pgzero：用 Python 进行游戏开发

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1. pgzero

python在各个领域都有着丰富的第三方库，pygame是python在游戏领域的应用库，可以用来开发各种不同的游戏。但是对于初学者来说，还是存在一定的门槛。

而今天要和大家分享的pgzero（pygame zero）是在pygame基础上做了进一步的封装，使得设计一款游戏十分的方便，特别适合少儿编程领域的教学, 与scratch相得益彰。

•  pgzero的安装   

pip install pygame  
pip install pgzero 

2. 游戏设计的过程

我们可以简单梳理下开发一款简单游戏需要的过程：

•  游戏的故事设计
•  游戏的场景绘制（背景图片和声音）
•  游戏的角色
•  如何控制角色
•  如何判断成功与失败
•  游戏的关卡设计

3. pgzero基础

pgzero游戏开发的过程如下：

•  游戏屏幕区域screen pgzero中游戏界面窗口设置由全局变量和内置对象screen来完成：
  •   窗口外观：WIDTH , HEIGHT 和TITLE
  •   窗口清楚：screen.clear()
  •   窗口背景颜色：screen.fill((red, green, blue))
  •   在窗口绘制图像：screen.blit(image, (left, top))
  •   在窗口绘制几何图案：screen.draw.line screen.draw.circle screen.draw.rect
•  游戏角色Actor pgzero中所有以图片显示的元素都是Actor类来定义。   

# 'alien' 表示alien图片，默认是images/alien.png  
    # (50, 50) 定义了Actor在窗口上显示的位置  
    alien = Actor('alien', (50, 50)) 

• Actor的位置：

Actor重要属性和方法：

•  其他属性同pygame.Rect
  •   外观：image， 如alien.image = 'alien_hurt'
  •   位置: piex坐标值：x,y, 设置位置：pos，left/right/top/bottom
  •   角度：angle
  •   绘制f方法：draw()
  •   距离方法: Actor.distance_to(target)
  •   角度方法：Actor.angle_to(target)
•  游戏渲染绘制draw
•  游戏状态的更新update
•  游戏外部事件的触发控制on_xxx_xxx pgzero提供了常用的鼠标和键盘事件

键盘的按键信息是通过keyboard内置对象获取的，鼠标是mouse来获取的，如： 

keyboard.a  # The 'A' key  
  keyboard.left  # The left arrow key  
  keyboard.rshift  # The right shift key  
  keyboard.kp0  # The '0' key on the keypad  
  keyboard.k_0  # The main '0' key   
  mouse.LEFT  
  mouse.RIGHT  
  mouse.MIDDLE 

详见

•   https://pygame-zero.readthedocs.io/en/stable/hooks.html#mouse.WHEEL_DOWN
•   键盘事件:on_key_down, on_key_up
•   鼠标事件：on_mouse_down， on_mouse_up, on_mouse_move

其他重要元素

•  声音 sounds：支持wav和ogg， 资源对象目录默认为./sounds

# 播放声音./sounds/drum.wav  
 sounds.drum.play() 

•  音乐 music: 支持mp3, 主要是时间较长的音频文件。资源对象目录默认为./music 

# 播放声音./music/drum.mp3  
  music.play('drum') 

•  动画效果Animations，如移动角色到某个位置   

# animate(object, tween='linear', duration=1, on_finished=None, **targets)  
   animate(alien, pos=(100, 100)) 

详见：

https://pygame-zero.readthedocs.io/en/stable/builtins.html#Animations

4. pgzero游戏例子

了解了pgzero的基本使用情况，下面来举一个例子，将游戏编写制作的过程串起来。

我们来模拟手机上的一款游戏FlappyBird。游戏简单操作说明 

在《FlappyBird》这款游戏中，玩家只需要用一根手指来操控，点击触摸屏幕，小鸟就会往上飞，不断的点击就会不断的往高处飞。放松手指，则会快速下降。所以玩家要控制小鸟一直向前飞行，然后注意躲避途中高低不平的管子。 [3]  
1、在游戏开始后，点击屏幕，要记住是有间歇的点击屏幕，不要让小鸟掉下来。  
2、尽量保持平和的心情，点的时候不要下手太重，尽量注视着小鸟。  
3、游戏的得分是，小鸟安全穿过一个柱子且不撞上就是1分。当然撞上就直接挂掉，只有一条命。 

