，浮点数的速度值，会自动忽略小数点部分。
而这显然不符合我们的预期。但是可以通过飞船的一个临时变量来保存飞船的坐标，这个临时变量是浮点型的，当我们移动飞船时，坐标的加减，先作用于这个临时变量上，这样是不会造成小数点被忽略的。而当玩家松开按键后，将这个临时变量的最终值，传递回飞船真正的坐标属性上。

这一段我描述的可能有些不清楚，我还是会在下面写上代码，如果还是不太清楚，可以在评论区留言。（有营销号内味儿了）

def update(self):
		# 当状态值为真时，移动飞船
		if moving_right == True:
			# self.x 用来作为飞船坐标的临时值，它是浮点型的
			self.x += self.settings.ship_speed
		if moving_left == True:
			self.x -= self.settings.ship_speed
		# 被浮点数的速度值加减后，最终的结果再返回给坐标
		self.centerx = self.x

在这之前，我们需要做如下准备工作：
1、在飞船初始化时，创建这个临时变量
2、这个临时变量的值，和飞船的坐标值相等
3、这个临时变量必须确保是浮点型的

class Ship():
	...
	def __init__(self,screen,settings):
		...
		# 一行代码，搞定上述的3点要求
		self.x = float(self.rect.centerx)

至此，就实现了比较完善的飞船调速功能，以后需要调速，只需要在设置类中修改相应参数即可，且可以接受浮点数的速度值。

这里之所以说“比较完善”，是因为其实还是有一些缺陷的，因为即使我们通过临时变量获得了准确的坐标偏移量，但最后赋值给 centerx 时，由于坐标变量只接受整型数的特性，仍然会丢失偏移量的小数部分。只不过，这个误差比起优化前要小上不少，算是可以接受吧。

举个例子，比如我们分别以 1 和 1.5 的速度移动飞船 3 次。
优化前：
速度为 1 时的偏移量：int(1) + int(1) + int(1) = 3；误差为0
速度为 1.5 时的偏移量：int(1.5) + int(1.5) + int(1.5) = 3，误差为1.5
优化后：
速度为 1 时的偏移量：int(1 + 1 + 1) = 3 ；误差为0
速度为 1.5 时的偏移量：int(1.5+1.5+1.5) = 4；误差为0.5

还是之前说的，这部分我描述得可能不太好，也有点啰嗦。。。有好的解释方法也可以评论留言。

五、优化3：限制飞船活动范围

我们在移动飞船时，会发现一直往一个方向移动后，飞船会飞出屏幕。其实就是因为飞船的坐标超过了游戏屏幕的大小（显示范围）。因此需要修改一下飞船移动方法的逻辑：
1、在响应玩家按键事件后，移动飞船前，判断飞船的位置
2、只有飞船在屏幕右边界内时，才允许继续右移
3、只有飞船在屏幕左边界内时，才允许继续左移

    def update(self):
        # 当飞船正在向右移动时，飞船的横坐标递增 
        # 而且需要防止飞船飞出屏幕外
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.speed
        # 当飞船正在向左移动时，飞船的横坐标递减
        # 而且需要防止飞船飞出屏幕外
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.speed
        # 将根据小数递增的坐标值给到飞船的坐标变量上
        self.rect.centerx = self.x

六、封装代码

还是书上的老规矩，每次实现一些功能后，先不着急继续往后实现新功能，而是审视已有的代码，看能不能重构或者封装一部分代码。

这里我们在事件检测中对按键按下和按键松开两“种”事件进行了检测，随着之后可能会有越来越多的按键被我们使用，因此，将“按键检测“ 和 ”松键检测“这两部分分别封装是很有必要的。
1、封装”按键检测“
2、封装”松键检测“
3、修改”事件检测“方法的代码

# 封装事件循环中，所有 按下 键盘按键的事件
def check_keydown_events(event, ship, screen, settings):
    # 当玩家在键盘上按下的是 右方向键时，飞船开始向右移动
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    # 当玩家在键盘上按下的是 左方向键时，飞船开始向左移动
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True

# 封装事件循环中，所有 按下 键盘按键的事件
def check_keyup_events(event, ship):
    # 当玩家在键盘上松开的是 右方向键时，飞船停止向右移动
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    # 当玩家在键盘上松开的是 左方向键时，飞船停止向左移动
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False

def check_events(ship, screen, settings, bullets):
    # 循环监视事件的发生
    for event in pygame.event.get():
        # 当玩家点击关闭按钮时，退出游戏
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()

        # 当玩家 按下键盘 发出事件时
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_events(event, ship, screen, settings)

        # 当玩家 松开键盘 发出事件时
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event, ship)

七、小结

在这篇博文中，我们实现了飞船的左右移动，且完善了这一功能：
1、长按长移，直到松手。
2、调速移动，接收小数。
3、限制范围，防止出界。

在学习开发这款游戏的过程中，我遇到一些不能从书上马上理解的东西，这个时候，我会停下来，先看一看自己已经掌握了哪些知识。
对于不能理解的内容，我的做法是先去 Pygame 官方文档中查看一些关键术语的解释，我每次会看一个板块，一个板块包括 Pygame 的一个模块或一个类。我会阅读自己已经见到过和使用过的模块和类。这是我的阅读顺序：
1、display 模块。因为最开始创建游戏屏幕时使用的模块就是这个。
2、Surface 类。因为 display 模块中提到，我们创建的屏幕本质上就是一个 Surface 对象，因此需要知道 Surface 到底是什么，能做什么。
3、image 模块。因为 Surface 类是用于控制图片的类，而导入图片是通过image模块来实现的。
4、Rect 类。Surface类的一个子类，每个 Surface 类都有一个 Rect 对象属性。
5、Color 类。这个比较简单，一笔带过。

值得一提的是，最初看书时，优化调速部分的叙述我不太能理解，不知道通过临时变量“绕一圈”的意义何在；但是我姑且记住了这种处理方法。而当我阅读了 Rect 类的官方文档后，发现了 坐标值 只接收整数的特性，这个时候，马上就联想到了之前不能理解的部分，也就迅速地返回去重新看一遍书上的叙述，发现此时的自己已经能看懂了。所以说，遇到不会的东西，先放一放，给自己充充电，说不定什么时候就会了。

另外，一个飞船移动的功能，自己实现的话，应该也能实现出来。但问题是怎样才能更好地实现这个功能。这篇博文通篇其实只是实现了一个功能，但绝大部分内容都是对功能地优化。所以，在自己写代码时，也要时刻注意这些细节，旨在写出高水平地代码。