基于Python的飞机大战游戏开发

陆嘉诚，王楚虹，师文庆，黄 江

（广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江 524088）

0 引言

从20世纪70年代开始，电子游戏以一种商业娱乐媒体被引入，成为日本、美国和欧洲一个重要娱乐工业的基础[1]。1994年游戏商业开始在中国大陆崭露头角，虽然中国游戏工业起步相比美国日本等国家起步晚了20多年，可是经过近年来的发展，至2014年，中国电子游戏产业产值179亿美元，仅次于美国（205亿美元）[1]。

时至今日，游戏已经植根在日常生活中，随着移动设备的普及，休闲类的游戏大大符合了人们碎片化时间管理的概念，无论是上下班、车上消磨时间还是在排队等候，都能看到游戏娱乐的身影。由此发掘到游戏背后的商业模式，以及开发游戏程序设计的可行性。为此，本文提出了基于Python语言开发的飞机大战类小游戏的二次开发。根据游戏的运行流程以及游戏元素的嵌入，将开发分成了4个模块：子弹类、敌军飞机类、自身飞机类、奖励类。

1 游戏开发总体方案设计

1.1 游戏开发资源

目前互联网发展迅速，随之发展了各种强大的编程语言和实时电子游戏研发模块，比如Pygame模块，为开发游戏程序提供了技术基础。由于Python的开源性和语言的流行，使得Python语言日趋成熟，在游戏的编程中提供强大的资源结构[2-5]。

按照游戏工业市场的飞机游戏开发需求，分析游戏的基本功能，在此基础上增加游戏的各类功能模块完善游戏。本设计所用到的编程语言是Python，版本是Python3.6，开发工具为Pycharm，根据现有资源，调用Pygame包，对游戏进行开发、运行及测试。游戏程序编辑、编译、调试、发布所有过程都是基于PC机平台运行。

1.2 游戏开发总体方案

游戏实现的功能如下：上下左右的方位移动，游戏奖励补给的添加和获取，敌机的增添，难度等级的变化，血量的增添，炸弹奖励的增加，重生时的无敌计时和超级子弹时间的定时，游戏得分的记录和最高记录的保持。软件程序为本设计的最核心的部分，每一个代码块都构成了设计的整体，因此，先由每个小功能入手，分别实现该设计的程序功能，然后封装，调用，在程序的主体中调用封装好的代码块，从而运行整个程序的整体。软件开发结构如图1所示，程序上为面向对象编程，大体上可分成子弹类，敌机类、自身飞机类、奖励类4大类，再在主程序中继承实例化以及嵌套。

图1 飞机大战开发结构图

2 游戏程序详细设计

2.1 程序主函数

程序main函数主要进行定义和继承的相关操作，实现成员函数的定义和成员属性的定义，继承相关函数并添加相关的游戏特性，譬如分数的递增功能的实现[6-9]。游戏运行整体流程图如图2所示。游戏运行中判断优先级别，层层嵌套功能模块，循环检测各项功能和监听游戏的相关事件，譬如监听游戏superbullet事件和投放时间的设定等等，最后运行整体程序。

图2 程序设计流程图

2.2 子弹功能模块

子弹实例化中，分成了两种射击模式，一个是普通子弹(buttle)，另一个是超级子弹(superbullet)，包括了外形、速度、与敌机碰撞的撞击等基本因素，其基本属性方法如图3所示。在设计时需要进行子弹图片的载入，子弹的发射速度设置、跟随飞机飞行时的发射位置以及打印发射轨迹等。由于图片的载入，飞机大战的子弹仍然需要越界判定以及弹药回收的问题，这样以此形成循环以实现游戏资源的最大化，从而实现游戏的开发优化。在图中定义了它们的移动方法，图片的初始化载入，回收标志等等。具体设计中，开设一个空列表superbullet=[]来定义子弹实例化个数，将超级子弹功能模块的效果设计为3行弹道同时射出，所以需要获取子弹发射的位置，总体子弹个数为12个，但是因为是同时射出，所以在for循环条件中添加具体的循环条件（superbullet_NUM//3）使得子弹分4次发射把生成的子弹装入列表superbullet后，只需要遍历列表就可以将子弹实例，同时以同样的位置参数去回收子弹，列表中的子弹也是与敌机的碰撞检测对象。

