Pygame游戏之躲避游戏

 

 

一、项目概述

1.1 项目背景

该项目是一个基于Pygame的2D躲避类游戏（Dodger Game），玩家通过左右移动控制角色，避免被从屏幕上方不断下落的敌人撞击。游戏的核心机制包括：

• 玩家控制：左右移动
• 敌人生成与下落
• 碰撞检测
• 得分系统
• 难度递增机制
• 游戏结束与重开逻辑

1.2 技术选型

• Pygame：Python的2D游戏开发库，提供图形渲染、事件处理、音效支持等功能
• 面向对象编程：通过Player和Enemy类封装角色行为
• 精灵组（Sprite Groups）：管理游戏对象的更新与渲染
• 帧率控制：通过FPS常量调节游戏流畅度

二、代码结构分析

2.1 常量定义

代码开头通过常量定义模块化配置参数：

SCREEN_WIDTH = 800
SCREEN_HEIGHT = 600
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
FPS = 60

设计亮点：

• 将颜色、尺寸、帧率等参数集中管理，便于后期维护
• 使用元组表示RGB颜色值，符合Pygame标准
• 常量命名采用全大写加下划线格式（PEP8规范）

2.2 类设计

2.2.1 Player类

class Player(pygame.sprite.Sprite):def __init__(self):super().__init__()self.image = pygame.Surface([PLAYER_WIDTH, PLAYER_HEIGHT])self.image.fill(GREEN)self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = SCREEN_WIDTH // 2 - PLAYER_WIDTH // 2self.rect.y = SCREEN_HEIGHT - PLAYER_HEIGHT - 10self.speed_x = 0def update(self):# 键盘事件处理与位置更新

关键实现：

1. 初始化：
   • 创建绿色矩形作为玩家形象
   • 设置初始位置在屏幕底部中央
2. 运动控制：
   • 通过pygame.key.get_pressed()检测左右箭头键
   • 限制玩家不超出屏幕边界
3. 继承设计：
   • 继承pygame.sprite.Sprite类，便于后续精灵组管理

2.2.2 Enemy类

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):def __init__(self):super().__init__()self.image = pygame.Surface([ENEMY_WIDTH, ENEMY_HEIGHT])self.image.fill(RED)self.rect = self.image.get_rect()self.rect.x = random.randrange(SCREEN_WIDTH - ENEMY_WIDTH)self.rect.y = random.randrange(-150, -ENEMY_HEIGHT - 10)self.speed_y = random.randint(ENEMY_SPEED_MIN, ENEMY_SPEED_MAX)def update(self):self.rect.y += self.speed_yif self.rect.top > SCREEN_HEIGHT + ENEMY_HEIGHT + 5:self.kill()

关键实现：

1. 随机生成：
   • 初始位置在屏幕上方随机位置
   • 下落速度在3-8之间随机
2. 自动移除：
   • 敌人移出屏幕后调用kill()方法销毁
3. 视觉设计：
   • 使用红色矩形表示敌人，与玩家形成对比

2.3 游戏功能函数

2.3.1 draw_text函数

def draw_text(surface, text, size, x, y, color, font_name='arial'):font = pygame.font.Font(pygame.font.match_font(font_name), size)text_surface = font.render(text, True, color)text_rect = text_surface.get_rect()text_rect.midtop = (x, y)surface.blit(text_surface, text_rect)

设计特点：

• 支持自定义字体、大小和颜色
• 文本对齐方式灵活（midtop）
• 通过pygame.font.Font实现文本渲染

2.3.2 show_game_over_screen函数

def show_game_over_screen(screen, clock, score):screen.fill(BLACK)draw_text(screen, "游戏结束!", 64, SCREEN_WIDTH // 2, SCREEN_HEIGHT / 4, RED)draw_text(screen, f"最终得分: {score}", 30, SCREEN_WIDTH // 2, SCREEN_HEIGHT / 2 - 50, WHITE)draw_text(screen, "按 'R' 重新开始", 22, SCREEN_WIDTH // 2, SCREEN_HEIGHT / 2 + 20, WHITE)draw_text(screen, "按 'Q' 退出游戏", 22, SCREEN_WIDTH // 2, SCREEN_HEIGHT / 2 + 50, WHITE)pygame.display.flip()waiting_for_input = Truewhile waiting_for_input:clock.tick(FPS)for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:return "QUIT"if event.type == pygame.KEYDOWN:if event.key == pygame.K_r:return "RESTART"if event.key == pygame.K_q:return "QUIT"return "QUIT"

