如何用Pygame实现经典外星人游戏

发布时间：2022-01-19 10:27:38 作者：iii
来源：亿速云阅读：128

# 如何用Pygame实现经典外星人游戏

![Pygame外星人游戏示例图](https://example.com/pygame-alien-invaders.jpg)  
*使用Pygame构建的经典太空射击游戏*

## 一、项目概述

经典外星人游戏（又称"太空侵略者"）是1978年由Taito公司发行的街机游戏。在本教程中，我们将使用Python的Pygame库完整复刻这个经典游戏。通过本项目，您将学习：

- Pygame基础架构搭建
- 精灵(Sprite)系统使用
- 碰撞检测实现
- 游戏状态管理
- 音效与得分系统

### 技术栈要求
- Python 3.6+
- Pygame 2.0+
- 基础面向对象编程知识

## 二、环境配置

首先安装必要依赖：

```bash
pip install pygame

验证安装：

import pygame
print(pygame.__version__)  # 应输出2.0+

三、游戏架构设计

核心类结构

AlienInvasion/
├── main.py          # 游戏入口
├── settings.py      # 配置参数
├── ship.py          # 玩家飞船
├── alien.py         # 外星人
├── bullet.py        # 子弹系统
└── game_stats.py    # 游戏统计

游戏主循环流程

graph TD
    A[初始化] --> B[事件处理]
    B --> C[更新游戏状态]
    C --> D[渲染绘制]
    D --> B

四、核心代码实现

1. 初始化游戏窗口 (main.py)

import pygame
from settings import Settings

class AlienInvasion:
    def __init__(self):
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        
        # 设置显示模式
        self.screen = pygame.display.set_mode(
            (self.settings.screen_width, 
             self.settings.screen_height))
        
        pygame.display.set_caption("外星人入侵")
        
    def run_game(self):
        """主游戏循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self._update_screen()
            
    def _check_events(self):
        """事件监听"""
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
    
    def _update_screen(self):
        """更新屏幕"""
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        pygame.display.flip()

if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

2. 游戏配置 (settings.py)

class Settings:
    def __init__(self):
        # 屏幕设置
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        
        # 飞船设置
        self.ship_speed = 1.5
        
        # 子弹设置
        self.bullet_speed = 2.0
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)

3. 玩家飞船实现 (ship.py)

import pygame

class Ship:
    def __init__(self, ai_game):
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()
        
        # 加载飞船图像
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()
        
        # 初始位置（屏幕底部中央）
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
        
        # 移动标志
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False
    
    def update(self):
        """根据移动标志调整飞船位置"""
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.rect.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.rect.x -= self.settings.ship_speed
    
    def blitme(self):
        """绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

4. 子弹系统 (bullet.py)

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
    """管理子弹的类"""
    def __init__(self, ai_game):
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.color = self.settings.bullet_color
        
        # 在(0,0)处创建子弹矩形，再设置正确位置
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, 
                              self.settings.bullet_width,
                              self.settings.bullet_height)
        self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop
        
        # 存储用小数表示的子弹位置
        self.y = float(self.rect.y)
    
    def update(self):
        """向上移动子弹"""
        self.y -= self.settings.bullet_speed
        self.rect.y = self.y
    
    def draw_bullet(self):
        """绘制子弹"""
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

5. 外星人实现 (alien.py)

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Alien(Sprite):
    """表示单个外星人的类"""
    def __init__(self, ai_game):
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        
        # 加载外星人图像并设置rect属性
        self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()
        
        # 初始位置在屏幕左上角附近
        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height
        
        # 存储外星人的精确水平位置
        self.x = float(self.rect.x)
    
    def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，返回True"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        return (self.rect.right >= screen_rect.right) or (self.rect.left <= 0)
    
    def update(self):
        """向右或向左移动外星人"""
        self.x += self.settings.alien_speed * self.settings.fleet_direction
        self.rect.x = self.x

五、游戏机制实现

1. 碰撞检测

在AlienInvasion类中添加：

def _update_bullets(self):
    """更新子弹位置并删除消失的子弹"""
    self.bullets.update()
    
    # 删除消失的子弹
    for bullet in self.bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            self.bullets.remove(bullet)
    
    # 检查子弹与外星人碰撞
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(
        self.bullets, self.aliens, True, True)

2. 计分系统 (game_stats.py)

class GameStats:
    """跟踪游戏统计信息"""
    def __init__(self, ai_game):
        self.settings = ai_game.settings
        self.reset_stats()
        
        # 游戏启动时处于活动状态
        self.game_active = True
    
    def reset_stats(self):
        """初始化统计信息"""
        self.ships_left = self.settings.ship_limit
        self.score = 0
        self.level = 1

3. 游戏难度递增

在Settings类中添加：

def increase_speed(self):
    """提高游戏速度"""
    self.ship_speed *= self.speedup_scale
    self.bullet_speed *= self.speedup_scale
    self.alien_speed *= self.speedup_scale

六、完整游戏整合

最终main.py的完整实现：

import sys
import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
from bullet import Bullet
from alien import Alien
from game_stats import GameStats

class AlienInvasion:
    # ... (之前的初始化代码)
    
    def run_game(self):
        while True:
            self._check_events()
            
            if self.stats.game_active:
                self.ship.update()
                self._update_bullets()
                self._update_aliens()
            
            self._update_screen()
    
    def _create_fleet(self):
        """创建外星人群"""
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        
        # 计算一行可容纳多少外星人
        available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
        number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)
        
        # 计算屏幕可容纳多少行外星人
        ship_height = self.ship.rect.height
        available_space_y = (self.settings.screen_height - 
                            (3 * alien_height) - ship_height)
        number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)
        
        # 创建外星人群
        for row_number in range(number_rows):
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                self._create_alien(alien_number, row_number)
    
    def _check_fleet_edges(self):
        """有外星人到达边缘时采取相应措施"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.check_edges():
                self._change_fleet_direction()
                break
    
    def _change_fleet_direction(self):
        """将整群外星人下移并改变方向"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
        self.settings.fleet_direction *= -1

if __name__ == '__main__':
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()

七、进阶功能扩展

1. 添加音效

# 在初始化时加载音效
self.shoot_sound = pygame.mixer.Sound('sounds/shoot.wav')
self.explosion_sound = pygame.mixer.Sound('sounds/explosion.wav')

# 在发射子弹时播放
def _fire_bullet(self):
    if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
        new_bullet = Bullet(self)
        self.bullets.add(new_bullet)
        self.shoot_sound.play()

2. 实现游戏暂停

def _check_pause_key(self, event):
    if event.key == pygame.K_p:
        self.game_paused = not self.game_paused

def run_game(self):
    while True:
        if not self.game_paused:
            # 正常游戏逻辑
        else:
            # 显示暂停文本
            self._show_pause_screen()

八、项目总结

通过本教程，我们完成了以下工作：

搭建了完整的Pygame游戏框架
实现了精灵系统和碰撞检测
构建了游戏状态管理系统
添加了音效和计分功能

完整项目代码可在GitHub仓库获取。您还可以进一步扩展：

添加不同类型的敌人
实现能量盾系统
设计关卡系统
添加BOSS战机制

附录：常见问题解答

Q: 为什么我的子弹消失得太快？
A: 调整settings.py中的bullet_speed参数，建议值1.0-3.0

Q: 如何更改游戏分辨率？
A: 修改Settings类中的screen_width和screen_height

Q: 图像资源应该放在哪里？
A: 项目根目录下创建images/目录存放.bmp或.png文件 “`