Python项目1 外星人入侵

在本章中，我们将结束游戏《外星人入侵》的开发。我们将添加一个Play按钮，用于根据需要启动游戏以及在游戏结束后重启游戏。我们还将修改这个游戏，使其在玩家的等级提高时加快节奏，并实现一个记分系统。阅读本章后，你将掌握足够多的知识，能够开始编写随玩家等级提高而加大难度以及显示得分的游戏。

1 添加Play按钮

在本节中，我们将添加一个Play按钮，它在游戏开始前出现，并在游戏结束后再次出现，让玩家能够开始新游戏。

当前，这个游戏在玩家运行alien_invasion.py时就开始了。下面让游戏一开始处于非活动状态，并提示玩家单击Play按钮来开始游戏。为此，在game_stats.py中输入如下代码：

game_stats.py

 def __init__(self, ai_settings):
 """初始化统计信息"""
 self.ai_settings = ai_settings
 self.reset_stats()
 # 让游戏一开始处于非活动状态
self.game_active = False
 def reset_stats(s

现在游戏一开始将处于非活动状态，等我们创建Play按钮后，玩家才能开始游戏。

1.1 创建Button 类

由于Pygame没有内置创建按钮的方法，我们创建一个Button 类，用于创建带标签的实心矩形。你可以在游戏中使用这些代码来创建任何按钮。下面是Button 类的第一部分，请将这个类保存为文件buton.py：

buton.py

 import pygame.font
 class Button():
 ❶     def __init__(self, ai_settings, screen, msg):
 """初始化按钮的属性"""
 self.screen = screen
 self.screen_rect = screen.get_rect()
 # 设置按钮的尺寸和其他属性
❷         
❸         
❹         
self.width, self.height = 200, 50
 self.button_color = (0, 255, 0)
 self.text_color = (255, 255, 255)
 self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)
 # 创建按钮的rect对象，并使其居中
self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.width, self.height)
 self.rect.center = self.screen_rect.center
 # 按钮的标签只需创建一次
❺         self.prep_msg(msg)

首先，我们导入了模块pygame.font ，它让Pygame能够将文本渲染到屏幕上。方法__init__() 接受参数self ，对象ai_settings 和screen ，以及msg ，其中msg 是要在按钮中显示的文本（见❶）。我们设置按钮的尺寸（见❷），然后通过设置button_color 让按钮的rect 对象为亮绿色，并通过设置text_color 让文本为白色。

在（见❸）处，我们指定使用什么字体来渲染文本。实参None 让Pygame 使用默认字体，而48 指定了文本的字号。为让按钮在屏幕上居中，我们创建一个表示按钮的rect 对象（见❹），并将其center 属性设置为屏幕的center 属性。

Pygame通过将你要显示的字符串渲染为图像来处理文本。在❺处，我们调用prep_msg() 来处理这样的渲染。

prep_msg() 的代码如下：

button.py

 def prep_msg(self, msg):
          """将msg渲染为图像，并使其在按钮上居中"""
 ❶         self.msg_image = self.font.render(msg, True, self.text_color,
              self.button_color)
 ❷         self.msg_image_rect = self.msg_image.get_rect()
          self.msg_image_rect.center = self.rect.center

方法prep_msg() 接受实参self 以及要渲染为图像的文本（msg ）。调用font.render() 将存储在msg 中的文本转换为图像，然后将该图像存储在msg_image 中（见 ❶）。方法font.render() 还接受一个布尔实参，该实参指定开启还是关闭反锯齿功能（反锯齿让文本的边缘更平滑）。余下的两个实参分别是文本颜色和背景色。我们启用了反锯齿功能，并将文本的背景色设置为按钮的颜色（如果没有指定背景色，Pygame将以透明背景的方式渲染文本）。

在❷处，我们让文本图像在按钮上居中：根据文本图像创建一个rect ，并将其center 属性设置为按钮的center 属性。

最后，我们创建方法draw_button() ，通过调用它可将这个按钮显示到屏幕上：

button.py

def draw_button(self):
        # 绘制一个用颜色填充的按钮，再绘制文本
        self.screen.fill(self.button_color, self.rect)
        self.screen.blit(self.msg_image, self.msg_image_rect)

我们调用screen.fill() 来绘制表示按钮的矩形，再调用screen.blit() ，并向它传递一幅图像以及与该图像相关联的rect 对象，从而在屏幕上绘制文本图像。至此，Button 类便创建好了。

1.2 在屏幕上绘制按钮

我们将使用Button 类来创建一个Play按钮。鉴于只需要一个Play按钮，我们直接在alien_invasion.py中创建它，如下所示：

alien_invasion.py

 --snip--
  from game_stats import GameStats
  from button import Button
  --snip--
  def run_game():
      --snip--
      pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
      # 创建Play按钮
❶     play_button = Button(ai_settings, screen, "Play")
      --snip--
      # 开始游戏主循环
      while True:
          --snip--
 ❷         gf.update_screen(ai_settings, screen, stats, ship, aliens, bullets,
              play_button)
  run_game()

我们导入Button 类，并创建一个名为play_button 的实例（见❶），然后我们将play_button 传递给update_screen() ，以便能够在屏幕更新时显示按钮（见❷）。

