'Python學者福音！你女兒看了都會的自學Python遊戲入門指南'

1、什麼是Pygame

Pygame是一個遊戲開發庫（包、框架）,是一個 Python外接模塊，專為電子遊戲設計。這個工具箱包含了：

• 圖形與動畫
• 聲音與音效
• 遊戲控制（鍵盤、鼠標、遊戲柄等）

2、遊戲循環

每個遊戲的核心思想是一個循環（Loop）,我們稱它為“遊戲循環”。這個循環在遊戲中一直處於運行狀態（），處理所有遊戲中的事務。每次循環中的語句跑一遍叫做幀（Frame）

每刷新一幀，會處理很多事情，基本上可以概括成3個部分：

2-1 處理輸入（事件）

需要遊戲處理的事情，你在編寫代碼時要關注這些外部的事件：如鍵盤上鍵的按下，鼠標的點擊等；

2-2 更新遊戲

每幀上物體的變化，如角色有空中，重力會使得他下落，如果兩個物體碰撞，會發生爆炸；

2-3 渲染（繪製）

這個階段是把對象繪製在屏幕上，如背景、角色、菜單（任何玩家可以看到的東西）都會在正確的位置上顯示出來。

3、定時器

遊戲循環還有一個很重要的事情是整個循環運行的快慢。你應該聽說過FPS（代表了幀頻，每分鐘幀切換的數量），也就是說每個循環需要花費的時間。這個對遊戲來說很重要，它決定了遊戲速度的快慢。

4、建一個遊戲模板

現在我們講解一下游戲製作的細節，通過代碼的講解，深入理解遊戲編程的底層邏輯。

Pygame模板，對於所有的Python遊戲編制都能夠有用。程序開頭，我們先導入兩個庫（pygame遊戲庫和random隨機數），設置一些遊戲中的變量和參數選項。

# Pygame template - skeleton for a new pygame project
import pygame
import random
WIDTH = 360 # width of our game window
HEIGHT = 480 # height of our game window
FPS = 30 # frames per second

WIDTH是窗口的寬度

HEIGHT是窗口的高度

FPS 是刷新的幀數量

初始化Pygame及新建窗口，mixer是聲音的初始化

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init() # for sound
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")
clock = pygame.time.Clock()

pygame.init()命令啟動並初始化pygame，screen是遊戲的窗口，通過兩個常量來控制窗口大小，後面設置了clock變量來控制PFS這個參數。

下面我們來編寫遊戲循環

遊戲循環，分成三個部分：

（1）處理輸入事件

（2）更新事件

（3）窗口上繪製圖形

# Game Loop
running = True
while running:
 # Process input (events)
 # Update
 # Render (draw)

while循環受變量running控制，如果要結果遊戲循環，只要將running設置成False即可，遊戲終止。後面我們會陸續添加代碼。

5、渲染與繪製部分

在繪製部分，不繪製角色，只是簡單填充背景顏色。

下面我們得說說計算機中的顏色表示及處理。

電腦的屏幕是由像素（Pixels）組成的，這些像素由三個部分混合而成：紅色、綠色和藍色。三個分量的多少決定的這個像素的最終顏色，如下圖

三個分量我們也稱為三元色，其取值範圍是0（相當於關）-255（相當於全開100%），所以每個元色有256種情況，下圖中給出了常用的顏色的三元色的例子。

通過乘法我們可以計算出總共不同的顏色的數量

>>> 256 * 256 * 256 = 16,777,216

我們理解了顏色，就可以在程序開頭定義常用顏色了

# Colors (R, G, B)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)

添加背景顏色的繪製代碼

 # Draw / render
 screen.fill(BLACK)

事情遠遠還不止這些，這裡還涉及到計算機的顯示內容原理。改變屏幕上的像素就是告訴顯示卡修改實際像素。對於計算機來說，這是一個非常耗時的工作。我們可以使用一種雙緩衝區的辦法來解決。相象一下，我們有一塊雙面的白板，一面顯示結束可以快速翻轉顯示反面的內容。正面顯示給玩家，反面只有計算機才看到。我們把繪製工作放在反面：角色，子彈，燈光等，後面的完成工作，馬上反轉白板，顯示新的幀給用戶。所以我們用到flip這個命令，如下：

 # Draw / render
 screen.fill(BLACK)
 # *after* drawing everything, flip the display
 pygame.display.flip()

注意：我們得把flip（）這個命令放在最後。如果你把顯示的內容放在其後，屏幕上不會顯示它。

6、輸入/事件

遊戲設計到止，還遠沒有這麼簡單。我們還得偵聽鍵盤與鼠標，及其它控件的輸入事件。故我們還有很多事情要做，如果你現在運行程序，你會發現邊窗口的關閉功能還未能實現。我們得告訴程序，有一個關閉事件要處理，就是終止程序的運行。

事件是時時刻刻會發生的，如果玩家點擊“彈跳”按鈕，遊戲循環中的更新與繪製應該怎麼做呢？你總不希望忽略這些輸入事件吧，玩家會非常不爽的。Pygame得通過一個列表，再通過一個For 循環逐一的處理這些事件。

具體代碼如下：

 for event in pygame.event.get():
 # check for closing window
 if event.type == pygame.QUIT:
 running = False

Pygame有很多的事件要處理。其中pygame.QUIT是玩家點擊關閉按鈕時觸發，程序中使用running=False來停止遊戲循環。

7、控制FPS

在更新模塊裡，代碼如下:

while running:
 # keep loop running at the right speed
 clock.tick(FPS)

tick命令告訴pygame遊戲循環的時長及暫停時長。如果fps設為30，那麼1幀持續時間為1/30或者說0.03秒。如果循環耗時0.01秒，則pygame會有0.02等待時間。

8、總結一下

下面是整個程序的源代碼：

# Pygame template - skeleton for a new pygame project
import pygame
import random
WIDTH = 360
HEIGHT = 480
FPS = 30
# define colors
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)
# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")
clock = pygame.time.Clock()
# Game loop
running = True
while running:
 # keep loop running at the right speed
 clock.tick(FPS)
 # Process input (events)
 for event in pygame.event.get():
 # check for closing window
 if event.type == pygame.QUIT:
 running = False
 # Update
 # Draw / render
 screen.fill(BLACK)
 # *after* drawing everything, flip the display
 pygame.display.flip()
pygame.quit()

我們的Python遊戲開發的模板如上，你可以保存一下文件，命名成“pygame_template.py”,後面我們可以反覆重用。

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