# alien_invasion_python

**Repository Path**: luming0/alien_invasion_python

## Basic Information

- **Project Name**: alien_invasion_python
- **Description**: python项目：外星人入侵
- **Primary Language**: Python
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-07-24
- **Last Updated**: 2025-07-25

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 外星人入侵

## 环境准备

### 安装pygame

#### 默认安装python的方式

```shell
# 指定使用当前 Python 解释器自带的 pip 来安装 pygame
python3 -m pip install --user pygame
```

若出现结果`Successfully installed pygame-2.1.3`,则说明pygame这个库已经安装好了。

#### conda安装pygame的方式

```shell
# 使用 pip 安装 pygame 到当前 Conda 环境中
# pip install pygame

# 使用 Conda 官方推荐的渠道 conda-forge 来安装 pygame，确保兼容性和环境隔离管理更友好。
conda install -c conda-forge pygame
```

## 实现过程

### 创建游戏窗口

创建一个名为alien_invasion.py的文件，并添加以下内容：

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            # 监听键盘和鼠标事件
            for event in pygame.event.get():
                # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

            # 每次循环时都重绘屏幕
            self.screen.fill(self.bg_color)
            # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
            pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 创建设置文件

存储游戏所有设置的类

创建一个名为settings.py的文件，并添加以下内容：

```python
class Settings:
    """存储游戏《外星人入侵》中所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏静态设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
```

修改[alien_invasion.py](alien_invasion.py)文件内容，从settings.py引入设置

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            # 监听键盘和鼠标事件
            for event in pygame.event.get():
                # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

            # 每次循环时都重绘屏幕
            self.screen.fill(self.settings.bg_color)
            # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
            pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 添加飞船

创建飞船类ship.py

```python
import pygame


class Ship:
    """管理飞船的类"""

    def __init__(self, ai_game):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen = ai_game.screen
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每个新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

```

在[alien_invasion.py](alien_invasion.py)中创建飞船

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            # 监听键盘和鼠标事件
            for event in pygame.event.get():
                # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

            # 每次循环时都重绘屏幕
            self.screen.fill(self.settings.bg_color)
            self.ship.blitme()
            # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
            pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

重构[alien_invasion.py](alien_invasion.py)，使代码更加简洁优雅（最终结果与上面一样）

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 添加飞船控制功能

修改settings.py文件，添加速度属性

```python
class Settings:
    """存储游戏《外星人入侵》中所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏静态设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 飞船移动的速度
        self.ship_speed = 0.8
```

修改ship.py文件

```python
import pygame


class Ship:
    """管理飞船的类"""

    def __init__(self, ai_game):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen = ai_game.screen
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()
        self.settings = ai_game.settings

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每个新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
        # 飞船位置的横坐标
        self.x = float(self.rect.x)
        # 表示飞船是否正在向右移动
        self.moving_right = False
        # 表示飞船是否正在向左移动
        self.moving_left = False

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def update(self):
        """根据移动标志调整飞船的位置"""
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.settings.ship_speed

        self.rect.x = self.x
```

修改alien_invasion.py文件

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height), pygame.FULLSCREEN)
        # # 获取游戏窗口的宽高
        # self.settings.screen_width = self.screen.get_width()
        # self.settings.screen_height = self.screen.get_height()

        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键按下"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        # 按Q键退出游戏
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键抬起"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 创建子弹

实现绘制子弹，子弹的发射，删除消失的子弹，控制子弹最大数量

修改settings.py文件，添加子弹的设置

```python
class Settings:
    """存储游戏《外星人入侵》中所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏静态设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 飞船移动的速度
        self.ship_speed = 0.8
        # 子弹的设置
        self.bullet_speed = 0.7
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        # 限制子弹最大数量
        self.bullets_allowed = 3
```