接下来，修改update_screen() ，以便在游戏处于非活动状态时显示Play按钮：

game_functions.py

 def update_screen(ai_settings, screen, stats, ship, aliens, bullets,
        play_button):
    """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
    --snip--
    # 如果游戏处于非活动状态，就绘制Play按钮
    if not stats.game_active:
        play_button.draw_button()
    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()

为让Play按钮位于其他所有屏幕元素上面，我们在绘制其他所有游戏元素后再绘制这个按钮，然后切换到新屏幕。如果你现在运行这个游戏，将在屏幕中央看到一个Play按钮，如图所示。

1.3 开始游戏

为在玩家单击Play按钮时开始新游戏，需在game_functions.py中添加如下代码，以监视与这个按钮相关的鼠标事件：

game_functions.py

  def check_events(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, bullets):
      """响应按键和鼠标事件"""
      for event in pygame.event.get():
          if event.type == pygame.QUIT:
              --snip--
 ❶         elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
 ❷             mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
 ❸             check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y)
  def check_play_button(stats, play_button, mouse_x, mouse_y):
      """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
 ❹     if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y):
          stats.game_active = True

我们修改了check_events() 的定义，在其中添加了形参stats 和play_button 。我们将使用stats 来访问标志game_active ，并使用play_button 来检查玩家是否单击了Play按钮。

无论玩家单击屏幕的什么地方，Pygame都将检测到一个MOUSEBUTTONDOWN 事件（见❶），但我们只想让这个游戏在玩家用鼠标单击Play按钮时作出响应。为此，我们使用了pygame.mouse.get_pos() ，它返回一个元组，其中包含玩家单击时鼠标的x 和y 坐标（见❷）。我们将这些值传递给函数check_play_button() （见❸），而这个函数使用collidepoint() 检查鼠标单击位置是否在Play按钮的rect 内（见❹）。如果是这样的，我们就将game_active 设置为True ，让游戏就此开始！

在alien_invasion.py 中调用check_events() ，需要传递另外两个实参——stats 和play_button ：

alien_invasion.py

 # 开始游戏主循环
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, stats, play_button, ship,
            bullets)
        --snip--

至此，你应该能够开始这个游戏了。游戏结束时，game_active 应为False ，并重新显示Play按钮。

1.4　重置游戏

前面编写的代码只处理了玩家第一次单击Play按钮的情况，而没有处理游戏结束的情况，因为没有重置导致游戏结束的条件。

为在玩家每次单击Play按钮时都重置游戏，需要重置统计信息、删除现有的外星人和子弹、创建一群新的外星人，并让飞船居中，如下所示：

game_functions.py

 def check_play_button(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, aliens,
          bullets, mouse_x, mouse_y):
      """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
      if play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y):
          # 重置游戏统计信息
❶         stats.reset_stats()
          stats.game_active = True
          # 清空外星人列表和子弹列表
❷         aliens.empty()
          bullets.empty()
          # 创建一群新的外星人，并让飞船居中
❸         create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)
          ship.center_ship()

我们更新了check_play_button() 的定义，使其能够访问ai_settings 、stats 、ship 、aliens 和bullets 。为重置在游戏期间发生了变化的设置以及刷新游戏的视觉元素，它需要这些对象。

在❶处，我们重置了游戏统计信息，给玩家提供了三艘新飞船。接下来，我们将game_active 设置为True （这样，这个函数的代码执行完毕后，游戏就会开始），清空编组aliens 和bullets （见❷），创建一群新的外星人，并将飞船居中（见❸）。

check_events() 的定义需要修改，调用check_play_button() 的代码亦如此：

game_functions.py

  def check_events(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, aliens,
          bullets):
      """响应按键和鼠标事件"""
      for event in pygame.event.get():
          if event.type == pygame.QUIT:
              --snip--
          elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
              mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
 ❶             check_play_button(ai_settings, screen, stats, play_button, ship,
                  aliens, bullets, mouse_x, mouse_y)

check_events() 的定义需要形参aliens ，以便将它传递给check_play_button() 。接下来，我们修改了调用check_play_button() 的代码，以将合适的实参传递给它（见❶）。

下面来修改alien_invasion.py中调用check_events() 的代码，以将实参aliens 传递给它：

alien_invasion.py

# 开始游戏主循环
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, stats, play_button, ship,
            aliens, bullets)
        --snip--

现在，每当玩家单击Play按钮时，这个游戏都将正确地重置，让玩家想玩多少次就玩多少次！

1.5 将Play按钮切换到非活动状态

当前，Play按钮存在一个问题，那就是即便Play按钮不可见，玩家单击其原来所在的区域时，游戏依然会作出响应。游戏开始后，如果玩家不小心单击了Play按钮原来所处的区域，游戏将重新开始！

为修复这个问题，可让游戏仅在game_active 为False 时才开始：

game_functions.py

 def check_play_button(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, aliens,
          bullets, mouse_x, mouse_y):
      """玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
 ❶     button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
 ❷     if button_clicked and not stats.game_active:
          #重置游戏统计信息
          --snip--