交互设计：

• 提供清晰的视觉反馈（红色标题、白色提示）
• 支持两种操作：重新开始（R）或退出（Q）
• 通过事件循环等待用户输入

2.4 主游戏控制器

def main_game_controller():pygame.init()screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))pygame.display.set_caption("Dodger Game")clock = pygame.time.Clock()running_game_instance = Truewhile running_game_instance:# 初始化游戏会话变量all_sprites = pygame.sprite.Group()enemies = pygame.sprite.Group()player = Player()all_sprites.add(player)score = 0last_difficulty_increase_score = 0enemy_spawn_timer = 0current_enemy_spawn_interval = INITIAL_ENEMY_SPAWN_INTERVALgame_session_active = Truewhile game_session_active:clock.tick(FPS)for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:game_session_active = Falserunning_game_instance = Falseif not running_game_instance:breakall_sprites.update()# 敌人生成与难度调整enemy_spawn_timer += 1if enemy_spawn_timer >= current_enemy_spawn_interval:enemy_spawn_timer = 0new_enemy = Enemy()all_sprites.add(new_enemy)enemies.add(new_enemy)# 难度递增逻辑# 碰撞检测collided_enemies = pygame.sprite.spritecollide(player, enemies, True)if collided_enemies:game_session_active = False# 渲染screen.fill(BLACK)all_sprites.draw(screen)draw_text(screen, f"得分: {score}", 24, SCREEN_WIDTH // 2, 10, WHITE)pygame.display.flip()# 游戏结束处理if running_game_instance:action_after_game_over = show_game_over_screen(screen, clock, score)if action_after_game_over == "QUIT":running_game_instance = Falsepygame.quit()

架构设计亮点：

1. 双层循环结构：
   • 外层循环控制游戏会话（重启/退出）
   • 内层循环处理单局游戏逻辑
2. 状态管理：
   • 使用running_game_instance和game_session_active标志位控制流程
3. 精灵组管理：
   • all_sprites管理所有游戏对象
   • enemies专门管理敌人精灵

三、核心功能实现详解

3.1 游戏循环

Pygame游戏循环遵循经典模式：

while running:handle_events()update_game_state()render()

在本项目中，主循环嵌套了两层：

• 外层循环（running_game_instance）：控制游戏会话（重启/退出）
• 内层循环（game_session_active）：控制单局游戏运行

优化点：

• 使用clock.tick(FPS)控制帧率
• 事件处理优先级合理（先处理退出事件）

3.2 碰撞检测

collided_enemies = pygame.sprite.spritecollide(player, enemies, True)

实现细节：

• 使用pygame.sprite.spritecollide()检测玩家与敌人碰撞
• dokill=True参数表示碰撞后自动销毁敌人
• 碰撞后立即结束当前游戏会话

潜在改进空间：

• 当前实现简单直接，但无法区分多个敌人碰撞
• 可添加爆炸特效或生命值系统

3.3 敌人生成机制

enemy_spawn_timer += 1
if enemy_spawn_timer >= current_enemy_spawn_interval:enemy_spawn_timer = 0new_enemy = Enemy()all_sprites.add(new_enemy)enemies.add(new_enemy)

动态调整：

• 初始生成间隔为50帧（约0.83秒）
• 每累积250分减少生成间隔（ENEMY_SPAWN_INTERVAL_DECREMENT_STEP=5）
• 最小间隔为15帧（约0.25秒）

难度曲线设计：

if score - last_difficulty_increase_score >= SCORE_MILESTONE_FOR_DIFFICULTY_INCREASE:last_difficulty_increase_score = scoreif current_enemy_spawn_interval > MIN_ENEMY_SPAWN_INTERVAL:current_enemy_spawn_interval -= ENEMY_SPAWN_INTERVAL_DECREMENT_STEP

