Python游戏编程（十一）Collision Dectection

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-07-07 08:43 2阅读 0赞

碰撞检测（collision detection）负责计算屏幕上地两个物体合适发生彼此接触（也就是发生碰撞）。碰撞检测在游戏中应用还是比较多的，不如玩家接触敌人损失生命值，得到金币增加游戏金钱等等。

在这个程序中，碰撞检测将判断两个矩形是否彼此重叠。

**目录**

（一）循环准备

1）导入模块

2）使用一个时钟来同步程序

3）创建窗口和数据结构

4）设置变量以记录移动

（二）游戏循环

1）处理事件

处理KEYDOWN事件

处理KEYUP事件

处理MOUSEBUTTONUP事件

2）添加新的食物块

3）在屏幕上移动玩家

将玩家绘制到屏幕上

检查碰撞

绘制方块、收尾

--------------------

**主要内容：**

*  碰撞检测；
 *  pygame中地键盘输入；
 *  pygame中地鼠标输入；
 *  当遍历一个列表的时候不要修改它。

# （一）循环准备 #

import pygame, sys, random
    from pygame.locals import *
    
     # Set up pygame.
    pygame.init()
    mainClock = pygame.time.Clock()
    
    # Set up the window.
    WINDOWWIDTH = 400
    WINDOWHEIGHT = 400
    windowSurface = pygame.display.set_mode((WINDOWWIDTH, WINDOWHEIGHT),
           0, 32)
    pygame.display.set_caption('Collision Detection')
    
    # Set up the colors.
    BLACK = (0, 0, 0)
    GREEN = (0, 255, 0)
    WHITE = (255, 255, 255)
    
    # Set up the player and food data structures.
    foodCounter = 0
    NEWFOOD = 40
    FOODSIZE = 20
    player = pygame.Rect(300, 100, 50, 50)
    foods = []
    for i in range(20):
        foods.append(pygame.Rect(random.randint(0, WINDOWWIDTH - FOODSIZE),
               random.randint(0, WINDOWHEIGHT - FOODSIZE), FOODSIZE, FOODSIZE))
    
    # Set up movement variables.
    moveLeft = False
    moveRight = False
    moveUp = False
    moveDown = False
    
    MOVESPEED = 6

## 1）导入模块 ##

import pygame, sys, random
    from pygame.locals import *
    
     # Set up pygame.
    pygame.init()

## 2）使用一个时钟来同步程序 ##

mainClock = pygame.time.Clock()

一个程序运行的快慢取决于计算机的快慢。如果你想要程序在任何的计算机上都以相同的速度运行，我们需要一个函数能够对于较快的计算机暂停的时间长一点，而对于较慢的计算机暂停的时间短一些。

pygame.time.Clock对象可以对任何计算机都暂停适当的时间。

## 3）创建窗口和数据结构 ##

# Set up the player and food data structures.
    foodCounter = 0
    NEWFOOD = 40
    FOODSIZE = 20
    player = pygame.Rect(300, 100, 50, 50)
    foods = []
    for i in range(20):
        foods.append(pygame.Rect(random.randint(0, WINDOWWIDTH - FOODSIZE),
               random.randint(0, WINDOWHEIGHT - FOODSIZE), FOODSIZE, FOODSIZE))

首先是为食物方块创建了一些变量。

player = pygame.Rect为玩家的位置设置了一个pygame.Rect对象，它表示方块的大小和位置。

通过for循环，调用pygame.Rect()构造函数来返回一个新的pygame.Rect对象，用来表示食物方块的位置和大小。并将其添加到foods中去。其中要注意我们想要一个随机的坐标，它在0和窗口大小减去食物方块大小所得结果之间。如果使用了0到窗口大小之间的一个随机坐标，那么可能会把食物方块推到了窗口之外。

## 4）设置变量以记录移动 ##

# Set up movement variables.
    moveLeft = False
    moveRight = False
    moveUp = False
    moveDown = False
    
    MOVESPEED = 6

以上代码创建了记录玩家方块在每一个方向上的移动的一些变量。

这4个布尔值变量用来记录按下了哪个方向键。例如，当用户按下键盘上向左的方向键时，把moveLeft设置为True。当松开这个键时，把moveLeft设置回False。