创建bullet.py文件

```python
import pygame
# 该类可以帮助我们将多个游戏元素进行编组
from pygame.sprite import Sprite


class Bullet(Sprite):
    """管理飞船所发射的子弹的类"""

    def __init__(self, ai_game):
        """在飞船当前位置创建一个子弹对象"""
        super().__init__()

        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings
        self.color = self.settings.bullet_color

        # 在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
        self.rect = pygame.Rect(0, 0, self.settings.bullet_width, self.settings.bullet_height)
        # 子弹的初始位置位置在飞船的正上方
        self.rect.midtop = ai_game.ship.rect.midtop

        # 存储用小数表示的子弹位置
        self.y = float(self.rect.y)

    def update(self):
        """向上移动子弹"""
        # 更新表示子弹位置的小数值
        self.y -= self.settings.bullet_speed
        # 更新表示子弹的rect的位置
        self.rect.y = self.y

    def draw_bullet(self):
        """在屏幕上绘制子弹"""
        pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)
```

修改[alien_invasion.py](alien_invasion.py)文件，绘制子弹

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship
# 引入子弹类
from bullet import Bullet


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height), pygame.FULLSCREEN)
        # # 获取游戏窗口的宽高
        # self.settings.screen_width = self.screen.get_width()
        # self.settings.screen_height = self.screen.get_height()

        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)
        # 创建一个用于存储子弹的编组
        self.bullets = pygame.sprite.Group()

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._update_bullets()

            self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键按下"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        # 按Q键退出游戏
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        # 按空格键发射子弹（按下空格就创建一个子弹）
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键抬起"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 绘制子弹（绘制子弹组中的每一个子弹）
        for bullet in self.bullets.sprites():
            bullet.draw_bullet()
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()

    def _update_bullets(self):
        """所有与子弹相关的代码"""
        self.bullets.update()
        # 删除已经消失的子弹（为什么是迭代bullets.copy()，愿意是python的for循环不允许在迭代过程中，迭代长度有改变的，否则会出现错删，或者遗漏）
        for bullet in self.bullets.copy():
            if bullet.rect.bottom <= 0:
                self.bullets.remove(bullet)
        # 验证子弹数量
        # print(len(self.bullets))

    def _fire_bullet(self):
        """创建一颗子弹，并将其加入编组bullets中"""
        # 子弹数量小于子弹运行的最大值时，才创建子弹
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 绘制外星人

目标：

- 绘制多行外星人
- 设置自动移动：先向右移动，撞到边缘时，向下移动一个行，再向左移动，如此循环。直到外星人全部被消灭，或者玩家输（外星人撞到飞船、外星人到达屏幕底部）

添加外星人相关设置[settings.py](settings.py)

```python
class Settings:
    """存储游戏《外星人入侵》中所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏静态设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 飞船移动的速度
        self.ship_speed = 0.8

        # 子弹的设置
        self.bullet_speed = 0.7
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        # 限制子弹最大数量
        self.bullets_allowed = 3

        # 外星人的设置
        self.alien_speed = 0.1
        self.fleet_drop_speed = 10.0
        # fleet_direction为1表示向右移动，为-1表示向左移动（值可以代表速度）
        self.fleet_direction = 1
```

新建外星人类[alien.py](alien.py)

```python
import pygame
from pygame.sprite import Sprite


class Alien(Sprite):
    def __init__(self, ai_game):
        """初始化外星人并设置其起始位置"""
        super().__init__()
        self.screen = ai_game.screen
        self.settings = ai_game.settings

        # 加载外星人图像并获取其外接矩形rect
        self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 设置每个外星人的初始位置（既，外星人图片宽高的位置）
        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height

        # 存储外星人的精确水平位置，因为rect.x只能存储整数
        self.x = float(self.rect.x)

    def update(self):
        """向右移动外星人"""
        # 每次更新的时候，外星人水平位置加一个移动距离
        self.x += self.settings.alien_speed * self.settings.fleet_direction
        self.rect.x = self.x

    def check_edges(self):
        """如果外星人位于屏幕边缘，就返回True"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        if self.rect.right >= screen_rect.right or self.rect.left <= 0:
            return True
```

在[alien_invasion.py](alien_invasion.py)文件中绘制外星人

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship
# 引入子弹类
from bullet import Bullet
# 引入外星人
from alien import Alien


