上一章我们学完了Python的基础语法：函数、类、文件、异常、测试。从这一章开始，我们进入一个全新的学习模式——项目驱动。

不再是学零散的知识点，而是围绕一个完整项目，把所有知识串起来用。

这个项目叫《外星人入侵》，一款经典的俯视角射击游戏。我们会用Python的游戏库 Pygame 来做。

01 环境准备：安装Pygame

pip install pygame

本书使用的Pygame版本是2.6.1，如果你遇到版本问题，切换到这个版本通常最稳：

pip install pygame==2.6.1

装好之后，来认识一下Pygame的基本套路。

02 Pygame基本套路：三步走

任何Pygame游戏的骨架都是这三步：

import pygame

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((1200, 700))

while True:
    # 第一步：处理事件（键盘、鼠标等输入）
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()

    # 第二步：更新游戏状态（位置、分数等）

    # 第三步：绘制画面
    pygame.display.flip()  # 让最近绘制的屏幕可见

pygame.display.flip() 相当于告诉Pygame："我画完了，把最新的画面显示出来吧。"

03 构建游戏骨架：三个文件

第一章不急着写完整游戏，先把架子搭好，分成三个文件：

alien_invasion/
├── alien_invasion.py   # 主循环，游戏总调度
├── settings.py         # 所有配置参数（屏幕大小、飞船速度等）
└── ship.py             # 飞船类

settings.py — 集中管理所有参数，好处是调游戏平衡性时只改一处：

class Settings:
    def __init__(self):
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 700
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        self.ship_speed_factor = 1.5

ship.py — 飞船类，负责自己的位置和绘制：

import pygame

class Ship:
    def __init__(self, ai_settings, screen):
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.centerx = screen.get_rect().centerx
        self.rect.bottom = screen.get_rect().bottom

    def blitme(self):
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

alien_invasion.py — 主循环，把各部分组装起来：

from settings import Settings
from ship import Ship
import pygame

def run_game():
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode(
        (ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    ship = Ship(ai_settings, screen)

    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()

        ship.blitme()
        pygame.display.flip()

run_game()

此时运行 python alien_invasion.py，应该能看到一艘飞船停在屏幕底部。

04 让飞船动起来：事件驱动

游戏的核心是一个循环，每秒钟执行60次（60FPS）。但怎么让飞船响应键盘呢？答案是事件队列。

pygame.event.get() 会返回所有等待处理的事件。我们遍历它们，根据类型分别处理：

for event in pygame.event.get():
    if event.type == pygame.QUIT:
        sys.exit()
    elif event.type == pygame.KEYDOWN:
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            ship.rect.centerx += ship.ai_settings.ship_speed_factor

但这样写有个问题：每按一次键只移动一下。要实现"按住右键持续移动"，需要引入标志位。

标志位模式：持续移动的秘密

# ship.py
class Ship:
    def __init__(self, ai_settings, screen):
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def update(self):
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor
        self.rect.centerx = self.center

事件处理只负责设置标志位（按下了→True，松开了→False），而移动逻辑在 update() 里——每秒执行60次。

这样按住右键，每秒移动 60×1.5=90 像素，体验就很流畅了。

为什么用小数存储位置？

self.center = float(self.rect.centerx)  # 存储小数
self.rect.centerx = self.center         # 赋值时只取整数

pygame.Rect 的坐标只接受整数，小数会被直接丢弃。用单独的 float 变量存储，每次移动后再赋值回去，这样才能精确控制。

05 重构：代码多了就拆

游戏代码越来越多，主循环里的函数越来越多，这时候该重构了。

把事件处理和屏幕更新抽取到 game_functions.py：

# game_functions.py
def check_events(ship):
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key == pygame.K_RIGHT:
                ship.moving_right = True
        elif event.type == pygame.KEYUP:
            if event.key == pygame.K_RIGHT:
                ship.moving_right = False

def update_screen(ai_settings, screen, ship):
    screen.fill(ai_settings.bg_color)
    ship.blitme()
    pygame.display.flip()

这就是典型的重构节奏：

1. 初期：所有代码堆在主循环里，能跑就行
2. 中期：把相关代码抽取为独立函数
3. 后期：函数太复杂，再拆成更小的子函数

06 子弹系统：Sprite和Group

做射击游戏，子弹是关键。怎么管理大量子弹？用 pygame.sprite.Group！

# bullet.py
import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
    def __init__(self, ai_settings, screen, ship):
        super().__init__()
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, ai_settings.bullet_width,
                                  ai_settings.bullet_height)
        self.rect.centerx = ship.rect.centerx
        self.rect.top = ship.rect.top
        self.y = float(self.rect.y)
        self.color = ai_settings.bullet_color
        self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor

    def update(self):
        self.y -= self.speed_factor
        self.rect.y = self.y

    def draw_bullet(self):
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)

继承 pygame.sprite.Sprite 是关键——这样 Bullet 可以加入 Group，Group 会自动管理所有子弹的更新和绘制。

bullets = Group()

# 发射子弹
if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
    new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
    bullets.add(new_bullet)

# 更新（自动调用每颗子弹的update）
bullets.update()

# 绘制
for bullet in bullets.sprites():
    bullet.draw_bullet()

Group的好处：无需手动追踪每颗子弹，一行bullets.update()搞定所有。

限弹3发怎么实现？len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed，超过就等子弹飞出去消失再发射。

07 一个完整的主循环

把以上所有东西拼起来，就是第12章完成后的主循环：

def run_game():
    pygame.init()
    ai_settings = Settings()
    screen = pygame.display.set_mode(
        (ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
    ship = Ship(ai_settings, screen)
    bullets = Group()

    while True:
        check_events(ship)
        if stats.game_active:
            ship.update()
            bullets.update()
        update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)

run_game()

注意 game_active 这个标志——它控制游戏是否在进行。这个概念会在下一章被反复用到。

下章预告

第13章，我们给游戏加入外星人：

• 创建第一个外星人
• 生成一群外星人（多行多列的网格）
• 外星人群左右移动，碰到边缘就下移并反向
• 用子弹击中外星人

做完了，这才是一个完整的"外星人入侵"游戏。

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