标志button_clicked 的值为True 或False （见❶），仅当玩家单击了Play按钮且且游戏当前处于非活动状态时，游戏才重新开始（见❷）。为测试这种行为，可开始新游戏，并不断地单击Play按钮原来所在的区域。如果一切都像预期的那样工作，单击Play按钮原来所处的区域应该没有任何影响。

1.6 隐藏光标

为让玩家能够开始游戏，我们要让光标可见，但游戏开始后，光标只会添乱。为修复这种问题，我们在游戏处于活动状态时让光标不可见：

game_functions.py

 def check_play_button(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, aliens,
        bullets, mouse_x, mouse_y):
    """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        # 隐藏光标
        pygame.mouse.set_visible(False)
        --snip--

通过向set_visible() 传递False ，让Pygame在光标位于游戏窗口内时将其隐藏起来。

游戏结束后，我们将重新显示光标，让玩家能够单击Play按钮来开始新游戏。相关的代码如下：

game_functions.py

 def ship_hit(ai_settings, screen, stats, ship, aliens, bullets):
    """响应飞船被外星人撞到"""
    if stats.ships_left > 0:
        --snip--
    else:
        stats.game_active = False
        pygame.mouse.set_visible(True)

在ship_hit() 中，我们在游戏进入非活动状态后，立即让光标可见。关注这样的细节让游戏显得更专业，也让玩家能够专注于玩游戏而不是费力搞明白用户界面。

动手试一试

按P开始新游戏：鉴于游戏《外星人入侵》使用键盘来控制飞船，最好让玩家也能够通过按键来开始游戏。请添加让玩家在按P时开始游戏的代码。也许这样做会有所帮助：将check_play_button() 的一些代码提取出来，放到一个名为start_game() 的函数中，并在check_play_button() 和check_keydown_events() 中调用这个函数。

射击练习：创建一个矩形，它在屏幕右边缘以固定的速度上下移动。然后，在屏幕左边缘创建一艘飞船，玩家可上下移动该飞船，并射击前述矩形目标。添加一个用于开始游戏的Play按钮，在玩家三次未击中目标时结束游戏，并重新显示Play按钮，让玩家能够通过单击该按钮来重新开始游戏。

2 提高等级

当前，将整群外星人都消灭干净后，玩家将提高一个等级，但游戏的难度并没有变。下面来增加一点趣味性：每当玩家将屏幕上的外星人都消灭干净后，加快游戏的节奏，让游戏玩起来更难。

2.1 修改速度设置

我们首先重新组织Settings 类，将游戏设置划分成静态的和动态的两组。对于随着游戏进行而变化的设置，我们还确保它们在开始新游戏时被重置。settings.py的方法__init__() 如下：

settings.py

  def __init__(self):
          """初始化游戏的静态设置"""
          # 屏幕设置
          self.screen_width = 1200
          self.screen_height = 800
          self.bg_color = (230, 230, 230)
          # 飞船设置
          self.ship_limit = 3
          # 子弹设置
          self.bullet_width = 3
          self.bullet_height = 15
          self.bullet_color = 60, 60, 60
          self.bullets_allowed = 3
          # 外星人设置
          self.fleet_drop_speed = 10
          # 以什么样的速度加快游戏节奏
❶         self.speedup_scale = 1.1
 ❷         self.initialize_dynamic_settings()

我们依然在__init__() 中初始化静态设置。在❶处，我们添加了设置speedup_scale ，用于控制游戏节奏的加快速度：2表示玩家每提高一个等级，游戏的节奏就翻倍；1 表示游戏节奏始终不变。将其设置为1.1能够将游戏节奏提高到够快，让游戏既有难度，又并非不可完成。最后，我们调用initialize_dynamic_settings() ，以初始化随游戏进行而变化的属性（见❷）。

initialize_dynamic_settings() 的代码如下：

settings.py

  def initialize_dynamic_settings(self):
        """初始化随游戏进行而变化的设置"""
        self.ship_speed_factor = 1.5
        self.bullet_speed_factor = 3
        self.alien_speed_factor = 1
        # fleet_direction为1表示向右；为-1表示向左
        self.fleet_direction = 1

这个方法设置了飞船、子弹和外星人的初始速度。随游戏的进行，我们将提高这些速度，而每当玩家开始新游戏时，都将重置这些速度。在这个方法中，我们还设置了fleet_direction ，使得游戏刚开始时，外星人总是向右移动。每当玩家提高一个等级时，我们都使用increase_speed() 来提高飞船、子弹和外星人的速度：

settings.py

def increase_speed(self):
        """提高速度设置"""
        self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale
        self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale

为提高这些游戏元素的速度，我们将每个速度设置都乘以speedup_scale 的值。

在check_bullet_alien_collisions() 中，我们在整群外星人都被消灭后调用increase_speed() 来加快游戏的节奏，再创建一群新的外星人：

game_functions.py

def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
    --snip--
    if len(aliens) == 0:
        # 删除现有的子弹，加快游戏节奏，并创建一群新的外星人
        bullets.empty()
        ai_settings.increase_speed()
        create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

通过修改速度设置ship_speed_factor 、alien_speed_factor 和bullet_speed_factor 的值，足以加快整个游戏的节奏！

