一日一技：用Python做游戏有多简单
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2022-06-24 15:21
很多同学问我这个游戏是怎么做的，难不难。我就用两篇文章来介绍一下，如何使用Python做游戏。
这个游戏是使用PyGame做的，贴图素材是从itch.io[1]找的。我之前也没有用过PyGame，这次属于是现学现用，参考的教程是PyGame: A Primer on Game Programming in Python[2]。
用PyGame做游戏非常简单，我们今天第一篇文章，让大家实现一个可以在地图上移动的小猪。
基本框架
首先，无论你是做什么游戏，别管三七二十一，先把下面这段代码复制粘贴到你的编辑器里面。所有游戏都需要这几行代码：
import pygame
def main():
pygame.init()
pygame.display.set_caption('未闻Code：青南做的游戏') # 游戏标题
win = pygame.display.set_mode((800, 600)) # 窗口尺寸，宽800高600
running = True
while running:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT: # 点击左上角或者右上角的x关闭窗口时，停止程序
running = False
main()
运行效果如下图所示：
加载素材
现在，我们随便找两张图片，一张作为背景，一张作为主角。尺寸不用太在意，差不多就可以了，因为我们可以用代码动态调整。下面两张图是我随便找的素材，大家注意图中红框框住的地方，是这两张图片的尺寸。
我们使用如下代码加载图片：
img_surf = pygame.image.load('图片地址').convert_alpha()
其中的.convert_alpha()是保留png图片的透明背景。如果你加载的图片不png图片，可以把convert_alpha()改成convert()。
如果要修改图片尺寸，使用如下代码：
img_surf = pygame.transform.scale(img_surf, (宽, 高))
要把图片显示在窗口中，使用下面两行代码：
win.blit(素材对象, (素材左上角的横坐标, 素材左上角的纵坐标))
pygame.display.flip()
完整的代码如下：
import pygame
def main():
pygame.init()
pygame.display.set_caption('未闻Code：青南做的游戏') # 游戏标题
win = pygame.display.set_mode((800, 600)) # 窗口尺寸
bg_small = pygame.image.load('bg.png').convert_alpha()
bg_big = pygame.transform.scale(bg_small, (800, 600))
pig = pygame.image.load('pig_in_car.png').convert_alpha()
running = True
while running:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT: # 点击左上角或者右上角的x关闭窗口时，停止程序
running = False
win.blit(bg_big, (0, 0)) # 背景图最先加载，坐标是(left, top)
win.blit(pig, (200, 300))
pygame.display.flip()
main()
运行效果如下图所示：
需要注意的是，win.blit和pygame.display.flip()都要放到while循环里面。其中win.blit的第一个参数是我们刚刚加载的素材对象。第二个参数是一个元组，标记这个图片左上角在画布上面的坐标。整个画布左上角对应坐标(0, 0)。由于背景图的尺寸也是(800, 600)，所以背景图的左上角放到(0, 0)，就刚好可以铺满整个画布。
哪里找素材？
我们做的是一个像素风格的游戏，可以到itch.io上面找素材：
这个网站提高了大量的游戏素材，并且绝大部分素材，在个人非商业用途的情况下是免费的。你找到自己喜欢的素材以后，就可以直接下载，整个过程你甚至都不需要登录（比国内的垃圾素材网站可良心多了）。
怎么我的素材长这样？
你下载了素材以后，可能会发现一件非常奇怪的事情，怎么素材全部画在一张图上？
实际上，这就是业界惯例，做素材的人会把每一类素材排列到一张图片上，你要用的时候，需要自己去裁剪。例如所有植物放在一张图上，所有雕像放在一张图上，地基贴图也放在一张图上。
上面我们演示用的背景图，初看起来是一张绿色的图，但是它实际上包含了多个地基元素，请注意我用红框框住的部分：
在正式游戏中，我们要把每一个基本元素拆出来，重新组合起来使用。重组的时候，有些元素要复制多份重复使用，有些元素要旋转缩放。最终组合成下面这样看起来好看的地图：
一般来说，像素风格的素材，尺寸大多是16x16，32x32，64x64，128x128。素材作者正常情况下会提供裁剪说明。如果没有提供的话，你也可以肉眼观察，然后猜一猜。
例如我要从雕像素材里面剪切出红框框住的女神像：
那么，我可以这样写代码：
img_surf = pygame.image.load('雕像素材.png').convert_alpha()
goddess= img_surf.subsurface(( 女神像左上角的横坐标 , 女神像左上角的纵坐标, 女神像的宽, 女神像的高))
运行效果如下图所示：
可能有同学问：为什么女神的坐标是这样的呢？我只能说，这个坐标是我试了很多次，试出来的。
使用小精灵来管理对象
除了背景图，我们添加的每一个元素都是一个对象，例如上面的小猪和女神像。原则上来讲，上面的代码就足够让你把游戏做得漂亮了，想加什么东西，就不停加载图片素材，然后放到合适的位置就可以了。