MOVESPEED = 5用于设置移动速度。

# （二）游戏循环 #

# Run the game loop.
    while True:
         # Check for events.
         for event in pygame.event.get():
             
             if event.type == QUIT:
                 
                 pygame.quit()
                 
                 sys.exit()
             if event.type == KEYDOWN:
                 # Change the keyboard variables.
                 if event.key == K_LEFT or event.key == K_a:
                     moveRight = False
                     moveLeft = True
                 if event.key == K_RIGHT or event.key == K_d:
                     moveLeft = False
                     moveRight = True
                 if event.key == K_UP or event.key == K_w:
                     moveDown = False
                     moveUp = True
                 if event.key == K_DOWN or event.key == K_s:
                     moveUp = False
                     moveDown = True
             if event.type == KEYUP:
                 if event.key == K_ESCAPE:
                     pygame.quit()
                     sys.exit()
                 if event.key == K_LEFT or event.key == K_a:
                     moveLeft = False
                 if event.key == K_RIGHT or event.key == K_d:
                     moveRight = False
                 if event.key == K_UP or event.key == K_w:
                     moveUp = False
                 if event.key == K_DOWN or event.key == K_s:
                     moveDown = False
                 if event.key == K_x:
                     player.top = random.randint(0, WINDOWHEIGHT -
                           player.height)
                     player.left = random.randint(0, WINDOWWIDTH -
                           player.width)
    
             if event.type == MOUSEBUTTONUP:
                 foods.append(pygame.Rect(event.pos[0], event.pos[1],
                       FOODSIZE, FOODSIZE))
    
         foodCounter += 1
         if foodCounter >= NEWFOOD:
             # Add new food.
             foodCounter = 0
             foods.append(pygame.Rect(random.randint(0, WINDOWWIDTH -
                   FOODSIZE), random.randint(0, WINDOWHEIGHT - FOODSIZE),
                   FOODSIZE, FOODSIZE))
    
         # Draw the white background onto the surface.
         windowSurface.fill(WHITE)
    
         # Move the player.
         if moveDown and player.bottom < WINDOWHEIGHT:
             player.top += MOVESPEED
         if moveUp and player.top > 0:
             player.top -= MOVESPEED
         if moveLeft and player.left > 0:
             player.left -= MOVESPEED
         if moveRight and player.right < WINDOWWIDTH:
             player.right += MOVESPEED
    
         # Draw the player onto the surface.
         pygame.draw.rect(windowSurface, BLACK, player)
    
         # Check whether the player has intersected with any food squares.
         for food in foods[:]:
             
             if player.colliderect(food):
                 foods.remove(food)
    
         # Draw the food.
         for i in range(len(foods)):
             pygame.draw.rect(windowSurface, GREEN, foods[i])
    
         # Draw the window onto the screen.
         pygame.display.update()
         mainClock.tick(40)

## 1）处理事件 ##

pygame模块可以产生事件以响应来自鼠标或者键盘的用户输入。如下是常见的事件。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">事件</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp; 产生途径</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp; &nbsp;参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">QUIT</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">用户按下关闭按钮&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;none</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">ATIVEEVENT&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">Pygame被激活或者隐藏&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">gain, state</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;"><span style="color:#86ca5e;">KEYDOWN&nbsp;&nbsp;</span> &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">键盘被按下&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">unicode, key, mod</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">KEYUP&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">键盘被放开&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">key, mod</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">MOUSEMOTION&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">鼠标移动&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">pos, rel, buttons</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">MOUSEBUTTONDOWN&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">鼠标按下&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">pos, button</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">MOUSEBUTTONUP&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">鼠标放开&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">pos, button</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">JOYAXISMOTION&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">游戏手柄(Joystick or pad) 移动&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">joy, axis, value</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">JOYBALLMOTION&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;游戏球(Joy ball) 移动&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;joy, axis, value</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">JOYHATMOTION&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;游戏手柄(Joystick) 移动&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">joy, axis, value</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">JOYBUTTONDOWN&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">游戏手柄按下&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">joy, button</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">JOYBUTTONUP&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">游戏手柄放开&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">joy, button</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">VIDEORESIZE&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;Pygame窗口缩放&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">size, w, h</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">VIDEOEXPOSE&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;Pygame窗口部分公开(expose)&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">none</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">USEREVENT&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">触发了一个用户事件&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;vertical-align:middle;">&nbsp;code</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