2.2 重置速度

每当玩家开始新游戏时，我们都需要将发生了变化的设置重置为初始值，否则新游戏开始时，速度设置将是前一次游戏增加了的值：

game_functions.py

def check_play_button(ai_settings, screen, stats, play_button, ship, aliens,
        bullets, mouse_x, mouse_y):
    """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        # 重置游戏设置
        ai_settings.initialize_dynamic_settings()
        # 隐藏光标
        pygame.mouse.set_visible(False)
        --snip--

现在，游戏《外星人入侵》玩起来更有趣，也更有挑战性。每当玩家将屏幕上的外星人消灭干净后，游戏都将加快节奏，因此难度会更大些。如果游戏的难度提高得太快，可降低settings.speedup_scale 的值；如果游戏的挑战性不足，可稍微提高这个设置的值。找出这个设置的最佳值，让难度的提高速度相对合理：一开始的几群外星人很容易消灭干净；接下来的几群消灭起来有一定难度，但也不是不可能；而要将更靠后的外星人群消灭干净几乎不可能。

动手试一试

有一定难度的射击练习有一定难度的射击练习：以你为完成练习而做的工作为基础，让标靶的移动速度随游戏进行而加快，并在玩家单击Play按钮时将其重置为初始值。

3 记分

下面来实现一个记分系统，以实时地跟踪玩家的得分，并显示最高得分、当前等级和余下的飞船数。

得分是游戏的一项统计信息，因此我们在GameStats 中添加一个score 属性：

game_stats.py

class GameStats():
    --snip--
    def reset_stats(self):
        """初始化随游戏进行可能变化的统计信息"""
        self.ships_left = self.ai_settings.ship_limit
        self.score = 0

为在每次开始游戏时都重置得分，我们在reset_stats() 而不是__init__() 中初始化score 。

3.1 显示得分

为在屏幕上显示得分，我们首先创建一个新类Scoreboard 。就当前而言，这个类只显示当前得分，但后面我们也将使用它来显示最高得分、等级和余下的飞船数。下面是这个类的前半部分，它被保存为文件scoreboard.py：

scoreboard.py

 import pygame.font
  class Scoreboard():
      """显示得分信息的类"""
 ❶     def __init__(self, ai_settings, screen, stats):
          """初始化显示得分涉及的属性"""
          self.screen = screen
          self.screen_rect = screen.get_rect()
          self.ai_settings = ai_settings
          self.stats = stats
          # 显示得分信息时使用的字体设置
❷         self.text_color = (30, 30, 30)
 ❸         self.font = pygame.font.SysFont(None, 48)
          # 准备初始得分图像
❹         self.prep_score()

由于Scoreboard 在屏幕上显示文本，因此我们首先导入模块pygame.font 。接下来，我们在__init__() 中包含形参ai_settings 、screen 和stats ，让它能够报告我们跟踪的值（见❶）。然后，我们设置文本颜色（见❷）并实例化一个字体对象（见❸）。

为将要显示的文本转换为图像，我们调用了prep_score() （见❹），其定义如下：

scoreboard.py

 def prep_score(self):
        """将得分转换为一幅渲染的图像"""
 ❶         score_str = str(self.stats.score)
 ❷         self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color,
              self.ai_settings.bg_color)
          # 将得分放在屏幕右上角
❸         self.score_rect = self.score_image.get_rect()
 ❹         self.score_rect.right = self.screen_rect.right - 20
 ❺         self.score_rect.top = 20

在prep_score() 中，我们首先将数字值stats.score 转换为字符串（见❶），再将这个字符串传递给创建图像的render() （见❷）。为在屏幕上清晰地显示得分，我们向render() 传递了屏幕背景色，以及文本颜色。

我们将得分放在屏幕右上角，并在得分增大导致这个数字更宽时让它向左延伸。为确保得分始终锚定在屏幕右边，我们创建了一个名为score_rect 的rect （见❸），让其右边缘与屏幕右边缘相距20像素（见❹），并让其上边缘与屏幕上边缘也相距20像素（见❺）。

最后，我们创建方法show_score() ，用于显示渲染好的得分图像：

scoreboard.py

 def show_score(self):
        """在屏幕上显示得分"""
        self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)

这个方法将得分图像显示到屏幕上，并将其放在score_rect 指定的位置。

3.2 创建记分牌

为显示得分，我们在alien_invasion.py中创建一个Scoreboard 实例:

alien_invasion.py

 --snip--
  from game_stats import GameStats
  from scoreboard import Scoreboard
  --snip--
  def run_game():
      --snip--
      # 创建存储游戏统计信息的实例，并创建记分牌
      stats = GameStats(ai_settings)
 ❶     sb = Scoreboard(ai_settings, screen, stats)
      --snip--
      # 开始游戏主循环
      while True:
          --snip--
 ❷         gf.update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens,
              bullets, play_button)
  run_game()

我们导入新创建的类Scoreboard ，并在创建实例stats 后创建了一个名为sb 的Scoreboard 实例（见❶）。接下来，我们将sb 传递给update_screen() ，让它能够在屏幕上显示得分（见❷）。

为显示得分，将update_screen() 修改成下面这样：

game_functions.py

 def update_screen(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets,
        play_button):
    _--snip--_
    # 显示得分
    sb.show_score()
    # 如果游戏处于非活动状态，就显示Play按钮
    if not stats.game_active:
        play_button.draw_button()
    # 让最近绘制的屏幕可见
    pygame.display.flip()