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height), pygame.FULLSCREEN)
        # # 获取游戏窗口的宽高
        # self.settings.screen_width = self.screen.get_width()
        # self.settings.screen_height = self.screen.get_height()

        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)
        # 创建一个用于存储子弹的编组
        self.bullets = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人编组
        self.aliens = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人
        self._create_fleet()

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._update_bullets()
            self._update_aliens()
            self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键按下"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        # 按Q键退出游戏
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        # 按空格键发射子弹（按下空格就创建一个子弹）
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键抬起"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 绘制子弹（绘制子弹组中的每一个子弹）
        for bullet in self.bullets.sprites():
            bullet.draw_bullet()
        # 绘制外星人（draw方法会将编组中每一个元素都依次绘制到屏幕上面）
        self.aliens.draw(self.screen)
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()

    def _update_bullets(self):
        """所有与子弹相关的代码"""
        self.bullets.update()
        # 删除已经消失的子弹（为什么是迭代bullets.copy()，愿意是python的for循环不允许在迭代过程中，迭代长度有改变的，否则会出现错删，或者遗漏）
        for bullet in self.bullets.copy():
            if bullet.rect.bottom <= 0:
                self.bullets.remove(bullet)
        # 验证子弹数量
        # print(len(self.bullets))

    def _fire_bullet(self):
        """创建一颗子弹，并将其加入编组bullets中"""
        # 子弹数量小于子弹运行的最大值时，才创建子弹
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)

    def _create_fleet(self):
        """创建外星人群"""
        # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算外星人可用宽度（屏幕左右两头分别留出一个外星人的宽度）
        available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
        # 计算外星人横向可放数量（每个外星人之间隔一个外星人），向下取整的整数除法
        number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)

        # 计算外星人可用高度（顶部留出一个外星人高度，底部留出两个外星人高度加飞船高度）
        ship_height = self.ship.rect.height
        available_space_y = self.settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height
        # 计算外星人行数
        number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)

        for row_number in range(number_rows):
            # 创建每一行外星人
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                self._create_alien(alien_number, row_number)

    def _create_alien(self, alien_number, row_number):
        """创建一行外星人"""
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算当前外星人的位置（留出一个外星人的宽度 + 一个外星人占用的宽度 * 当前机器人index）
        alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
        alien.rect.x = alien.x
        alien.rect.y = alien_height + 2 * alien_height * row_number
        self.aliens.add(alien)

    def _update_aliens(self):
        """更新外星人组中所有外星人的位置"""
        self._check_fleet_edges()
        self.aliens.update()

    def _check_fleet_edges(self):
        """有外星人到达边缘时，采取相应的措施"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.check_edges():
                self._change_fleet_direction()
                break

    def _change_fleet_direction(self):
        """将整群外星人下移，并改变它们的方向"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
        self.settings.fleet_direction *= -1


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 击杀外星人

```python
collisions = pygame.sprite.groupcollide(self.bullets, self.aliens, True, True)
```

修改[alien_invasion.py](alien_invasion.py)

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship
# 引入子弹类
from bullet import Bullet
# 引入外星人
from alien import Alien


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height), pygame.FULLSCREEN)
        # # 获取游戏窗口的宽高
        # self.settings.screen_width = self.screen.get_width()
        # self.settings.screen_height = self.screen.get_height()

        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.ship = Ship(self)
        # 创建一个用于存储子弹的编组
        self.bullets = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人编组
        self.aliens = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人
        self._create_fleet()

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            self.ship.update()
            self._update_bullets()
            self._update_aliens()
            self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键按下"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        # 按Q键退出游戏
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        # 按空格键发射子弹（按下空格就创建一个子弹）
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键抬起"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 绘制子弹（绘制子弹组中的每一个子弹）
        for bullet in self.bullets.sprites():
            bullet.draw_bullet()
        # 绘制外星人（draw方法会将编组中每一个元素都依次绘制到屏幕上面）
        self.aliens.draw(self.screen)
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()

    def _update_bullets(self):
        """所有与子弹相关的代码"""
        self.bullets.update()
        # 删除已经消失的子弹（为什么是迭代bullets.copy()，愿意是python的for循环不允许在迭代过程中，迭代长度有改变的，否则会出现错删，或者遗漏）
        for bullet in self.bullets.copy():
            if bullet.rect.bottom <= 0:
                self.bullets.remove(bullet)
        # 验证子弹数量
        # print(len(self.bullets))

        self._check_bullet_alien_collisions()

    def _check_bullet_alien_collisions(self):
        """ 检测子弹是否击中外星人"""
        collisions = pygame.sprite.groupcollide(self.bullets, self.aliens, True, True)