但我们可以使用面向对象的设计方法，让代码更容易维护，也更简单。PyGame里面，有一个类叫做Sprite，我们可以为每一个对象实现一个类，继承Sprite，然后把对象的素材设置成.surf属性，把对象的位置设置为.rect属性。例如上面的代码，我们修改一下：
import pygame
class Bg(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Bg, self).__init__()
bg_small = pygame.image.load('bg.png').convert_alpha()
grass_land = bg_small.subsurface((0, 0, 128, 128))
self.surf = pygame.transform.scale(grass_land, (800, 600))
self.rect = self.surf.get_rect(left=0, top=0) # 左上角定位
class Pig(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Pig, self).__init__()
self.surf = pygame.image.load('pig_in_car.png').convert_alpha()
self.rect = self.surf.get_rect(center=(400, 300)) # 中心定位
class Goddess(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Goddess, self).__init__()
building = pygame.image.load('building.png').convert_alpha()
self.surf = building.subsurface(((7 * 64 - 10, 0, 50, 100)))
self.rect = self.surf.get_rect(center=(500, 430)) # 女神像的中心放到画布(500, 430)的位置
def main():
pygame.init()
pygame.display.set_caption('未闻Code：青南做的游戏') # 游戏标题
win = pygame.display.set_mode((800, 600)) # 窗口尺寸
bg = Bg()
goddess = Goddess()
pig = Pig()
all_sprites = [bg, goddess, pig] # 注意添加顺序，后添加的对象图层在先添加的对象的图层上面
running = True
while running:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT: # 点击左上角或者右上角的x关闭窗口时，停止程序
running = False
for sprite in all_sprites:
win.blit(sprite.surf, sprite.rect)
pygame.display.flip()
if __name__ == '__main__':
main()
运行效果如下图所示：
注意代码中的all_sprites = [bg, goddess, pig]，这里我使用的是列表。后面会有更高级的数据结构SpriteGroup来储存他们。今天使用列表就足够了。
素材对象.get_rect()会返回一个坐标定位对象，这个对象有多个属性，例如.left, .top, .center, .width, .height。在不传参数的情况下，默认.left=0, .top=0，PyGame会自动根据这个对象的尺寸计算.width，.height和.center。我们可以通过传入参数的形式主动设定。当你设定左上角的时候，它自动就能算出中心点的坐标；当你传入中心坐标的时候，它自动就能算出左上角的坐标。
理论上来讲，在每个类里面，素材对象可以用任何名字，不一定要用.surf。坐标定位对象也不一定要用.rect，只要你在win.blit的时候对应起来就可以了。但是如果你统一使用.surf和.rect会给你带来很多好处。这一点我们到物体碰撞那个地方再讲。因此我建议你就使用这两个名字。
让小猪动起来
既然是游戏，那肯定要按键盘让主角动起来。否则跟一幅画有什么区别呢？大家注意main()函数里面的while running这个循环，如果你在循环里面加上一行代码：print(111)，你会发现当你运行这个游戏的时候，111会一直不停的打印出来。
PyGame本质上，就是通过win.blit不停地画图，由于这个while循环每秒要运行很多次，如果每次运行的时候，我们让win.blit的第二个参数，也就是素材对象的坐标有细微的差异，那么在人眼看起来，这个素材对象就在运动了。
我们的目标是按住键盘的上下左右方向键，小猪向4个不同的方向移动。在PyGame里面，获得键盘按住不放的键，使用如下代码实现：
keys = pygame.key.get_pressed()
它返回的是一个长得像列表的对象（但不是列表），当我们要判断某个键是否被按下的时候，只需要判断if keys[想要判断的键]，如果返回True，说明被按住了。基于这个原理，我们来写两段代码。首先修改Pig类，新增一个.update方法：
class Pig(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Pig, self).__init__()
self.surf = pygame.image.load('pig_in_car.png').convert_alpha()
self.rect = self.surf.get_rect(center=(400, 300)) # 中心定位
def update(self, keys):
if keys[pygame.K_LEFT]:
self.rect.move_ip((-5, 0)) # 横坐标向左
elif keys[pygame.K_RIGHT]:
self.rect.move_ip((5, 0)) # 横坐标向右
elif keys[pygame.K_UP]:
self.rect.move_ip((0, -5)) #纵坐标向上
elif keys[pygame.K_DOWN]:
self.rect.move_ip((0, 5)) # 纵坐标向下
# 防止小猪跑到屏幕外面
if self.rect.left < 0:
self.rect.left = 0
if self.rect.right > 800:
self.rect.right = 800
if self.rect.top < 0:
self.rect.top = 0
if self.rect.bottom > 600:
self.rect.bottom = 600
.update方法接收一个参数keys，就是我们按键返回的长得像列表的对象。然后判断是哪个方向键被按下了。根据被按下的键，.rect坐标定位对象修改相应方向的值。rect.move_ip这里的ip是inplace的简写，也就是修改.rect这个属性自身。它的参数是一个元组，对应横坐标和纵坐标。横纵坐标小于0表示向左或者向上，大于0表示向右或者向下。
原来的main()函数只需要在win.blit之前增加两行代码：
keys = pygame.key.get_pressed()
pig.update(keys)
完整代码如下：
import pygame
class Bg(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Bg, self).__init__()
bg_small = pygame.image.load('bg.png').convert_alpha()
grass_land = bg_small.subsurface((0, 0, 128, 128))
self.surf = pygame.transform.scale(grass_land, (800, 600))
self.rect = self.surf.get_rect(left=0, top=0) # 左上角定位
class Pig(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Pig, self).__init__()
self.surf = pygame.image.load('pig_in_car.png').convert_alpha()
self.rect = self.surf.get_rect(center=(400, 300)) # 中心定位
def update(self, keys):
if keys[pygame.K_LEFT]:
self.rect.move_ip((-5, 0))
elif keys[pygame.K_RIGHT]:
self.rect.move_ip((5, 0))
elif keys[pygame.K_UP]:
self.rect.move_ip((0, -5))
elif keys[pygame.K_DOWN]:
self.rect.move_ip((0, 5))
# 防止小猪跑到屏幕外面
if self.rect.left < 0:
self.rect.left = 0
if self.rect.right > 800:
self.rect.right = 800
if self.rect.top < 0:
self.rect.top = 0
if self.rect.bottom > 600:
self.rect.bottom = 600
class Goddess(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self):
super(Goddess, self).__init__()
building = pygame.image.load('building.png').convert_alpha()
self.surf = building.subsurface(((7 * 64 - 10, 0, 50, 100)))
self.rect = self.surf.get_rect(center=(500, 430)) # 女神像的中心放到画布(500, 430)的位置
def main():
pygame.init()
pygame.display.set_caption('未闻Code：青南做的游戏') # 游戏标题
win = pygame.display.set_mode((800, 600)) # 窗口尺寸
bg = Bg()
goddess = Goddess()
pig = Pig()
all_sprites = [bg, goddess, pig] # 注意添加顺序，后添加的对象图层在先添加的对象的图层上面
running = True
while running:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT: # 点击左上角或者右上角的x关闭窗口时，停止程序
running = False
keys = pygame.key.get_pressed()
pig.update(keys)
for sprite in all_sprites:
win.blit(sprite.surf, sprite.rect)
pygame.display.flip()
if __name__ == '__main__':
main()
最后的运行效果如下面这个视频所示：
总结
PyGame做游戏真的非常简单，只要会加载素材，就能做出一个还能看得过去的游戏。今天我们学会了怎么添加素材，怎么捕获键盘事件。
PyGame可以读取Gif图片，但是你会发现加载进来以后，Gif不会动。下一篇文章，我们来讲讲如何让你控制的角色动起来，例如控制一个小娃娃，移动的时候，它的脚也跟着动。以及对象的碰撞检测。
参考资料
itch.io: https://itch.io/game-assets
[2]PyGame: A Primer on Game Programming in Python: https://realpython.com/pygame-a-primer