MOUSEMOTION事件会在鼠标动作的时候发生，它有三个参数：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>buttons</td> 
   <td>一个含有三个数字的元组，三个值分别代表左键、中键和右键，1就是按下了。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>pos</td> 
   <td>位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>rel</td> 
   <td>代表了现在距离上次产生鼠标事件时的距离</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

和MOUSEMOTION类似的，我们还有***MOUSEBUTTONDOWN***和***MOUSEBUTTONUP***两个事件。它们的参数为：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>button</td> 
   <td style="width:622px;">这个值代表了哪个按键被操作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>pos</td> 
   <td style="width:622px;">位置</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

键盘的事件为KEYDOWN和KEYUP ：

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>key</td> 
   <td>按下或者放开的键值，是一个数字，Pygame中可以使用K_xxx来表示，比如字母a就是K_a，还有K_SPACE和K_RETURN等。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mo</td> 
   <td>包含了组合键信息，如果mod &amp; KMOD_CTRL是真的话，表示用户同时按下了Ctrl键。类似的还有KMOD_SHIFT，KMOD_ALT。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unicode</td> 
   <td>代表了按下键的Unicode值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Key中键盘按键的常量变量可查看Pygame.locals常量。

常用事件函数：

*      pygame.event.pump()  —  让 Pygame 内部自动处理事件
 *      pygame.event.get()  —  从队列中获取事件
 *      pygame.event.poll()  —  从队列中获取一个事件
 *      pygame.event.wait()  —  等待并从队列中获取一个事件
 *      pygame.event.peek()  —  检测某类型事件是否在队列中
 *      pygame.event.clear()  —  从队列中删除所有的事件
 *      pygame.event.event\_name()  —  通过 id 获得该事件的字符串名字
 *      pygame.event.set\_blocked()  —  控制哪些事件禁止进入队列
 *      pygame.event.set\_allowed()  —  控制哪些事件允许进入队列
 *      pygame.event.get\_blocked()  —  检测某一类型的事件是否被禁止进入队列
 *      pygame.event.set\_grab()  —  控制输入设备与其他应用程序的共享
 *      pygame.event.get\_grab()  —  检测程序是否共享输入设备
 *      pygame.event.post()  —  放置一个新的事件到队列中
 *      pygame.event.Event()  —  创建一个新的事件对象
 *      pygame.event.EventType  —  代表 SDL 事件的 Pygame 对象

### 处理KEYDOWN事件 ###

if event.type == KEYDOWN:
                 # Change the keyboard variables.
                 if event.key == K_LEFT or event.key == K_a:
                     moveRight = False
                     moveLeft = True
                 if event.key == K_RIGHT or event.key == K_d:
                     moveLeft = False
                     moveRight = True
                 if event.key == K_UP or event.key == K_w:
                     moveDown = False
                     moveUp = True
                 if event.key == K_DOWN or event.key == K_s:
                     moveUp = False
                     moveDown = True

以上代码实现：当按下A键时，就会改变记录移动变量的布尔值。按下DWS按键时同理。

### 处理KEYUP事件 ###

if event.type == KEYUP:
                 if event.key == K_ESCAPE:
                     pygame.quit()
                     sys.exit()
                 if event.key == K_LEFT or event.key == K_a:
                     moveLeft = False
                 if event.key == K_RIGHT or event.key == K_d:
                     moveRight = False
                 if event.key == K_UP or event.key == K_w:
                     moveUp = False
                 if event.key == K_DOWN or event.key == K_s:
                     moveDown = False
                 if event.key == K_x:
                     player.top = random.randint(0, WINDOWHEIGHT -
                           player.height)
                     player.left = random.randint(0, WINDOWWIDTH -
                           player.width)