        # 如果外星人组空了
        if not self.aliens:
            # 删除所有子弹，创建一群新的外星人
            self.bullets.empty()
            self._create_fleet()

    def _fire_bullet(self):
        """创建一颗子弹，并将其加入编组bullets中"""
        # 子弹数量小于子弹运行的最大值时，才创建子弹
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)

    def _create_fleet(self):
        """创建外星人群"""
        # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算外星人可用宽度（屏幕左右两头分别留出一个外星人的宽度）
        available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
        # 计算外星人横向可放数量（每个外星人之间隔一个外星人），向下取整的整数除法
        number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)

        # 计算外星人可用高度（顶部留出一个外星人高度，底部留出两个外星人高度加飞船高度）
        ship_height = self.ship.rect.height
        available_space_y = self.settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height
        # 计算外星人行数
        number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)

        for row_number in range(number_rows):
            # 创建每一行外星人
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                self._create_alien(alien_number, row_number)

    def _create_alien(self, alien_number, row_number):
        """创建一行外星人"""
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算当前外星人的位置（留出一个外星人的宽度 + 一个外星人占用的宽度 * 当前机器人index）
        alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
        alien.rect.x = alien.x
        alien.rect.y = alien_height + 2 * alien_height * row_number
        self.aliens.add(alien)

    def _update_aliens(self):
        """更新外星人组中所有外星人的位置"""
        self._check_fleet_edges()
        self.aliens.update()

    def _check_fleet_edges(self):
        """有外星人到达边缘时，采取相应的措施"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.check_edges():
                self._change_fleet_direction()
                break

    def _change_fleet_direction(self):
        """将整群外星人下移，并改变它们的方向"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
        self.settings.fleet_direction *= -1


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 记录游戏统计信息

添加游戏结束逻辑，当玩家用完所有飞船时游戏结束

修改[settings.py](settings.py)文件

```python
class Settings:
    """存储游戏《外星人入侵》中所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏静态设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        # 设置背景颜色
        self.bg_color = (230, 230, 230)
        # 飞船移动的速度
        self.ship_speed = 0.6

        # 子弹的设置
        self.bullet_speed = 0.7
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60, 60, 60)
        # 限制子弹最大数量
        self.bullets_allowed = 50
        # # 是否开启子弹发射子弹的功能
        # self.auto_fire_bullet = False # 是否开启子弹发射子弹的功能
        # # 自动发射子弹的速度（时间间隔s）
        # self.auto_fire_speed = 0.5

        # 外星人的设置
        self.alien_speed = 0.3
        self.fleet_drop_speed = 14.0
        # fleet_direction为1表示向右移动，为-1表示向左移动（值可以代表速度）
        self.fleet_direction = 1

        # 设置玩家有三艘飞船（3条命）
        self.ship_limit = 3
```

新增文件game_stats.py，

```python
class GameStats:
    """跟踪游戏的统计信息"""

    def __init__(self, ai_game):
        """初始化统计信息"""
        self.settings = ai_game.settings
        self.reset_stats()
        # 游戏刚启动时处于活动状态
        self.game_active = True

    def reset_stats(self):
        """初始化在游戏运行期间可能变化的统计信息"""
        self.ships_left = self.settings.ship_limit
```

