20222313实验四 Python综合实践

20222313 2023-05-11 18:59:38

20222313 《Python程序设计》实验四报告
课程:《Python程序设计》
班级: 2223
姓名: 冉皓宁
学号:20222313
实验教师:王志强
实验日期:2022年5月6日
必修/选修: 公选课

1.关键代码讲解

创建Button类,Alien类,Ship类,Bullet类,Settings类并在alien_invasion中引入包

img

其中Settings中存放游戏的初始化设置

img

在alien_invasion中编写游戏运行的run_game函数

img

(代码过多,请看以下完整代码)

2.完整代码

1.alien_invasion.py

import sys
import pygame

from settings import Settings
from game_stats import GameStats
from ship import Ship
from alien import Alien
from button import Button
from pygame.sprite import Group
import game_functions as gf

def run_game():
    pygame.init()

    ai_settings = Settings()

    screen = pygame.display.set_mode((ai_settings.screen_width,ai_settings.screen_height))
    pygame.display.set_caption("Alien Invasion")

    play_button = Button(ai_settings,screen,"Play")
    ship = Ship(ai_settings,screen)
    bullets = Group()
    aliens = Group()
    alien = Alien(ai_settings,screen)
    stats = GameStats(ai_settings)

    gf.create_fleet(ai_settings,screen,ship,aliens)

    while True:
        gf.check_events(ai_settings,screen,stats,play_button,ship,aliens,bullets)
        if stats.game_active:
            ship.update()
            gf.update_bullets(ai_settings,screen,ship,aliens,bullets)
            gf.update_aliens(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets)
        gf.update_screen(ai_settings,screen,stats,ship,aliens,bullets,play_button)

run_game()

2.button.py


import pygame.font

class Button():
    def __init__(self,ai_settings,screen,msg):
        """初始化按钮的属性"""
        self.screen = screen
        self.screen_rect = screen.get_rect()

        self.width,self.height = 200,50
        self.button_color = (0,255,0)
        self.text_color = (255,255,255)
        self.font = pygame.font.SysFont(None,48)

        self.rect = pygame.Rect(0,0,self.width,self.height)
        self.rect.center = self.screen_rect.center

        self.prep_msg(msg)

    def prep_msg(self,msg):
        """将msg渲染为图像,并使其在按钮上居中"""
        self.msg_image = self.font.render(msg,True,self.text_color,self.button_color)
        self.msg_image_rect = self.msg_image.get_rect()
        self.msg_image_rect.center = self.rect.center

    def draw_button(self):
        self.screen.fill(self.button_color,self.rect)
        self.screen.blit(self.msg_image,self.msg_image_rect)

3.alien.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Alien(Sprite):
    """表示单个外星人的类"""
    def __init__(self,ai_settings,screen):
        """初始化外星人并设置其起始位置"""
        super(Alien,self).__init__()
        self.screen = screen
        self.ai_settings = ai_settings

        self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')
        self.rect = self.image.get_rect()

        self.rect.x = self.rect.width
        self.rect.y = self.rect.height

        self.x = float(self.rect.x)

    def blitme(self):
        """在指定位置绘制外星人"""
        self.screen.blit(self.image,self.rect)

    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:
            return True
        elif self.rect.left <= 0:
            return True

    def update(self):
        """向左或向右移动外星人"""
        self.x += (self.ai_settings.alien_speed_factor * self.ai_settings.fleet_direction)
        self.rect.x = self.x

4.ship.py

import pygame

class Ship():
    def __init__(self,ai_settings,screen):
        """初始化飞船并设置其初始位置"""
        self.screen=screen
        self.ai_settings=ai_settings

        self.image=pygame.image.load('images/ship.bmp')
        self.rect=self.image.get_rect()
        self.screen_rect=screen.get_rect()

        self.rect.centerx=self.screen_rect.centerx
        self.rect.bottom=self.screen_rect.bottom
        self.center=float(self.rect.centerx)
        self.moving_right = False
        self.moving_left = False

    def center_ship(self):
        """让飞船在屏幕上居中"""
        self.center = self.screen_rect.centerx

    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.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
        if self.moving_left and self.rect.left > 0:
            self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor

        self.rect.centerx=self.center

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

5.game_functions.py

import sys
import pygame

from bullet import Bullet
from alien import Alien
from time import sleep

def check_aliens_bottom(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets):
    """检查是否有外星人到达了屏幕底端"""
    screen_rect = screen.get_rect()
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.rect.bottom >= screen_rect.bottom:
            ship_hit(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets)
            break

def get_number_rows(ai_settings,ship_height,alien_height):
    """计算屏幕可容纳多少外星人"""
    available_space_y = (ai_settings.screen_height - (3*alien_height) - ship_height)
    number_rows = int(available_space_y/(2*alien_height))
    return number_rows