我们在update_screen() 的形参列表中添加了sb ，并在绘制Play按钮前调用show_score 。

如果现在运行这个游戏，你将在屏幕右上角看到0（当前，我们只想在进一步开发记分系统前确认得分出现在正确的地方）。图显示了游戏开始前的得分。

下面来指定每个外星人值多少点！

3.3 在外星人被消灭时更新得分

为在屏幕上实时地显示得分，每当有外星人被击中时，我们都更新stats.score 的值，再调用prep_score() 更新得分图像。但在此之前，我们需要指定玩家每击落一个外星人都将得到多少个点：

settings.py

def initialize_dynamic_settings(self):
        --snip--
        # 记分
        self.alien_points = 50

随着游戏的进行，我们将提高每个外星人值的点数。为确保每次开始新游戏时这个值都会被重置，我们在initialize_dynamic_settings() 中设置它。

在check_bullet_alien_collisions() 中，每当有外星人被击落时，都更新得分：

game_functions.py

 def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship,
          aliens, bullets):
      """响应子弹和外星人发生碰撞"""
      # 删除发生碰撞的子弹和外星人
      collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets, aliens, True, True)
      if collisions:
 ❶         stats.score += ai_settings.alien_points
          sb.prep_score()
      --snip--

我们更新check_bullet_alien_collisions() 的定义，在其中包含了形参stats 和sb ，让它能够更新得分和记分牌。有子弹撞到外星人时，Pygame返回一个字典（collisions ）。我们检查这个字典是否存在，如果存在，就将得分加上一个外星人值的点数（见❶）。接下来，我们调用prep_score() 来创建一幅显示最新得分的新图像。

我们需要修改update_bullets() ，确保在函数之间传递合适的实参：

game_functions.py

 def update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
    """更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
    --snip--
    check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship,
        aliens, bullets)

在update_bullets() 的定义中，需要新增形参stats 和sb ，而调用check_bullet_alien_collisions() 时，也需要传递实参stats 和sb 。

我们还需要修改主while 循环中调用update_bullets() 的代码：

alien_invasion.py

  # 开始游戏主循环
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, stats, play_button, ship,
            aliens, bullets)
        if stats.game_active:
            ship.update()
            gf.update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens,
                bullets)
            --snip--

调用update_bullets() 时，需要传递实参stats 和sb 。

如果你现在运行这个游戏，得分将不断增加！

3.4　将消灭的每个外星人的点数都计入得分

当前，我们的代码可能遗漏了一些被消灭的外星人。例如，如果在一次循环中有两颗子弹射中了外星人，或者因子弹更宽而同时击中了多个外星人，玩家将只能得到一个被消灭的外星人的点数。为修复这种问题，我们来调整检测子弹和外星人碰撞的方式。

在check_bullet_alien_collisions() 中，与外星人碰撞的子弹都是字典collisions 中的一个键；而与每颗子弹相关的值都是一个列表，其中包含该子弹撞到的外星人。我们遍历字典collisions ，确保将消灭的每个外星人的点数都记入得分：

game_functions.py

 def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship,
          aliens, bullets):
      --snip--
      if collisions:
 ❶         for aliens in collisions.values():
              stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)
              sb.prep_score()
      --snip--

如果字典collisions 存在，我们就遍历其中的所有值。别忘了，每个值都是一个列表，包含被同一颗子弹击中的所有外星人。对于每个列表，都将一个外星人的点数乘以其中包含的外星人数量，并将结果加入到当前得分中。为测试这一点，请将子弹宽度改为300像素，并核实你得到了更宽的子弹击中的每个外星人的点数，再将子弹宽度恢复到正常值。

3.5 提高点数

玩家每提高一个等级，游戏都变得更难，因此处于较高的等级时，外星人的点数应更高。为实现这种功能，我们添加一些代码，以在游戏节奏加快时提高点数：

settings.py

 class Settings():
      """存储游戏《外星人入侵》的所有设置的类"""
      def __init__(self):
          --snip--
          # 加快游戏节奏的速度
          self.speedup_scale = 1.1
          # 外星人点数的提高速度
❶         self.score_scale = 1.5
          self.initialize_dynamic_settings()
      def increase_speed(self):
          """提高速度设置和外星人点数"""
          self.ship_speed_factor *= self.speedup_scale
          self.bullet_speed_factor *= self.speedup_scale
          self.alien_speed_factor *= self.speedup_scale
 ❷         self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)

我们定义了点数提高的速度，并称之为score_scale （见❶）。很小的节奏加快速度（1.1）让游戏很快就变得极具挑战性，但为让记分发生显著的变化，需要将点数的提高速度设置为更大的值（1.5）。现在，我们在加快游戏节奏的同时，提高了每个外星人的点数。为让点数为整数，我们使用了函数int() 。

settings.py

  def increase_speed(self):
        --snip--
        self.alien_points = int(self.alien_points * self.score_scale)
        print(self.alien_points)