图3 子弹的属性和方法

2.3 敌军飞机功能模块

敌军飞机的飞行模式设定为单一向垂直移动飞行模式，设计飞行的速度，调用随机函数，设定敌军飞机的随机高度和随机宽度，在设置高度的时候，为避免敌军飞机生成时出现的突兀感以及飞机生成的完整性，所以在初始化的时候传入宽高大小，让敌军飞机的高度生成在框架以外，宽度生成在框架宽度之间。

敌军飞机实例成大中小3类飞机，其中大、中两类飞机赋予血量属性。其基本的属性和方法如图4所示，将敌军飞机分成small、mid、big三大类，载入模型的宽高信息，定义速度、生成数量等属性。其中当敌机碰撞检测后，血量减1。设计敌机生成函数将敌机生成到两个精灵组里面，其中一组enemies负责所有敌军飞机碰撞检测，另一组用来判断类型敌机碰撞后血量的减小，并通过draw-line函数绘制出血条属性。其中，绘制血条需要获取敌军位置参数，以及通过检测血量扣取值反馈比例来实现血条的递减视觉效果。

图4 敌军飞机的属性和方法

2.4 自身飞机模块

自身飞机的功能属性如图5所示，需要自身飞机的图片加载、飞行速度设置、飞行上下移动等功能。由于上下左右移动的属性是类同的，所以直接套用函数模板，但是值得注意的是，在设计飞行边界的时候，需留意之前对Pygame框架大小的设定值，调整参数大小避免飞机模型的穿框情况。自身飞机类要涉及到跟敌机的碰撞问题，并以此为判断条件结束游戏。增加游戏的视觉效果，在设计模型以及模型的绘画制作中，绘制自身飞机毁坏的模型，建立一个精灵组，将自身飞机毁坏模型加载到精灵序列图里面等待加载，并通过条件判断加载调用。

图5 自身飞机类属性和方法

2.5 奖励模块

游戏的奖励模块是本设计实现游戏创新的重要组成部分，本文中设计了生命、超级子弹、炸弹3个功能属性的奖励。生命奖励是在判断生命没有溢出的情况下，在与自身飞机碰撞检测判断后实现生命的增长；超级子弹奖励是实现子弹的限时输入升级，在bullet类中交互，实现superbullet的游戏功能；炸弹奖励是在索引键盘的相对按键键入后，实现炸弹功能，回收所有的游戏元素（除本身飞机和子弹外）。具体实现的流程如图6所示，奖励事件的监听需要在游戏的运行过程中，所以奖励的投放需要血量的判断，在满足血量属性的判断条件下，执行事件的监听，对奖励进行投放，而碰撞的相关形式采用非透明区域图像碰撞检测，如果碰撞检测为真，则回收子弹和飞机，若敌军飞机是非小型敌机类，则根据相关血量的原设定值递减。

图6 奖励实现流程图

3 游戏运行结果

图7 游戏界面与运行效果

运行设计流程操作如下：按照得分生成对应数量敌机→ 定时生成奖励事件→对子弹类实例化→自身飞机实例化→敌机子弹碰撞检测和游戏得分→我军飞机敌机碰撞检测和游戏结束。游戏的整体运行结果如图7所示，图7（a）开始界面中，打印游戏的开始等待界面，并说明具体的操作方式，并等待ENTER键键入开始游戏，其实质就是事件的监听判断，图7（b）可以看到游戏实现的功能模块包括有：得分、难度等级、奖励补给机制的触发，小型敌机的生成，图7（c） 实现了超级子弹的输出功能，也实现了大型敌机生成及其碰撞掉血检测，还有难度等级提升检测，加载了各种游戏功能，从中可以看到游戏的bullet功能、award功能、enemy功能以及myplan功能都可以实现完成，而且游戏的细节优化如计分，画面滚动的功能等也都运行成功，图7（d）可以看到游戏的得分记录显示成功以及记录最高记录保存成功。

总体来看游戏模块功能各项运行成功，能实现飞行类游戏的基本功能：上下左右的方位移动，游戏奖励补给的添加和获取，敌机的增添，难度等级的变化，血量的增添，炸弹奖励的增加，重生时的无敌计时和超级子弹时间的定时，游戏得分的记录和最高记录的保持。

4 结束语

本文设计的基于Python的飞机大战小游戏，完成了游戏的基本行动模块，包括游戏的敌机、自身飞机、子弹等，同时拓展功能模块有等级提升、超级子弹奖励、英雄生命奖励等，实现了一款可玩性较高的功能较多的飞机大战类型游戏。