biancheng-Pygame(python)

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Python Pygame 是一款专门为开发和设计 2D 电子游戏而生的软件包，它支 Windows、Linux、Mac OS 等操作系统，具有良好的跨平台性。Pygame 由  Pete Shinners 于 2000 年开发而成，是一款免费、开源的的软件包，因此您可以放心地使用它来开发游戏，不用担心有任何费用产生。
Pygame 在 SDL（Simple DirectMedia Layer，使用 C语言编写的多媒体开发库） 的基础上开发而成，它提供了诸多操作模块，比如图像模块（image）、声音模块（mixer）、输入/输出（鼠标、键盘、显示屏）模块等。相比于开发 3D 游戏而言，Pygame 更擅长开发 2D 游戏，比如于飞机大战、贪吃蛇、扫雷等游戏。

顾名思义，Pygame 是一个专门用来开发游戏的 Python 模块，主要为开发、设计 2D 电子游戏而生，它是一个免费、开源的第三方软件包，支持多种操作系统，具有良好的跨平台性（比如 Windows、Linux、Mac 等）。Pygame 是 Pete Shinners 在 SDL（Simple DirectMedia Layer，一套开源的跨平台多媒体开发库）基础上开发而来，其目的是取代 PySDL。

截止到 2020 年 10 月 28 日，Pygame 已经诞生 20 周年。

SDL 是一套开放源代码的跨平台多媒体开发库，使用 C语言编写，它提供了多种控制图像、声音、输入/输出的函数，Pygame 可以看做是对 SDL 的封装，在 SDL 库基础上提供了各种 Python 的 API接口。目前 SDL 主要用于多媒体领域，比如开发游戏、模拟器、媒体播放器等。

通过 Pygame 我们能够创建各种各样的游戏和多媒体程序，但相比于开发大型 3D 游戏来说，它更擅长与开发 2D 游戏，比如扫雷、纸牌游戏、贪吃蛇、超级马里奥、飞机大战等，如果是 3D 游戏，可以选择一些功能更为全面的 Python 游戏开发库，比如 Panda3D（迪士尼开发的3D游戏引擎），PyOgre（Ogre 3D渲染引擎）等。

Python 作为一门解释型语言并不适合开发大型的 3D 游戏，但 Python 通过对其他语言的接口封装，使自身具备了开发大型 3D 游戏的能力，例如 Panda3D 的底层是用 C++ 语言编写的。一些较为知名的 3D 游戏，比如魔兽世界、文明帝国4、战地风云2，这些游戏都是使用 Python 语言开发的，而国内较为知名的“阴阳师”手游，也是由 Python 语言开发而成。

1) pip包管理器安装

这是最为轻便的一种安装方式，推荐大家使用。首先确定的您的电脑已经安装了 Python（推荐使用 3.7 以上版本），然后打开 cmd 命令行工具，输入以下命令即可成功安装：

pip install pygame

第一个Pygame程序

< Pygame下载和安装Pygame Display显示模块 >

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Pygame 作为一个入门级的游戏开发库，其实并不难学，只要掌握 Python 编程的相关知识就能很轻松地掌握它。

Pygame 语法简单、明了，秉持了 Python 语言一贯的风格。同时，它作为一个游戏开发库来说，具有图形编程的基本特点，如果您对于图形编程从未了解过，即使您有 Python 编程基础，也会略感迷茫。因此，在接下来的学习中会详细介绍 Pygame 的常用模块，以及图形编程中的相关概念，帮助您快速掌握 Pygame 的使用。

下面是一个简单的 Pygame 程序，如下所示：

1. #导入所需的模块
2. import sys
3. import pygame
4. # 使用pygame之前必须初始化
5. pygame.init()
6. # 设置主屏窗口
7. screen = pygame.display.set_mode((400,400))
8. # 设置窗口的标题，即游戏名称
9. pygame.display.set_caption('hello world')
10. # 引入字体类型
11. f = pygame.font.Font('C:/Windows/Fonts/simhei.ttf',50)
12. # 生成文本信息，第一个参数文本内容；第二个参数，字体是否平滑；
13. # 第三个参数，RGB模式的字体颜色；第四个参数，RGB模式字体背景颜色；
14. text = f.render("C语言中文网",True,(255,0,0),(0,0,0))
15. #获得显示对象的rect区域坐标
16. textRect =text.get_rect()
17. # 设置显示对象居中
18. textRect.center = (200,200)
19. # 将准备好的文本信息，绘制到主屏幕 Screen 上。
20. screen.blit(text,textRect)
21. # 固定代码段，实现点击"X"号退出界面的功能，几乎所有的pygame都会使用该段代码
22. while True:
23. # 循环获取事件，监听事件状态
24. for event in pygame.event.get():
25. # 判断用户是否点了"X"关闭按钮,并执行if代码段
26. if event.type == pygame.QUIT:
27. #卸载所有模块
28. pygame.quit()
29. #终止程序，确保退出程序
30. sys.exit()
31. pygame.display.flip() #更新屏幕内容

运行结果如下所示：

图1：第一个 Pygame 程序
 

如果您熟悉 Python 编程的基础知识，那么在注释的帮助下，应该能很容易地理解上述代码。假如不能也没有关系，因为接下来，我们会对上述代码进行细致的分析。常言道：“授人以鱼不如授人以渔”，分析代码的逻辑，有助于我们理解和编写 Pygame 程序，而至于代码中涉及的模块、方法等，会在后续内容做详细介绍。