通过降低敌人生成间隔逐步提升难度，但缺乏敌人速度变化等维度。

3.4 得分系统

设计特点：

• 每帧增加1分（实际为每帧计分）
• 与游戏时长直接相关
• 未考虑敌人数量或难度系数

改进建议：

• 添加基于存活时间的计分
• 引入不同敌人类型（如高分敌人、危险敌人）

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四、游戏机制设计

4.1 控制逻辑

玩家通过左右箭头键控制移动：

keystate = pygame.key.get_pressed()
if keystate[pygame.K_LEFT]:self.speed_x = -PLAYER_SPEED
if keystate[pygame.K_RIGHT]:self.speed_x = PLAYER_SPEED

优化点：

• 使用连续按键检测而非单次事件处理
• 移动速度与方向分离，便于扩展

4.2 敌人行为

敌人从屏幕上方随机位置生成，以固定速度下落：

self.rect.y += self.speed_y

设计特点：

• 敌人速度在3-8之间随机
• 超出屏幕后自动销毁
• 未实现水平移动或追踪玩家

4.3 游戏结束逻辑

碰撞检测失败后触发游戏结束：

collided_enemies = pygame.sprite.spritecollide(player, enemies, True)
if collided_enemies:game_session_active = False

用户体验：

• 清晰的视觉反馈（红色标题）
• 简单的重启/退出选项
• 未添加游戏结束音效

五、优化建议

5.1 代码结构优化

1. 模块化重构：

   • 将常量定义、类定义、功能函数拆分为独立模块
   • 使用__init__.py组织包结构

   # game_config.py
   SCREEN_WIDTH = 800
   SCREEN_HEIGHT = 600

2. 配置文件支持：

   • 使用JSON/YAML文件存储配置参数

   {"screen": {"width": 800,"height": 600},"player": {"speed": 8}
   }

3. 依赖注入：

   • 通过参数传递依赖项（如pygame.display.set_mode返回的Surface）

5.2 性能优化

1. 精灵组优化：

   • 使用pygame.sprite.LayeredUpdates管理精灵层级
   • 避免频繁创建/销毁精灵

2. 碰撞检测优化：

   • 对大型敌人使用pygame.sprite.collide_circle_ratio提高精度
   • 实现空间分区算法（如四叉树）

3. 图像优化：

   • 使用预加载精灵表（Sprite Sheet）
   • 启用convert_alpha()优化透明通道

5.3 功能扩展

1. 生命值系统：

   class Player:def __init__(self):self.lives = 3

2. 多级难度：

   • 添加不同级别的敌人（如快速敌人、追踪敌人）
   • 引入关卡编辑器

3. 音效系统：

   hit_sound = pygame.mixer.Sound('hit.wav')
   hit_sound.play()

4. 数据持久化：

   • 存储最高分记录
   • 实现排行榜功能

5.4 用户体验改进

1. 动画效果：

   • 玩家移动时添加尾迹
   • 敌人碰撞时显示爆炸动画

2. 过渡效果：

   • 游戏开始时的淡入动画
   • 游戏结束时的粒子效果

3. 自适应布局：

   • 支持窗口化/全屏切换
   • 自动调整分辨率

六、总结与展望

6.1 项目价值

该项目作为Pygame入门案例具有以下价值：

• 展示了游戏开发的核心流程（初始化、更新、渲染）
• 体现了面向对象编程的优势（类封装、继承）
• 提供了基础的游戏机制参考（碰撞检测、得分系统）

6.2 改进方向

方向	具体措施
架构优化	拆分模块、使用配置文件
性能提升	优化精灵管理、碰撞检测算法
功能扩展	添加生命值、音效、排行榜
视觉升级	使用精灵表、添加动画效果
多平台支持	移植到Web（Pygame.js）、移动端

6.3 潜在应用场景

1. 教育领域：

   • 作为Python游戏开发教学案例
   • 演示面向对象编程概念

2. 商业游戏：

   • 扩展为付费游戏（添加内购元素）
   • 集成广告系统（如激励视频）

3. 技术验证：

   • 测试AI算法（如训练玩家AI）
   • 验证游戏物理引擎表现

七、附录

7.1 依赖管理

项目依赖Pygame库，可通过以下命令安装：

pip install pygame

7.2 运行环境

• Python 3.7+
• Windows/Linux/macOS
• Pygame 2.0+