pgzero游戏代码结构： 

import pgzrun  
# 全局变量和初始化信息  
TITLE = 'xxx'  
WIDTH = 400  
HEIGHT = 500  
# 绘制游戏元素  
def draw(): 
    pass  
# 更新游戏状态  
def update():  
    pass  
# 处理键盘事件  
def on_key_down():  
    pass  
# 处理键盘事件  
def on_mouse_down():  
    pass  
# 执行  
pgzrun.go()  

import pgzrun  
import random  
TITLE = 'Flappy Bird'  
WIDTH = 400  
HEIGHT = 500  
# These constants control the difficulty of the game  
GAP = 130  
GRAVITY = 0.3  
FLAP_STRENGTH = 6.5  
SPEED = 3  
# bird   
bird = Actor('bird1', (75, 200))  
bird.dead = False  
bird.score = 0  
bird.vy = 0  
storage = {}  
storage['highscore'] = 0  
def reset_pipes():  
    # 设置随机的高度  
    pipe_gap_y = random.randint(200, HEIGHT - 200)  
    pipe_top.pos = (WIDTH, pipe_gap_y - GAP // 2)  
    pipe_bottom.pos = (WIDTH, pipe_gap_y + GAP // 2)  
pipe_top = Actor('top', anchor=('left', 'bottom'))  
pipe_bottom = Actor('bottom', anchor=('left', 'top'))  
reset_pipes()  # Set initial pipe positions.  
def update_pipes():  
    # 不断的移动柱子  
    pipe_top.left -= SPEED  
    pipe_bottom.left -= SPEED  
    if pipe_top.right < 0:  
        reset_pipes()  
        if not bird.dead:  
            bird.score += 1  
            if bird.score > storage['highscore']:  
                storage['highscore'] = bird.score  
def update_bird():  
    # 小鸟下降  
    uy = bird.vy  
    bird.vy += GRAVITY  
    bird.y += (uy + bird.vy) / 2  
    bird.x = 75  
    # 根据小鸟死亡切换小鸟的造型  
    if not bird.dead:  
        if bird.vy < -3:  
            bird.image = 'bird2'  
        else:  
            bird.image = 'bird1'  
    # 判断小鸟死亡： 是否触碰柱子  
    if bird.colliderect(pipe_top) or bird.colliderect(pipe_bottom):  
        bird.dead = True  
        bird.image = 'birddead'  
    # 小鸟超过边界 初始化  
    if not 0 < bird.y < 720:  
        bird.y = 200  
        bird.dead = False  
        bird.score = 0  
        bird.vy = 0  
        reset_pipes()   
def update():  
    update_pipes()  
    update_bird()  
# 按下任意键， 小鸟上升  
def on_key_down():  
    if not bird.dead:  
        bird.vy = -FLAP_STRENGTH  
#   
def draw():  
    # 背景图片  
    screen.blit('background', (0, 0))  
     # 加载小鸟/柱子  
    pipe_top.draw()  
    pipe_bottom.draw()  
    bird.draw()  
    # 显示分数和最佳  
    screen.draw.text(  
        str(bird.score),  
        color='white', 
         midtop=(WIDTH // 2, 10),  
        fontsize=70,  
        shadow=(1, 1)  
    )  
    screen.draw.text(  
        "Best: {}".format(storage['highscore']),  
        color=(200, 170, 0),  
        midbottom=(WIDTH // 2, HEIGHT - 10),  
        fontsize=30,  
        shadow=(1, 1)  
    )  
pgzrun.go() 

5. 总结

本文分享了基于pygame封装版的pgzero开发python游戏的过程，希望对您有帮助。总结如下：

•  pgzero开发三剑客：draw() / update() / on_xxx_xxx()
•  pgzero内置对象：screen负责窗口设置，Actor负责图像显示，sounds负责短音频，music负责长音频bgm，动画效果有animate
•  pgzero资源目录：./images/xxx.png ./music/xxx.mp3  ./sounds/xxx/wav

6. 参考资料

https://pygame-zero.readthedocs.io/en/stable/