基于Python的飛機(jī)大戰(zhàn)游戲開(kāi)發(fā)

陸嘉誠(chéng)，王楚虹，師文慶，黃 江

（廣東海洋大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，廣東湛江 524088）

0 引言

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，電子游戲以一種商業(yè)娛樂(lè)媒體被引入，成為日本、美國(guó)和歐洲一個(gè)重要娛樂(lè)工業(yè)的基礎(chǔ)[1]。1994年游戲商業(yè)開(kāi)始在中國(guó)大陸嶄露頭角，雖然中國(guó)游戲工業(yè)起步相比美國(guó)日本等國(guó)家起步晚了20多年，可是經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，至2014年，中國(guó)電子游戲產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值179億美元，僅次于美國(guó)（205億美元）[1]。

時(shí)至今日，游戲已經(jīng)植根在日常生活中，隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，休閑類(lèi)的游戲大大符合了人們碎片化時(shí)間管理的概念，無(wú)論是上下班、車(chē)上消磨時(shí)間還是在排隊(duì)等候，都能看到游戲娛樂(lè)的身影。由此發(fā)掘到游戲背后的商業(yè)模式，以及開(kāi)發(fā)游戲程序設(shè)計(jì)的可行性。為此，本文提出了基于Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的飛機(jī)大戰(zhàn)類(lèi)小游戲的二次開(kāi)發(fā)。根據(jù)游戲的運(yùn)行流程以及游戲元素的嵌入，將開(kāi)發(fā)分成了4個(gè)模塊：子彈類(lèi)、敵軍飛機(jī)類(lèi)、自身飛機(jī)類(lèi)、獎(jiǎng)勵(lì)類(lèi)。

1 游戲開(kāi)發(fā)總體方案設(shè)計(jì)

1.1 游戲開(kāi)發(fā)資源

目前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，隨之發(fā)展了各種強(qiáng)大的編程語(yǔ)言和實(shí)時(shí)電子游戲研發(fā)模塊，比如Pygame模塊，為開(kāi)發(fā)游戲程序提供了技術(shù)基礎(chǔ)。由于Python的開(kāi)源性和語(yǔ)言的流行，使得Python語(yǔ)言日趨成熟，在游戲的編程中提供強(qiáng)大的資源結(jié)構(gòu)[2-5]。

按照游戲工業(yè)市場(chǎng)的飛機(jī)游戲開(kāi)發(fā)需求，分析游戲的基本功能，在此基礎(chǔ)上增加游戲的各類(lèi)功能模塊完善游戲。本設(shè)計(jì)所用到的編程語(yǔ)言是Python，版本是Python3.6，開(kāi)發(fā)工具為Pycharm，根據(jù)現(xiàn)有資源，調(diào)用Pygame包，對(duì)游戲進(jìn)行開(kāi)發(fā)、運(yùn)行及測(cè)試。游戲程序編輯、編譯、調(diào)試、發(fā)布所有過(guò)程都是基于PC機(jī)平臺(tái)運(yùn)行。

1.2 游戲開(kāi)發(fā)總體方案

游戲?qū)崿F(xiàn)的功能如下：上下左右的方位移動(dòng)，游戲獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)給的添加和獲取，敵機(jī)的增添，難度等級(jí)的變化，血量的增添，炸彈獎(jiǎng)勵(lì)的增加，重生時(shí)的無(wú)敵計(jì)時(shí)和超級(jí)子彈時(shí)間的定時(shí)，游戲得分的記錄和最高記錄的保持。軟件程序?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的最核心的部分，每一個(gè)代碼塊都構(gòu)成了設(shè)計(jì)的整體，因此，先由每個(gè)小功能入手，分別實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的程序功能，然后封裝，調(diào)用，在程序的主體中調(diào)用封裝好的代碼塊，從而運(yùn)行整個(gè)程序的整體。軟件開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)如圖1所示，程序上為面向?qū)ο缶幊蹋篌w上可分成子彈類(lèi)，敵機(jī)類(lèi)、自身飛機(jī)類(lèi)、獎(jiǎng)勵(lì)類(lèi)4大類(lèi)，再在主程序中繼承實(shí)例化以及嵌套。

圖1 飛機(jī)大戰(zhàn)開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)圖

2 游戲程序詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 程序主函數(shù)

程序main函數(shù)主要進(jìn)行定義和繼承的相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)成員函數(shù)的定義和成員屬性的定義，繼承相關(guān)函數(shù)并添加相關(guān)的游戲特性，譬如分?jǐn)?shù)的遞增功能的實(shí)現(xiàn)[6-9]。游戲運(yùn)行整體流程圖如圖2所示。游戲運(yùn)行中判斷優(yōu)先級(jí)別，層層嵌套功能模塊，循環(huán)檢測(cè)各項(xiàng)功能和監(jiān)聽(tīng)游戲的相關(guān)事件，譬如監(jiān)聽(tīng)游戲superbullet事件和投放時(shí)間的設(shè)定等等，最后運(yùn)行整體程序。