修改[ship.py](ship.py)ship.py文件，添加飞船居中的方法

```python
import pygame


class Ship:
    """管理飞船的类"""

    def __init__(self, ai_game):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen = ai_game.screen
        self.screen_rect = ai_game.screen.get_rect()
        self.settings = ai_game.settings

        # 加载飞船图像并获取其外接矩形
        self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        # 对于每个新飞船，都将其放在屏幕底部的中央
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
        # 飞船位置的横坐标
        self.x = float(self.rect.x)
        # 表示飞船是否正在向右移动
        self.moving_right = False
        # 表示飞船是否正在向左移动
        self.moving_left = False

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制飞船"""
        self.screen.blit(self.image, self.rect)

    def update(self):
        """根据移动标志调整飞船的位置"""
        if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right:
            self.x += self.settings.ship_speed
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.x -= self.settings.ship_speed

        self.rect.x = self.x

    def center_ship(self):
        """让飞船在屏幕上居中"""
        self.rect.midbottom = self.screen_rect.midbottom
        self.x = float(self.rect.x)
```

修改[alien_invasion.py](alien_invasion.py)文件

```python
# sys提供了一些功能，可以让我们与python解释器进行交互。比如退出程序
import sys
# 开发游戏主要使用到的库
import pygame
from time import sleep
# 导入设置类（语法： from 文件名 import 类名）
from settings import Settings
from ship import Ship
# 引入子弹类
from bullet import Bullet
# 引入外星人
from alien import Alien
from game_stats import GameStats


class AlienInvasion:
    """管理游戏资源和行为的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏并创建游戏资源"""
        # 游戏初始化
        pygame.init()
        self.settings = Settings()
        # 创建游戏窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height))
        # self.screen = pygame.display.set_mode((self.settings.screen_width, self.settings.screen_height), pygame.FULLSCREEN)
        # # 获取游戏窗口的宽高
        # self.settings.screen_width = self.screen.get_width()
        # self.settings.screen_height = self.screen.get_height()

        # 设置游戏标题
        pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

        self.stats = GameStats(self)

        self.ship = Ship(self)
        # 创建一个用于存储子弹的编组
        self.bullets = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人编组
        self.aliens = pygame.sprite.Group()

        # 创建一个外星人
        self._create_fleet()

    def run_game(self):
        """开始游戏的主循环"""
        while True:
            self._check_events()
            if self.stats.game_active:
                self.ship.update()
                self._update_bullets()
                self._update_aliens()
                self._check_update_screen()

    def _check_events(self):
        """响应按键和鼠标事件（以下划线开头表示方法为私有方法，不能被外部访问）"""
        # 监听键盘和鼠标事件
        for event in pygame.event.get():
            # 退出游戏（点击窗口关闭按钮时触发）
            if event.type == pygame.QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == pygame.KEYDOWN:
                self._check_keydown_events(event)
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                self._check_keyup_events(event)

    def _check_keydown_events(self, event):
        """响应按键按下"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = True
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = True
        # 按Q键退出游戏
        elif event.key == pygame.K_q:
            sys.exit()
        # 按空格键发射子弹（按下空格就创建一个子弹）
        elif event.key == pygame.K_SPACE:
            self._fire_bullet()

    def _check_keyup_events(self, event):
        """响应按键抬起"""
        if event.key == pygame.K_RIGHT:
            self.ship.moving_right = False
        elif event.key == pygame.K_LEFT:
            self.ship.moving_left = False

    def _check_update_screen(self):
        """更新屏幕上的图像，并切换到新屏幕"""
        # 每次循环时都重绘屏幕
        self.screen.fill(self.settings.bg_color)
        self.ship.blitme()
        # 绘制子弹（绘制子弹组中的每一个子弹）
        for bullet in self.bullets.sprites():