现在每当提高一个等级时，你都会在终端窗口看到新的点数值。

注意确认点数在不断增加后，一定要删除这条print 语句，否则它可能会影响游戏的性能以及分散玩家的注意力。

3.6 将得分圆整

大多数街机风格的射击游戏都将得分显示为10的整数倍，下面让我们的记分系统遵循这个原则。我们还将设置得分的格式，在大数字中添加用逗号表示的千位分隔符。我们在Scoreboard 中执行这种修改：

scoreboard.py

def prep_score(self):
          """将得分转换为渲染的图像"""
 ❶         rounded_score = int(round(self.stats.score, -1))
 ❷         score_str = "{:,}".format(rounded_score)
          self.score_image = self.font.render(score_str, True, self.text_color,
              self.ai_settings.bg_color)
          --snip--

函数round() 通常让小数精确到小数点后多少位，其中小数位数是由第二个实参指定的。然而，如果将第二个实参指定为负数，round() 将圆整到最近的10、100、1000等整数倍。❶处的代码让Python将stats.score 的值圆整到最近的10的整数倍，并将结果存储到rounded_score 中。

注意在Python 2.7中，round() 总是返回一个小数值，因此我们使用int() 来确保报告的得分为整数。如果你使用的是Python 3，可省略对int() 的调用。

❷处使用了一个字符串格式设置指令，它让Python将数值转换为字符串时在其中插入逗号，例如，输出1,000,000 而不是1000000 。如果你现在运行这个游戏，看到的将是10 的整数倍的整洁得分，即便得分很高亦如此，如图14-3所示。

3.7 最高得分

每个玩家都想超过游戏的最高得分记录。下面来跟踪并显示最高得分，给玩家提供要超越的目标。我们将最高得分存储在GameStats 中：

game_stats.py

 def __init__(self, ai_settings):
        --snip--
        # 在任何情况下都不应重置最高得分
        self.high_score = 0

鉴于在任何情况下都不会重置最高得分，我们在__init__() 中而不是reset_stats() 中初始化high_score 。

下面来修改Scoreboard 以显示最高得分。先来修改方法__init__() ：

scoreboard.py

   def __init__(self, ai_settings, screen, stats):
          --snip--
          # 准备包含最高得分和当前得分的图像
          self.prep_score()
 ❶         self.prep_high_score()

最高得分将与当前得分分开显示，因此我们需要编写一个新方法prep_high_score() ，用于准备包含最高得分的图像（见❶）。

方法prep_high_score() 的代码如下：

scoreboard.py

  def prep_high_score(self):
          """将最高得分转换为渲染的图像"""
 ❶         high_score = int(round(self.stats.high_score, -1))
 ❷         high_score_str = "{:,}".format(high_score)
 ❸         self.high_score_image = self.font.render(high_score_str, True,
              self.text_color, self.ai_settings.bg_color)
          #将最高得分放在屏幕顶部中央
          self.high_score_rect = self.high_score_image.get_rect()
 ❹         self.high_score_rect.centerx = self.screen_rect.centerx
 ❺         self.high_score_rect.top = self.score_rect.top

我们将最高得分圆整到最近的10的整数倍（见❶），并添加了用逗号表示的千分位分隔符（见❷）。然后，我们根据最高得分生成一幅图像（见❸），使其水平居中（见❹），并将其top 属性设置为当前得分图像的top 属性（见❺）。

现在，方法show_score() 需要在屏幕右上角显示当前得分，并在屏幕顶部中央显示最高得分：

scoreboard.py

 def show_score(self):
        """在屏幕上显示当前得分和最高得分"""
        self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)
        self.screen.blit(self.high_score_image, self.high_score_rect)

为检查是否诞生了新的最高得分，我们在game_functions.py中添加一个新函数check_high_score()

game_functions.py

 def check_high_score(stats, sb):
      """检查是否诞生了新的最高得分"""
 ❶     if stats.score > stats.high_score:
          stats.high_score = stats.score
          sb.prep_high_score()

函数check_high_score() 包含两个形参：stats 和sb 。它使用stats 来比较当前得分和最高得分，并在必要时使用sb 来修改最高得分图像。在❶处，我们比较当前得分和最高得分，如果当前得分更高，就更新high_score 的值，并调用prep_high_score() 来更新包含最高得分的图像。

在check_bullet_alien_collisions() 中，每当有外星人被消灭，都需要在更新得分后调用check_high_score() ：

game_functions.py

 def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship,
        aliens, bullets):
    --snip--
    if collisions:
        for aliens in collisions.values():
            stats.score += ai_settings.alien_points * len(aliens)
            sb.prep_score()
        check_high_score(stats, sb)
    --snip--

字典collisions 存在时，我们根据消灭了多少外星人来更新得分，再调用check_high_score() 。

第一次玩这款游戏时，当前得分就是最高得分，因此两个地方显示的都是当前得分。但再次开始这个游戏时，最高得分出现在中央，而当前得分出现在右边，如图所示。

最高得分显示在屏幕顶部中央

3.8 显示等级

为在游戏中显示玩家的等级，首先需要在GameStats 中添加一个表示当前等级的属性。为确保每次开始新游戏时都重置等级，在reset_stats() 中初始化它：

game_stats.py

 def reset_stats(self):
        """初始化随游戏进行可能变化的统计信息"""
        self.ships_left = self.ai_settings.ship_limit
        self.score = 0
        self.level = 1