def get_number_aliens_x(ai_settings,alien_width):
    """计算每行可以容纳多少个外星人"""
    available_space_x = ai_settings.screen_width - 2*alien_width
    number_aliens_x = int(available_space_x/(2*alien_width))
    return number_aliens_x

def create_alien(ai_settings,screen,aliens,alien_number,row_nmber):
    """创建一个外星人并将其放在当前行"""
    alien = Alien(ai_settings,screen)
    alien_width = alien.rect.width
    alien.x = alien_width + 2 * alien_width * alien_number
    alien.rect.x = alien.x
    alien.rect.y = alien.rect.height + 2*alien.rect.height * row_nmber
    aliens.add(alien)

def create_fleet(ai_settings,screen,ship,aliens):
    """创建外星人群"""
    alien = Alien(ai_settings,screen)
    number_aliens_x = get_number_aliens_x(ai_settings,alien.rect.width)
    number_rows = get_number_rows(ai_settings,ship.rect.height,alien.rect.height)
    for row_number in range(number_rows):
        for alien_number in range(number_aliens_x):
            create_alien(ai_settings,screen,aliens,alien_number,row_number)

def check_keydown_events(event,ai_settings,screen,ship,bullets):
    """响应按键"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = True
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = True
    elif event.key == pygame.K_SPACE:
        fire_bullet(ai_settings,screen,ship,bullets)

def fire_bullet(ai_settings,screen,ship,bullets):
    """如果还没有到达限制,就发射一颗子弹"""
    if len(bullets) < ai_settings.bullet_allowed:
        new_bullet = Bullet(ai_settings,screen,ship)
        bullets.add(new_bullet)

def check_keyup_events(event, ship):
    """响应松开"""
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        ship.moving_right = False
    elif event.key == pygame.K_LEFT:
        ship.moving_left = False

def check_events(ai_settings,screen,stats,play_button,ship,aliens,bullets):
    """响应按键和鼠标事件"""
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()

        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            check_keydown_events(event,ai_settings,screen,ship,bullets)

        elif event.type == pygame.KEYUP:
            check_keyup_events(event,ship)

        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            mouse_x,mouse_y = pygame.mouse.get_pos()
            check_play_button(ai_settings,screen,stats,play_button,ship,aliens,bullets,mouse_x,mouse_y)

def check_play_button(ai_settings,screen,stats,play_button,ship,aliens,bullets,mouse_x,mouse_y):
    """玩家单击Play按钮时开始新游戏"""
    button_clicked = play_button.rect.collidepoint(mouse_x,mouse_y)
    if button_clicked and not stats.game_active:
        pygame.mouse.set_visible(False)
        stats.reset_stats()
        stats.game_active = True
        aliens.empty()
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings,screen,ship,aliens)
        ship.center_ship()

def update_screen(ai_settings,screen,stats,ship,aliens,bullets,play_button):
    """更新屏幕上的图像,并切换到新屏幕"""
    screen.fill(ai_settings.bg_color)
    for bullet in bullets.sprites():
        bullet.draw_bullet()
    ship.blitme()
    aliens.draw(screen)
    if not stats.game_active:
        play_button.draw_button()

    pygame.display.flip()

def update_bullets(ai_settings,screen,ship,aliens,bullets):
    """更新子弹的位置,并删除已消失的子弹"""
    bullets.update()
    for bullet in bullets.copy():
        if bullet.rect.bottom <= 0:
            bullets.remove(bullet)

    check_bullet_alien_collisions(ai_settings,screen,ship,aliens,bullets)

def check_bullet_alien_collisions(ai_settings,screen,ship,aliens,bullets):
    """响应子弹和外星人的碰撞"""
    collisions = pygame.sprite.groupcollide(bullets,aliens,True,True)

    if len(aliens) == 0:
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings,screen,ship,aliens)

def check_fleet_edges(ai_settings,aliens):
    """有外星人到达边缘时采取的措施"""
    for alien in aliens.sprites():
        if alien.check_edges():
            change_fleet_direction(ai_settings,aliens)
            break

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

def ship_hit(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets):
    """响应被外星人撞到的飞船"""
    if stats.ships_left > 0:
        stats.ships_left -= 1
        aliens.empty()
        bullets.empty()
        create_fleet(ai_settings,screen,ship,aliens)
        ship.center_ship()

        sleep(0.5)
    else:
        stats.game_active = False
        pygame.mouse.set_visible(True)

def update_aliens(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets):
    """检查是否有外星人位于屏幕边缘,并更新整群外星人的位置"""
    check_fleet_edges(ai_settings,aliens)
    aliens.update()
    if pygame.sprite.spritecollideany(ship,aliens):
        ship_hit(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets)
    check_aliens_bottom(ai_settings,stats,screen,ship,aliens,bullets)

