一日一技：用Python做遊戲有多簡單

我520的公眾號圖片發了以後，有很多同學問我這個遊戲是怎麼做的，難不難。我就用兩篇文章來介紹一下，如果使用Python做遊戲。

這個遊戲是使用PyGame做的，貼圖素材是從 itch.io ^[1] 找的。我之前也沒有用過PyGame，這次屬於是現學現用，參考的教程是 PyGame: A Primer on Game Programming in Python ^[2] 。

用PyGame做遊戲非常簡單，我們今天第一篇文章，讓大家實現一個可以在地圖上移動的小豬。

基本框架

首先，無論你是做什麼遊戲，別管三七二十一，先把下面這段程式碼複製貼上到你的編輯器裡面。所有遊戲都需要這幾行程式碼：

import pygame


def main():
    pygame.init()
    pygame.display.set_caption('未聞Code：青南做的遊戲')  # 遊戲標題
    win = pygame.display.set_mode((800, 600))  # 視窗尺寸，寬800高600
    running = True
    while running:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:  # 點選左上角或者右上角的x關閉視窗時，停止程式
                running = False


main()

執行效果如下圖所示：

載入素材

現在，我們隨便找兩張圖片，一張作為背景，一張作為主角。尺寸不用太在意，差不多就可以了，因為我們可以用程式碼動態調整。下面兩張圖是我隨便找的素材，大家注意圖中紅框框住的地方，是這兩張圖片的尺寸。

我們使用如下程式碼載入圖片：

img_surf = pygame.image.load('圖片地址').convert_alpha()

其中的 .convert_alpha() 是保留png圖片的透明背景。如果你載入的圖片不png圖片，可以把 convert_alpha() 改成 convert() 。

如果要修改圖片尺寸，使用如下程式碼：

img_surf = pygame.transform.scale(img_surf, (寬, 高))

要把圖片顯示在視窗中，使用下面兩行程式碼：

win.blit(素材物件, (素材左上角的橫座標, 素材左上角的縱座標))
pygame.display.flip()

完整的程式碼如下：

import pygame


def main():
    pygame.init()
    pygame.display.set_caption('未聞Code：青南做的遊戲')  # 遊戲標題
    win = pygame.display.set_mode((800, 600))  # 視窗尺寸
    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:  # 點選左上角或者右上角的x關閉視窗時，停止程式
                running = False

        win.blit(bg_big, (0, 0))  # 背景圖最先載入，座標是(left, top)
        win.blit(pig, (200, 300))
        pygame.display.flip()


main()

執行效果如下圖所示：

需要注意的是， win.blit 和 pygame.display.flip() 都要放到while迴圈裡面。其中 win.blit 的第一個引數是我們剛剛載入的素材物件。第二個引數是一個元組，標記這個圖片左上角在畫布上面的座標。整個畫布左上角對應座標 (0, 0) 。由於背景圖的尺寸也是 (800, 600) ，所以背景圖的左上角放到 (0, 0) ，就剛好可以鋪滿整個畫布。

哪裡找素材？

我們做的是一個畫素風格的遊戲，可以到 itch.io 上面找素材：

這個網站提高了大量的遊戲素材，並且絕大部分素材，在個人非商業用途的情況下是免費的。你找到自己喜歡的素材以後，就可以直接下載，整個過程你甚至都不需要登入（比國內的垃圾素材網站可良心多了）。

怎麼我的素材長這樣？

你下載了素材以後，可能會發現一件非常奇怪的事情，怎麼素材全部畫在一張圖上？

實際上，這就是業界慣例，做素材的人會把每一類素材排列到一張圖片上，你要用的時候，需要自己去裁剪。例如所有植物放在一張圖上，所有雕像放在一張圖上，地基貼圖也放在一張圖上。

上面我們演示用的背景圖，初看起來是一張綠色的圖，但是它實際上包含了多個地基元素，請注意我用紅框框住的部分：

在正式遊戲中，我們要把每一個基本元素拆出來，重新組合起來使用。重組的時候，有些元素要複製多份重複使用，有些元素要旋轉縮放。最終組合成下面這樣看起來 好看 的地圖：

一般來說，畫素風格的素材，尺寸大多是 16x16 ， 32x32 ， 64x64 ， 128x128 。素材作者正常情況下會提供裁剪說明。如果沒有提供的話，你也可以肉眼觀察，然後猜一猜。

例如我要從雕像素材裡面剪切出紅框框住的女神像：

那麼，我可以這樣寫程式碼：

img_surf = pygame.image.load('雕像素材.png').convert_alpha()
goddess= img_surf.subsurface(( 女神像左上角的橫座標 , 女神像左上角的縱座標, 女神像的寬, 女神像的高))

執行效果如下圖所示：

可能有同學問：為什麼女神的座標是這樣的呢？我只能說，這個座標是我試了很多次，試出來的。

使用小精靈來管理物件

除了背景圖，我們新增的每一個元素都是一個物件，例如上面的小豬和女神像。原則上來講，上面的程式碼就足夠讓你把遊戲做得漂亮了，想加什麼東西，就不停載入圖片素材，然後放到合適的位置就可以了。