为让Scoreboard 能够在当前得分下方显示当前等级，我们在__init__() 中调用了一个新方法prep_level() ：

scoreboard.py

  def __init__(self, ai_settings, screen, stats):
        --snip--
        # 准备包含得分的初始图像
        self.prep_score()
        self.prep_high_score()
        self.prep_level()

prep_level() 的代码如下：

scoreboard.py

 def prep_level(self):
          """将等级转换为渲染的图像"""
 ❶         self.level_image = self.font.render(str(self.stats.level), True,
                  self.text_color, self.ai_settings.bg_color)
          # 将等级放在得分下方
          self.level_rect = self.level_image.get_rect()
 ❷         self.level_rect.right = self.score_rect.right
 ❸         self.level_rect.top = self.score_rect.bottom + 10

方法prep_level() 根据存储在stats.level 中的值创建一幅图像（见❶），并将其right 属性设置为得分的right 属性（见❷）。然后，将top 属性设置为比得分图像的bottom 属性大10像素，以便在得分和等级之间留出一定的空间（见❸）。

我们还需要更新show_score() ：

scoreboard.py

  def show_score(self):
        """在屏幕上显示飞船和得分"""
        self.screen.blit(self.score_image, self.score_rect)
        self.screen.blit(self.high_score_image, self.high_score_rect)
        self.screen.blit(self.level_image, self.level_rect)

在这个方法中，添加了一行在屏幕上显示等级图像的代码。

我们在check_bullet_alien_collisions() 中提高等级，并更新等级图像：

game_functions.py

def check_bullet_alien_collisions(ai_settings, screen, stats, sb, ship,
          aliens, bullets):
      --snip--
      if len(aliens) == 0:
          # 如果整群外星人都被消灭，就提高一个等级
          bullets.empty()
          ai_settings.increase_speed()
          # 提高等级
❶         stats.level += 1
 ❷         sb.prep_level()
          create_fleet(ai_settings, screen, ship, aliens)

如果整群外星人都被消灭，我们就将stats.level 的值加1（见❶），并调用prep_level() ，以确保正确地显示新等级（见❷）。

为确保开始新游戏时更新记分和等级图像，在按钮Play被单击时触发重置：

game_functions.py

 def check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship,
          aliens, bullets, mouse_x, mouse_y):
      """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
      button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
      if button_clicked and not stats.game_active:
          --snip--
          # 重置游戏统计信息
          stats.reset_stats()
          stats.game_active = True
          # 重置记分牌图像
❶         sb.prep_score()
          sb.prep_high_score()
          sb.prep_level()
          # 清空外星人列表和子弹列表
          aliens.empty()
          bullets.empty()
          --snip--

check_play_button() 的定义需要包含对象sb 。为重置记分牌图像，我们在重置相关游戏设置后调用prep_score() 、prep_high_score() 和prep_level() （见 ❶）。

在check_events() 中，现在需要向check_play_button() 传递sb ，让它能够访问记分牌对象：

game_functions.py

 def check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship, aliens,
          bullets):
      """响应按键和鼠标事件"""
      for event in pygame.event.get():
          if event.type == pygame.QUIT:
              --snip--
          elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
              mouse_x, mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
 ❶             check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button,
                  ship, aliens, bullets, mouse_x, mouse_y)

check_events() 的定义需要包含形参sb ，这样调用check_play_button() 时，才能将sb 作为实参传递给它（见❶）。

最后，更新alien_invasion.py中调用check_events() 的代码，也向它传递sb ：

alien_invasion.py

  # 开始游戏主循环
    while True:
        gf.check_events(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship,
            aliens, bullets)
        --snip--

现在你可以知道升到多少级了，如图所示。

　当前等级显示在当前得分的正下方

注意在一些经典游戏中，得分带标签，如Score、High Score和Level。我们没有显示这些标签，因为开始玩这款游戏后，每个数字的含义将一目了然。要包含这些标签，只需在Scoreboard 中调用font.render() 前，将它们添加到得分字符串中即可。

3.9 显示余下的飞船数

最后，我们来显示玩家还有多少艘飞船，但使用图形而不是数字。为此，我们在屏幕左上角绘制飞船图像来指出还余下多少艘飞船，就像众多经典的街机游戏那样。

首先，需要让Ship 继承Sprite ，以便能够创建飞船编组：

ship.py

 import pygame
  from pygame.sprite import Sprite
 ❶ class Ship(Sprite):
      def __init__(self, ai_settings, screen):
          """初始化飞船，并设置其起始位置"""
 ❷         super(Ship, self).__init__()
          --snip--

在这里，我们导入了Sprite ，让Ship 继承Sprite （见❶），并在__init__() 的开头就调用了super() （见❷）。

接下来，需要修改Scoreboard ，在其中创建一个可供显示的飞船编组。下面是其中的import 语句和方法__init__() ：

scoreboard.py

 import pygame.font
 from pygame.sprite import Group
 from ship import Ship
 class Scoreboard():
    """报告得分信息的类"""
    def __init__(self, ai_settings, screen, stats):
        --snip--
        self.prep_level()
        self.prep_ships()
       --snip--