圖2 程序設(shè)計(jì)流程圖

2.2 子彈功能模塊

子彈實(shí)例化中，分成了兩種射擊模式，一個(gè)是普通子彈(buttle)，另一個(gè)是超級(jí)子彈(superbullet)，包括了外形、速度、與敵機(jī)碰撞的撞擊等基本因素，其基本屬性方法如圖3所示。在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行子彈圖片的載入，子彈的發(fā)射速度設(shè)置、跟隨飛機(jī)飛行時(shí)的發(fā)射位置以及打印發(fā)射軌跡等。由于圖片的載入，飛機(jī)大戰(zhàn)的子彈仍然需要越界判定以及彈藥回收的問(wèn)題，這樣以此形成循環(huán)以實(shí)現(xiàn)游戲資源的最大化，從而實(shí)現(xiàn)游戲的開(kāi)發(fā)優(yōu)化。在圖中定義了它們的移動(dòng)方法，圖片的初始化載入，回收標(biāo)志等等。具體設(shè)計(jì)中，開(kāi)設(shè)一個(gè)空列表superbullet=[]來(lái)定義子彈實(shí)例化個(gè)數(shù)，將超級(jí)子彈功能模塊的效果設(shè)計(jì)為3行彈道同時(shí)射出，所以需要獲取子彈發(fā)射的位置，總體子彈個(gè)數(shù)為12個(gè)，但是因?yàn)槭峭瑫r(shí)射出，所以在for循環(huán)條件中添加具體的循環(huán)條件（superbullet_NUM//3）使得子彈分4次發(fā)射把生成的子彈裝入列表superbullet后，只需要遍歷列表就可以將子彈實(shí)例，同時(shí)以同樣的位置參數(shù)去回收子彈，列表中的子彈也是與敵機(jī)的碰撞檢測(cè)對(duì)象。

圖3 子彈的屬性和方法

2.3 敵軍飛機(jī)功能模塊

敵軍飛機(jī)的飛行模式設(shè)定為單一向垂直移動(dòng)飛行模式，設(shè)計(jì)飛行的速度，調(diào)用隨機(jī)函數(shù)，設(shè)定敵軍飛機(jī)的隨機(jī)高度和隨機(jī)寬度，在設(shè)置高度的時(shí)候，為避免敵軍飛機(jī)生成時(shí)出現(xiàn)的突兀感以及飛機(jī)生成的完整性，所以在初始化的時(shí)候傳入寬高大小，讓敵軍飛機(jī)的高度生成在框架以外，寬度生成在框架寬度之間。

敵軍飛機(jī)實(shí)例成大中小3類(lèi)飛機(jī)，其中大、中兩類(lèi)飛機(jī)賦予血量屬性。其基本的屬性和方法如圖4所示，將敵軍飛機(jī)分成small、mid、big三大類(lèi)，載入模型的寬高信息，定義速度、生成數(shù)量等屬性。其中當(dāng)敵機(jī)碰撞檢測(cè)后，血量減1。設(shè)計(jì)敵機(jī)生成函數(shù)將敵機(jī)生成到兩個(gè)精靈組里面，其中一組enemies負(fù)責(zé)所有敵軍飛機(jī)碰撞檢測(cè)，另一組用來(lái)判斷類(lèi)型敵機(jī)碰撞后血量的減小，并通過(guò)draw-line函數(shù)繪制出血條屬性。其中，繪制血條需要獲取敵軍位置參數(shù)，以及通過(guò)檢測(cè)血量扣取值反饋比例來(lái)實(shí)現(xiàn)血條的遞減視覺(jué)效果。

圖4 敵軍飛機(jī)的屬性和方法

2.4 自身飛機(jī)模塊

自身飛機(jī)的功能屬性如圖5所示，需要自身飛機(jī)的圖片加載、飛行速度設(shè)置、飛行上下移動(dòng)等功能。由于上下左右移動(dòng)的屬性是類(lèi)同的，所以直接套用函數(shù)模板，但是值得注意的是，在設(shè)計(jì)飛行邊界的時(shí)候，需留意之前對(duì)Pygame框架大小的設(shè)定值，調(diào)整參數(shù)大小避免飛機(jī)模型的穿框情況。自身飛機(jī)類(lèi)要涉及到跟敵機(jī)的碰撞問(wèn)題，并以此為判斷條件結(jié)束游戲。增加游戲的視覺(jué)效果，在設(shè)計(jì)模型以及模型的繪畫(huà)制作中，繪制自身飛機(jī)毀壞的模型，建立一個(gè)精靈組，將自身飛機(jī)毀壞模型加載到精靈序列圖里面等待加載，并通過(guò)條件判斷加載調(diào)用。