但我們可以使用面向物件的設計方法，讓程式碼更容易維護，也更簡單。PyGame裡面，有一個類叫做 Sprite ，我們可以為每一個物件實現一個類，繼承 Sprite ，然後把物件的素材設定成 .surf 屬性，把物件的位置設定為 .rect 屬性。例如上面的程式碼，我們修改一下：

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))  # 女神像的中心放到畫布(500, 430)的位置


def main():
    pygame.init()
    pygame.display.set_caption('未聞Code：青南做的遊戲')  # 遊戲標題
    win = pygame.display.set_mode((800, 600))  # 視窗尺寸

    bg = Bg()
    goddess = Goddess()
    pig = Pig()
    all_sprites = [bg, goddess, pig]  # 注意新增順序，後新增的物件圖層在先新增的物件的圖層上面

    running = True
    while running:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:  # 點選左上角或者右上角的x關閉視窗時，停止程式
                running = False

        for sprite in all_sprites:
            win.blit(sprite.surf, sprite.rect)
        pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    main()

執行效果如下圖所示：

注意程式碼中的 all_sprites = [bg, goddess, pig] ，這裡我使用的是列表。後面會有更高階的資料結構 SpriteGroup 來儲存他們。今天使用列表就足夠了。

素材物件.get_rect() 會返回一個座標定位物件，這個物件有多個屬性，例如 .left , .top , .center , .width , .height 。在不傳引數的情況下，預設 .left=0 , .top=0 ，PyGame會自動根據這個物件的尺寸計算 .width ， .height 和 .center 。我們可以通過傳入引數的形式主動設定。當你設定左上角的時候，它自動就能算出中心點的座標；當你傳入中心座標的時候，它自動就能算出左上角的座標。

理論上來講，在每個類裡面，素材物件可以用任何名字，不一定要用 .surf 。座標定位物件也不一定要用 .rect ，只要你在 win.blit 的時候對應起來就可以了。但是如果你統一使用 .surf 和 .rect 會給你帶來很多好處。這一點我們到物體碰撞那個地方再講。因此我建議你就使用這兩個名字。

讓小豬動起來

既然是遊戲，那肯定要按鍵盤讓主角動起來。否則跟一幅畫有什麼區別呢？大家注意 main() 函式裡面的 while running 這個迴圈，如果你在迴圈裡面加上一行程式碼： print(111) ，你會發現當你執行這個遊戲的時候， 111 會一直不停的打印出來。

PyGame本質上，就是通過 win.blit 不停地畫圖，由於這個 while 迴圈每秒要執行很多次，如果每次執行的時候，我們讓 win.blit 的第二個引數，也就是素材物件的座標有細微的差異，那麼在人眼看起來，這個素材物件就在運動了。

我們的目標是按住鍵盤的上下左右方向鍵，小豬向4個不同的方向移動。在PyGame裡面，獲得鍵盤按住不放的鍵，使用如下程式碼實現：

keys = pygame.key.get_pressed()

它返回的是一個長得像列表的物件（但不是列表），當我們要判斷某個鍵是否被按下的時候，只需要判斷 if keys[想要判斷的鍵] ，如果返回 True ，說明被按住了。基於這個原理，我們來寫兩段程式碼。首先修改 Pig 類，新增一個 .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))  # 橫座標向左
        elif keys[pygame.K_RIGHT]:
            self.rect.move_ip((5, 0))  # 橫座標向右
        elif keys[pygame.K_UP]:
            self.rect.move_ip((0, -5))  #縱座標向上
        elif keys[pygame.K_DOWN]:
            self.rect.move_ip((0, 5))  # 縱座標向下

        # 防止小豬跑到螢幕外面
        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 方法接收一個引數 keys ，就是我們按鍵返回的長得像列表的物件。然後判斷是哪個方向鍵被按下了。根據被按下的鍵， .rect 座標定位物件修改相應方向的值。 rect.move_ip 這裡的 ip 是 inplace 的簡寫，也就是修改 .rect 這個屬性自身。它的引數是一個元組，對應橫座標和縱座標。橫縱座標小於0表示向左或者向上，大於0表示向右或者向下。

原來的 main() 函式只需要在 win.blit 之前增加兩行程式碼：

keys = pygame.key.get_pressed()
pig.update(keys)

完整程式碼如下：

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))

        # 防止小豬跑到螢幕外面
        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))  # 女神像的中心放到畫布(500, 430)的位置


def main():
    pygame.init()
    pygame.display.set_caption('未聞Code：青南做的遊戲')  # 遊戲標題
    win = pygame.display.set_mode((800, 600))  # 視窗尺寸

    bg = Bg()
    goddess = Goddess()
    pig = Pig()
    all_sprites = [bg, goddess, pig]  # 注意新增順序，後新增的物件圖層在先新增的物件的圖層上面

    running = True
    while running:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:  # 點選左上角或者右上角的x關閉視窗時，停止程式
                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()

最後的執行效果如下面這個影片所示：

PyGame做遊戲真的非常簡單，只要會載入素材，就能做出一個還能看得過去的遊戲。今天我們學會了怎麼新增素材，怎麼捕獲鍵盤事件。

PyGame可以讀取Gif圖片，但是你會發現載入進來以後，Gif不會動。下一篇文章，我們來講講如何讓你控制的角色動起來，例如控制一個小娃娃，移動的時候，它的腳也跟著動。以及物件的碰撞檢測。

參考資料