鉴于要创建一个飞船编组，我们导入Group 和Ship 类。调用prep_level() 后，我们调用了prep_ships() 。

prep_ships() 的代码如下：

scoreboard.py

 def prep_ships(self):
          """显示还余下多少艘飞船"""
 ❶         self.ships = Group()
 ❷         for ship_number in range(self.stats.ships_left):
              ship = Ship(self.ai_settings, self.screen)
 ❸             ship.rect.x = 10 + ship_number * ship.rect.width
 ❹             ship.rect.y = 10
 ❺             self.ships.add(ship)

方法prep_ships() 创建一个空编组self.ships ，用于存储飞船实例（见❶）。为填充这个编组，根据玩家还有多少艘飞船运行一个循环相应的次数（见❷）。在这个循环中，我们创建一艘新飞船，并设置其x 坐标，让整个飞船编组都位于屏幕左边，且每艘飞船的左边距都为10像素（见❸）。我们还将y 坐标设置为离屏幕上边缘10像素，让所有飞船都与得分图像对齐（见❹）。最后，我们将每艘新飞船都添加到编组ships 中（见❺）。

现在需要在屏幕上绘制飞船了：

scoreboard.py

  def show_score(self):
        --snip--
        self.screen.blit(self.level_image, self.level_rect)
        # 绘制飞船
        self.ships.draw(self.screen)

为在屏幕上显示飞船，我们对编组调用了draw() 。Pygame将绘制每艘飞船。

为在游戏开始时让玩家知道他有多少艘飞船，我们在开始新游戏时调用prep_ships() 。这是在game_functions.py的check_play_button() 中进行的：

game_functions.py

def check_play_button(ai_settings, screen, stats, sb, play_button, ship,
        aliens, bullets, mouse_x, mouse_y):
    """在玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x, mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        --snip--
        # 重置记分牌图像
        sb.prep_score()
        sb.prep_high_score()
        sb.prep_level()
        sb.prep_ships()
        --snip--

我们还在飞船被外星人撞到时调用prep_ships() ，从而在玩家损失一艘飞船时更新飞船图像：

game_functions.py

❶ def update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
      --snip--
      # 检测外星人和飞船之间的碰撞
      if pygame.sprite.spritecollideany(ship, aliens):
 ❷         ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
      # 检查是否有外星人抵达屏幕底端
❸     check_aliens_bottom(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
 ❹ def ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets):
      """响应被外星人撞到的飞船"""
      if stats.ships_left > 0:
          # 将ships_left减1
          stats.ships_left -= 1
          # 更新记分牌
❺         sb.prep_ships()
          # 清空外星人列表和子弹列表
          --snip--

首先，我们在update_aliens() 的定义中添加了形参sb （见❶）。然后，我们向ship_hit() （见❷）和check_aliens_bottom() （见❸）都传递了sb ，让它们都能够访问记分牌对象。

接下来，我们更新了ship_hit() 的定义，使其包含形参sb （见❹）。我们在将ships_left 的值减1后调用了prep_ships() （见❺），这样每次损失了飞船时，显示的飞船数都是正确的。

在check_aliens_bottom() 中需要调用ship_hit() ，因此对这个函数进行更新：

game_functions.py

def check_aliens_bottom(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens,
        bullets):
    """检查是否有外星人抵达屏幕底端"""
    screen_rect = screen.get_rect()
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
            # 像飞船被外星人撞到一样处理
            ship_hit(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens, bullets)
            break

现在，check_aliens_bottom() 包含形参sb ，并在调用ship_hit() 时传递了实参sb 。

最后，在alien_invasion.py中修改调用update_aliens() 的代码，向它传递实参sb ：

alien_invasion.py

 # 开始游戏主循环
    while True:
        --snip--
        if stats.game_active:
            ship.update()
            gf.update_bullets(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens,
                bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings, screen, stats, sb, ship, aliens,
                bullets)
            --snip--

图显示了完整的记分系统，它在屏幕左上角指出了还余下多少艘飞船。

游戏《外星人入侵》的完整记分系统

动手试一试

历史最高分：每当玩家关闭并重新开始游戏《外星人入侵》时，最高分都将被重置。请修复这个问题，调用sys.exit() 前将最高分写入文件，并当在GameStats 中初始化最高分时从文件中读取它。

重构：找出执行了多项任务的函数和方法，对它们进行重构，以让代码高效而有序。例如，对于check_bullet_alien_collisions() ，将其中在外星人群被消灭干净时开始新等级的代码移到一个名为start_new_level() 的函数中；又比如，对于Scoreboard 的方法__init__() ，将其中调用四个不同方法的代码移到一个名为prep_images() 的方法中，以缩短方法__init__() 。如果你重构了check_play_button() ，方法prep_images() 也可为check_play_button() 或start_game() 提供帮助。

注意重构项目前，请阅读附录D，了解如果重构时引入了bug，如何将项目恢复到可正确运行的状态。

扩展游戏《外星人入侵》：想想如何扩展游戏《外星人入侵》。例如，可让外星人也能够向飞船射击，或者添加盾牌，让飞船躲到它后面，使得只有从两边射来的子弹才能摧毁飞船。另外，还可以使用像pygame.mixer 这样的模块来添加音效，如爆炸声和射击声。