初始化程序

在使用 Pygame 编写程序前，要做的第一个步骤是“初始化程序”，代码如下所示：

pygame.init()

这是整个程序中的第一句代码，它的作用是自动检测 Pygame 软件包是否正常可用，并检查电脑的硬件调用接口、基础功能是否存在问题，比如音频、光驱、声卡驱动等设备。同时，它会完成 Pygame 中所有模块的初始化操作，比如 display（显示模块）、font（字体模块）、mixer（声音控制模块）、cursors（光标控制模块）等。

由此可见，初始化程序的重要性，因此上述代码，在编写程序时候千万不能“漏掉”。

创建Surface对象

想要掌握 Pygame 的编程逻辑，首先就要理解 surface 对象的概念，它是 Pygame 中最重要的组成部分。

Surface 翻译为表面、表层、外观，在 Pygame 中，您可以把 surface 对象理解成一张“白纸”，通过这张纸可以做许多的事情，比如在纸上添加文字、填充颜色、添加图片以及绘制任意形状的图形等。既然是“纸”就有规格尺寸，Pygame 允许您创建任意大小的纸。

那么我们应该如何创建 Surface 对象呢？Pygame 提供了多种创建 Surface 对象的方法，这里先介绍以下几种方法。

上述示例，使用如下方式创建了一个 surface 对象：

• #也叫screen对象，本质上是一个Surface，大小400*400
• screen = pygame.display.set_mode((400,400))

screen 的本质上就是一个 Surface 对象，它是游戏的主窗口，也就是整个游戏中尺寸最大的“纸”，任何其他的 Surface 对象都需要附着在这张最大的“纸”上，比如创建一个包含文本的 Surface 对象，通过以下方法将它绘制在主屏幕上：

• #创建一个包含文字的Surface对象
• text = f.render("C语言中文网",True,(255,0,0),(0,0,0))
• #通过blit方法将其绘制在主屏幕上，这里的textRect表示位置坐标
• screen.blit(text,textRect)

如果想创建一个包含图像的 surface 对象可以使用如下方法：

• surface_image =pygame.image.load("图片路径")

事件监听

游戏，在我们日常生活中经常接触到，无论是手游、还是电脑端游戏，已经成了信息社会中，不可或缺的一部分。

游戏大致来讲是由动画和人机交互的体验两部分构成，其中动画则是由一系列连续静止的图片，经过一定频率的刷新构成的，这个频率被称为 FPS，如果频率值越大则画面越流畅；如果频率值越小则画面会出现卡顿的感，在游戏过程中一般人能接受的最低 FPS 约为 30Hz，如果想要画面流畅则 FPS 要大于 60 Hz。

FPS 越高，细节越好，体验也越好，但是文件容量也越高

动画保证了玩家的视觉体验，而人机交互则是操作上的体验。通过移动和点击鼠标、按下键盘上的技能键，或是滑动手机屏幕等操作来实现人机交互，这些与游戏程序交互的操作被称为事件（Event）。

如果您接触过 JavaScript，那么您对于“事件”这一名词，一定不会陌生。

Pygame 作为一个游戏开发库，同样具有设置和监听事件的功能。它提供了一个 enevt 事件模块，这个模块中包含了所有常用到游戏事件。下面是退出游戏的代码示例（其他事件类型，后续会做介绍）：

• # 循环获取事件，监听事件状态，使用get()获取事件
• for event in pygame.event.get():
• # 判断事件类型，用户是否点了"X"关闭按钮
• # pygame.QUIT 指点击右上角窗口的"X"号
• if event.type == pygame.QUIT:
• #点击后，卸载所有pygame模块
• pygame.quit()

游戏循环

当打我们游戏时可能会触发游戏中的各种事件，比如鼠标事件、键盘按键事件、摄像拍照事件等等，因此游戏程序需要一直循环监听玩家的操作，只有当用户点击了游戏“关闭”按钮时，监听才会结束。如果想要达到“循环监听”目的，此时就需要设置一个游戏循环（Game Loop）也称为游戏的主循环，这样才能保证人机交互的体验感。代码示例如下：

• #游戏主循环(游戏循环)
• while True:
• # 循环获取事件，监听事件
• for event in pygame.event.get():
• # 判断用户是否点了关闭按钮
• if event.type == pygame.QUIT:
• # 当用户关闭游戏窗口时执行以下操作
• # 这里必须调用quit()方法，退出游戏
• pygame.quit()
• #终止系统
• sys.exit()
• #更新并绘制屏幕内容
• pygame.display.flip()

游戏主循环是每个 Pygame 游戏程序中必不可少的一部分，它主要承担着以下三个重要任务：

• 处理游戏事件
• 更新游戏状态
• 把更新后的游戏状态绘制到屏幕上

图2：主循环示意图

游戏画面和游戏操作状态会因为动画效果和玩家的操作而改变，因此需要以循环的方式实时地更新主屏幕（screen）的显示内容。把下列代码放入游戏主循环中即可实现实时更新和绘制屏幕内容，如下所示：

• #刷新界面显示
• pygame.display.flip()

除了上述方法外，Pygame 还提供了另一个方法。如下所示：

• pygame.display.update()

这两个方法的主要区别是：后者可以根据选定的区域来更新部分内容，而前者则是更新整个待显示的内容。如果后者没有提供区域位置参数时，其作用和 display.flip() 相同。