摘要
通过描述游戏的系统结构、代码实现模仿飞机大战，学习使用、安装pygame，用pygame模块中的sprite模块等技术开发一个有数据实时记录、动画效果、碰撞检测、音乐音效播放、暂停功能的弹幕射击游戏。

1．引言
本论文旨在学习使用pygame模块进行游戏开发作为python课程的期末作业，记录学习过程。期望模仿飞机大战，做一个实现数据实时记录、动画效果、碰撞检测、音乐音效播放、暂停功能的弹幕射击游戏。

2. 系统结构
   本游戏项目设计为4个模块：

3. game.py：游戏主模块，封装game类并负责启动游戏
   属性：main_window游戏主窗口、is_game_over结束标记、is_pause暂停标记、hero英雄精灵、hub_panel指示器面板、player音乐播放器、all_game所有精灵组、enemies_group敌机精灵组、supplies_group道具精灵组
   事件：reset_game重置游戏、create_enemies创建敌机、create_props创建道具、start开始游戏、event_handler事件监听、check_collide碰撞检测

4. game_items.py：游戏元素模块，封装英雄飞机、子弹、敌机、道具等游戏元素类，并定义全局变量
   属性：Label文本标签精灵、GameSprite游戏精灵、StatusButton状态按钮、Background背景、Plane飞机、Enemy敌机、Hero英雄、Bullet子弹、Supply道具
   事件：set_text设置文本、update更新、switch_status切换状态、reset_plane重置飞机、blowup引爆炸弹、fire发射子弹、throw_supply投放道具

5. game_hud.py：游戏面板模块，封装指示器面板类，统一管理游戏状态、游戏分数、炸弹提示、生命条数以及文本提示等与游戏数据或状态相关的内容
   属性：各个游戏属性、status_sprite状态精灵、bomb_sprite炸弹精灵、lives_sprite生命计数精灵、score_label分数标签、bomb_label炸弹标签、lives_label生命计数标签、best_label最好成绩标签、status_label状态标签、tip_label提示标签
   事件：reset_panel重置面板、panel_pause面板暂停、panel_resume面板恢复、show_bomb炸弹数量、show_lives生命计数、increase_score游戏得分、save_best_score保存最好成绩、load_best_score加载最好成绩

6. game_music.py：游戏音乐模块，封装音乐播放器类，专门负责音乐和音效的播放
   属性：mixer.music背景音乐、sound_dict音效字典
   事件：play_sound播放音效

7. 实现代码
   1）游戏框架搭建
   1.1 在game_items.py模块定义游戏窗口矩形区域的全局常量

1.2 在game.py定义Game类
（1）在初始化方法中：①创建游戏主窗口；②设置窗口标题；③设置游戏状态属性。

（2）定义reset_game方法，恢复游戏状态的初始值。

（3）定义event_handler方法监听退出事件。

（4）在start方法中：①定义时钟对象；②完成游戏循环的基础代码。

1.3 在主程序中创建游戏对象并且启动游戏。

1.4 在event_handler方法中监听空格键按键并切换游戏状态。

2）精灵和精灵组
2.1 派生精灵子类，自定义游戏精灵类
为保证在开发游戏时，能方便地实现大量图像的绘制工作。Pygame的sprite模块专门提供了两个类精灵Sprite和精灵组Group，类图如下：

首先，在game_items.py模块中定义GameSprite类继承自pygame.sprite.Sprite，代码如下：

2.2 使用精灵组绘制精灵内容
创建精灵组和精灵

2.3实现连续滚动背景
在game_items.py模块中定义Background类继承自GameSprite，代码如下：

3）指示器面板
3.1 指示器面板类的设计
指示器面板的类图如下：

3.2 指示器面板的方法
reset_panel:重置面板数据，开启新一轮游戏之前，将游戏数据属性恢复到初始值
show_bomb:显示炸弹数量，根据传入的炸弹数量，更改炸弹计数标签显示
show_lives:显示生命计数，使用lives_count属性值更新生命技术标签显示
increase_score:增加分数，根据消灭的敌机分值，增加游戏得分、计算是否奖励生命、调整最好的成绩以及计算游戏级别，并且更改分数标签显示
load_best_score:加载最好成绩，从record.txt加载最好成绩
save_best_socre: 保存最好成绩，将最好成绩保存到record.txt
panel_paused: 面板暂停，在游戏暂停/结束时，在游戏窗口中间位置显示游戏暂停/结束的提示信息
panel_resume:面板恢复，在游戏执行期间，隐藏游戏窗口中间位置显示的提示信息

3.3 指示器面板类的准备
在game_hub.py模块中定义HubPanel类，并实现初始化方法，代码如下：

定义状态按钮精灵，在game_items.py模块中，从GameSprite派生一个StatusButton类，并实现以下代码：

创建图像精灵

3.4 使用精灵实现文本标签
在game_items.py模块中定义Label类继承自pygame.sprite.Sprite，代码如下：

使用pygame的font模块的Font类

3.5 游戏得分的更新、最好成绩的保存和加载
在game_hub.py模块中

3.6 精灵族的绘制顺序（提示信息的显示和隐藏）
在初始化指示器面板时，只创建三个提示标签精灵的属性，而先不将这3个精灵添加到显示精灵组。
只有当游戏状态发生变化时：

1. 游戏暂停/结束：由panel_pause方法负责设置3个标签精灵的文字和显示位置，然后将标签精灵添加到显示精灵组
2. 游戏继续：由panel_resume方法将3个标签精灵从显示精灵组中移除
   在game_hub.py模块中

在game.py模块中

3.7 重置面板的实现
在game_hub.py模块中

在game.py模块中

4）逐帧动画和飞机类
4.1 逐帧动画的基本实现
4.1.1从GameSprite派生一个简单的飞机类Plane
在game_items.py模块中

在game.py模块中

4.1.2设置逐帧动画频率

4.2 飞机类的设计和实现
在game_items.py模块中
飞机属性和状态

敌机属性和状态

在game.py模块中

4.3 英雄类的设计实现
在game_items.py模块中

引爆炸弹和发射子弹的设计

5）碰撞检测
5.1 碰撞检测的实现
在game.py模块中start事件下

5.2 子弹类和道具类的设计实现
在game_items.py模块中

在game.py模块中

6）音乐和音效
6.1 pygame播放音乐和音效的方式
1．pygame.mixer.music长音乐播放
2 .pygame.mixer短音效播放

4. 实验

5. 总结和展望
   这次的游戏项目学习使用了精灵和精灵组来简化游戏的图像加载和绘制等pygame模块下的各个模块和派生模块的创建、使用。
   不足：没有制作游戏的开始界面，没有做选项设置功能，没有做更多样的敌人和功能道具，没有设置合适的游戏难度阶梯。