当释放按下的键时，会触发KEYUP事件。

如果用户释放的是ESC键，那么程序终止。记住，在pygame中在调用sys.exit()之前，必须先调用pygame.quit()函数。

如果是该方向的按键是释放状态的话，就会改变变量为False。

如果玩家释放的是X键，则将用户的方块随机的放在一个位置。

### 处理MOUSEBUTTONUP事件 ###

通过点击鼠标添加新的食物块。当鼠标释放时，会触发MOUSEBUTTONUP事件。

if event.type == MOUSEBUTTONUP:
                 foods.append(pygame.Rect(event.pos[0], event.pos[1],
                       FOODSIZE, FOODSIZE))

如果鼠标进行了点击，就在该位置添加一个食物块。

## 2）添加新的食物块 ##

可以使用鼠标添加，也可以设置自动添加。

if event.type == MOUSEBUTTONUP:
                 foods.append(pygame.Rect(event.pos[0], event.pos[1],
                       FOODSIZE, FOODSIZE))
    
         foodCounter += 1
         if foodCounter >= NEWFOOD:
             # Add new food.
             foodCounter = 0
             foods.append(pygame.Rect(random.randint(0, WINDOWWIDTH -
                   FOODSIZE), random.randint(0, WINDOWHEIGHT - FOODSIZE),
                   FOODSIZE, FOODSIZE))

NEWFOOD为食物块添加的速度。

## 3）在屏幕上移动玩家 ##

每次循环之后需要用白色windowSurface.fill(WHITE)填充屏幕。

我们已经根据用户的按键，设置了移动变量（moveDown、moveUp、moveLeft、和moveRight）。现在，通过调整玩家的X坐标和Y坐标，来移动玩家的方块（用存储在player中的pygame.Rect对象来表示）。

# Draw the white background onto the surface.
         windowSurface.fill(WHITE)
    
         # Move the player.
         if moveDown and player.bottom < WINDOWHEIGHT:
             player.top += MOVESPEED
         if moveUp and player.top > 0:
             player.top -= MOVESPEED
         if moveLeft and player.left > 0:
             player.left -= MOVESPEED
         if moveRight and player.right < WINDOWWIDTH:
             player.right += MOVESPEED

### 将玩家绘制到屏幕上 ###

# Draw the player onto the surface.
         pygame.draw.rect(windowSurface, BLACK, player)

*  windowSurface：告诉Python要将矩形绘制到哪一个Surface对象上。
 *  BLACK：RGB颜色值（0，0，0）
 *  player：存储着Rect对象，告诉P樱桃红要绘制的矩形的位置和大小。

### 检查碰撞 ###

使用Rect对象都拥有的碰撞检测方法colliderect（）：

# Check whether the player has intersected with any food squares.
         for food in foods[:]:
             
             if player.colliderect(food):
                 foods.remove(food)

其中foods\[ : \]是foods列表的一个副本。

### 绘制方块、收尾 ###

# Draw the food.
         for i in range(len(foods)):
             pygame.draw.rect(windowSurface, GREEN, foods[i])
    
         # Draw the window onto the screen.
         pygame.display.update()
         mainClock.tick(40)

其中mainClock.tick(40)：调用我们前面前面创建的Clock对象的方法，调整程序运时间。

参考：

1.  [https://blog.csdn.net/qq\_41556318/article/details/86303039][https_blog.csdn.net_qq_41556318_article_details_86303039]
2.  [https://blog.csdn.net/Hubz131/article/details/86718684][https_blog.csdn.net_Hubz131_article_details_86718684]
3.  [Python游戏编程快速上手][Python]

[https_blog.csdn.net_qq_41556318_article_details_86303039]: https://blog.csdn.net/qq_41556318/article/details/86303039
[https_blog.csdn.net_Hubz131_article_details_86718684]: https://blog.csdn.net/Hubz131/article/details/86718684
[Python]: http://inventwithpython.com/invent4thed/chapter19.html