圖5 自身飛機(jī)類(lèi)屬性和方法

2.5 獎(jiǎng)勵(lì)模塊

游戲的獎(jiǎng)勵(lì)模塊是本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)游戲創(chuàng)新的重要組成部分，本文中設(shè)計(jì)了生命、超級(jí)子彈、炸彈3個(gè)功能屬性的獎(jiǎng)勵(lì)。生命獎(jiǎng)勵(lì)是在判斷生命沒(méi)有溢出的情況下，在與自身飛機(jī)碰撞檢測(cè)判斷后實(shí)現(xiàn)生命的增長(zhǎng)；超級(jí)子彈獎(jiǎng)勵(lì)是實(shí)現(xiàn)子彈的限時(shí)輸入升級(jí)，在bullet類(lèi)中交互，實(shí)現(xiàn)superbullet的游戲功能；炸彈獎(jiǎng)勵(lì)是在索引鍵盤(pán)的相對(duì)按鍵鍵入后，實(shí)現(xiàn)炸彈功能，回收所有的游戲元素（除本身飛機(jī)和子彈外）。具體實(shí)現(xiàn)的流程如圖6所示，獎(jiǎng)勵(lì)事件的監(jiān)聽(tīng)需要在游戲的運(yùn)行過(guò)程中，所以獎(jiǎng)勵(lì)的投放需要血量的判斷，在滿(mǎn)足血量屬性的判斷條件下，執(zhí)行事件的監(jiān)聽(tīng)，對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)進(jìn)行投放，而碰撞的相關(guān)形式采用非透明區(qū)域圖像碰撞檢測(cè)，如果碰撞檢測(cè)為真，則回收子彈和飛機(jī)，若敵軍飛機(jī)是非小型敵機(jī)類(lèi)，則根據(jù)相關(guān)血量的原設(shè)定值遞減。

圖6 獎(jiǎng)勵(lì)實(shí)現(xiàn)流程圖

3 游戲運(yùn)行結(jié)果

圖7 游戲界面與運(yùn)行效果

運(yùn)行設(shè)計(jì)流程操作如下：按照得分生成對(duì)應(yīng)數(shù)量敵機(jī)→ 定時(shí)生成獎(jiǎng)勵(lì)事件→對(duì)子彈類(lèi)實(shí)例化→自身飛機(jī)實(shí)例化→敵機(jī)子彈碰撞檢測(cè)和游戲得分→我軍飛機(jī)敵機(jī)碰撞檢測(cè)和游戲結(jié)束。游戲的整體運(yùn)行結(jié)果如圖7所示，圖7（a）開(kāi)始界面中，打印游戲的開(kāi)始等待界面，并說(shuō)明具體的操作方式，并等待ENTER鍵鍵入開(kāi)始游戲，其實(shí)質(zhì)就是事件的監(jiān)聽(tīng)判斷，圖7（b）可以看到游戲?qū)崿F(xiàn)的功能模塊包括有：得分、難度等級(jí)、獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)給機(jī)制的觸發(fā)，小型敵機(jī)的生成，圖7（c） 實(shí)現(xiàn)了超級(jí)子彈的輸出功能，也實(shí)現(xiàn)了大型敵機(jī)生成及其碰撞掉血檢測(cè)，還有難度等級(jí)提升檢測(cè)，加載了各種游戲功能，從中可以看到游戲的bullet功能、award功能、enemy功能以及myplan功能都可以實(shí)現(xiàn)完成，而且游戲的細(xì)節(jié)優(yōu)化如計(jì)分，畫(huà)面滾動(dòng)的功能等也都運(yùn)行成功，圖7（d）可以看到游戲的得分記錄顯示成功以及記錄最高記錄保存成功。

總體來(lái)看游戲模塊功能各項(xiàng)運(yùn)行成功，能實(shí)現(xiàn)飛行類(lèi)游戲的基本功能：上下左右的方位移動(dòng)，游戲獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)給的添加和獲取，敵機(jī)的增添，難度等級(jí)的變化，血量的增添，炸彈獎(jiǎng)勵(lì)的增加，重生時(shí)的無(wú)敵計(jì)時(shí)和超級(jí)子彈時(shí)間的定時(shí)，游戲得分的記錄和最高記錄的保持。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于Python的飛機(jī)大戰(zhàn)小游戲，完成了游戲的基本行動(dòng)模塊，包括游戲的敵機(jī)、自身飛機(jī)、子彈等，同時(shí)拓展功能模塊有等級(jí)提升、超級(jí)子彈獎(jiǎng)勵(lì)、英雄生命獎(jiǎng)勵(lì)等，實(shí)現(xiàn)了一款可玩性較高的功能較多的飛機(jī)大戰(zhàn)類(lèi)型游戲。