            bullet.draw_bullet()
        # 绘制外星人（draw方法会将编组中每一个元素都依次绘制到屏幕上面）
        self.aliens.draw(self.screen)
        # 让最近绘制的屏幕可见（刷新游戏窗口里的内容）
        pygame.display.flip()

    def _update_bullets(self):
        """所有与子弹相关的代码"""
        self.bullets.update()
        # 删除已经消失的子弹（为什么是迭代bullets.copy()，愿意是python的for循环不允许在迭代过程中，迭代长度有改变的，否则会出现错删，或者遗漏）
        for bullet in self.bullets.copy():
            if bullet.rect.bottom <= 0:
                self.bullets.remove(bullet)
        # 验证子弹数量
        # print(len(self.bullets))

        self._check_bullet_alien_collisions()

    def _check_bullet_alien_collisions(self):
        """ 检测子弹是否击中外星人"""
        collisions = pygame.sprite.groupcollide(self.bullets, self.aliens, True, True)

        # 如果外星人组空了
        if not self.aliens:
            # 删除所有子弹，创建一群新的外星人
            self.bullets.empty()
            self._create_fleet()

    def _fire_bullet(self):
        """创建一颗子弹，并将其加入编组bullets中"""
        # 子弹数量小于子弹运行的最大值时，才创建子弹
        if len(self.bullets) < self.settings.bullets_allowed:
            new_bullet = Bullet(self)
            self.bullets.add(new_bullet)

    def _create_fleet(self):
        """创建外星人群"""
        # 创建一个外星人，并计算一行可容纳多少个外星人
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算外星人可用宽度（屏幕左右两头分别留出一个外星人的宽度）
        available_space_x = self.settings.screen_width - (2 * alien_width)
        # 计算外星人横向可放数量（每个外星人之间隔一个外星人），向下取整的整数除法
        number_aliens_x = available_space_x // (2 * alien_width)

        # 计算外星人可用高度（顶部留出一个外星人高度，底部留出两个外星人高度加飞船高度）
        ship_height = self.ship.rect.height
        available_space_y = self.settings.screen_height - (3 * alien_height) - ship_height
        # 计算外星人行数
        number_rows = available_space_y // (2 * alien_height)

        for row_number in range(number_rows):
            # 创建每一行外星人
            for alien_number in range(number_aliens_x):
                self._create_alien(alien_number, row_number)

    def _create_alien(self, alien_number, row_number):
        """创建一行外星人"""
        alien = Alien(self)
        alien_width, alien_height = alien.rect.size
        # 计算当前外星人的位置（留出一个外星人的宽度 + 一个外星人占用的宽度 * 当前机器人index）
        alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
        alien.rect.x = alien.x
        alien.rect.y = alien_height + 2 * alien_height * row_number
        self.aliens.add(alien)

    def _update_aliens(self):
        """更新外星人组中所有外星人的位置"""
        self._check_fleet_edges()
        self.aliens.update()

        # 检查外星人是否碰到屏幕底部
        self._check_aliens_bottom()

        # 检测外星人和飞船之间的碰撞（检查ship有没有与aliens组里任意元素碰撞）
        if pygame.sprite.spritecollideany(self.ship, self.aliens):
            self._ship_hit()

    def _check_fleet_edges(self):
        """有外星人到达边缘时，采取相应的措施"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.check_edges():
                self._change_fleet_direction()
                break

    def _change_fleet_direction(self):
        """将整群外星人下移，并改变它们的方向"""
        for alien in self.aliens.sprites():
            alien.rect.y += self.settings.fleet_drop_speed
        self.settings.fleet_direction *= -1

    def _ship_hit(self):
        """响应飞船被外星人撞到"""

        if self.stats.ships_left > 0:
            self.stats.ships_left -= 1

            # 清空余下的外星人和子弹
            self.aliens.empty()
            self.bullets.empty()

            # 创建一群新的外星人，并将飞船放到屏幕底端中央
            self._create_fleet()
            self.ship.center_ship()

            sleep(0.5)
        else:
            self.stats.game_active = False

    def _check_aliens_bottom(self):
        """检查是否有外星人到达了屏幕底端"""
        screen_rect = self.screen.get_rect()
        for alien in self.aliens.sprites():
            if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
                # 像飞船被撞到一样进行处理
                self._ship_hit()
                break


if __name__ == '__main__':
    # 创建游戏实例并运行游戏
    ai = AlienInvasion()
    ai.run_game()
```

### 添加play按钮

### 添加提高游戏难度机制

### 计分
得分、最高分、等级、剩余飞船数