6.settings.py

class Settings():
    """存储《外星人入侵》的所有设置的类"""

    def __init__(self):
        """初始化游戏的设置"""
        self.screen_width = 1200
        self.screen_height = 800
        self.bg_color = (230,230,230)
        self.ship_speed_factor = 1
        self.ship_limit = 3

        self.bullet_speed_factor = 2
        self.bullet_width = 3
        self.bullet_height = 15
        self.bullet_color = (60,60,60)
        self.bullet_allowed = 3

        self.alien_speed_factor = 0.5
        self.fleet_drop_speed = 10
        self.fleet_direction = 1

7.bullet.py

import pygame
from pygame.sprite import Sprite

class Bullet(Sprite):
    """一个对飞船发射的子弹进行管理的类"""

    def __init__(self,ai_settings,screen,ship):
        """在飞船所处的位置创建一个子弹对象"""
        super(Bullet,self).__init__()
        self.screen = screen

        self.rect = pygame.Rect(0,0,ai_settings.bullet_width,ai_settings.bullet_height)
        self.rect.centerx = ship.rect.centerx
        self.rect.top = ship.rect.top

        self.y=float(self.rect.y)

        self.color = ai_settings.bullet_color
        self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor

    def update(self):
        """向上移动子弹"""
        self.y -= self.speed_factor
        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)

3.运行视频

4.实验过程中遇到的问题和解决过程

问题1:函数封装不合理
解决方法:通过参考书籍,对各个函数和文件进行细化和分装

5.其他(感悟、思考等)

通过这一个学期的学习,我掌握了大部分python语法应用,已经可以写出中小型规模的py程序,并且使用模块化编程简化工作量。
虽然python公选课已经来到了尾声,但对于python的学习仍未停止。

6.参考资料

《Python编程:从入门到实践》

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内容概要:本文介绍了一种用于电磁暂态(EMT)研究的第类全变流器型风力发电系统的通用Simulink仿真模型,旨在构建一个能够准确反映实际风电系统动态特性的简化通用模型。该模型涵盖了风力机、传动链、发电机、全功率变流器及其控制策略等关键组成部分,重点突出系统在电网故障、风速波动等复杂工况下的动态响应能力,适用于风电并网电磁暂态分析、新型电力系统稳定性评估及高比例可再生能源接入场景的研究。模型设计兼顾准确性与仿真效率,便于研究人员快速搭建和调试,推动风电系统建模与控制技术的发展; 适合人群:具备一定电力系统理论基础和MATLAB/Simulink仿真能力,从事新能源发电、电力电子变换、风电并网控制及相关方向的研究生、科研人员及工程技术人员; 使用场景及目标:①开展风电系统在电网扰动下的电磁暂态仿真分析;②研究全功率变流器风电机组的动态行为与控制特性;③支撑新型电力系统中高渗透率风电接入的稳定性与电能质量评估,服务于学术研究、课程教学与工程项目前期仿真验证; 阅读建议:建议读者结合文中提供的模型结构与参数设置,在Simulink环境中动手复现并调试仿真模型,通过设置不同运行工况(如三相短路、低电压穿越、风速突变等)观察系统响应,深入理解全变流器风电机组的建模方法、控制逻辑与动态特性,进而拓展应用于更复杂的多机并网或综合能源系统仿真场景。
源码下载地址: https://pan.quark.cn/s/d18200fd2664 在基于Ubuntu的系统中,针对TCP与UDP网络进行排错对于开发人员及系统维护者而言是日常工作中的关键环节。为了能够迅速地识别并解决网络层面的故障,挑选出合适的辅助工具显得尤为必要。提及的"适用于ubuntu的TCP/UDP排错资源"很可能是指向`mNetAssist`这款应用,从压缩文件清单中包含一个名为`mNetAssist-released.deb`的条目来看,这通常表明该文件是为Debian或Ubuntu平台设计的软件安装包。`mNetAssist`作为一个功能全面的网络监控与排错软件,能够协助用户对TCP/IP网络连接进行检测、剖析以及调试。接下来,我们将对这款软件的各项特性以及其在Ubuntu系统上的安装与运用方法进行详尽的阐述。 为了部署`mNetAssist`,首先需要确认Ubuntu系统已经更新至最新状态,并且已经配置了`apt`软件包管理机制。在终端界面中输入下列指令来执行软件包的安装流程: ```bash sudo apt update sudo apt install dpkg ``` 接着,将`mNetAssist-released.deb`软件包文件传输到Ubuntu系统的某个文件夹内,例如`~/Downloads`目录,随后利用`dpkg`指令进行安装操作: ```bash cd ~/Downloads sudo dpkg -i mNetAssist-released.deb ``` 在安装阶段若遭遇依赖性难题,可能需要借助`apt-get`来处理: ```bash sudo apt-get install -f ``` 完成安装后,用户可以通...
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内容概要:本文系统研究了基于粒子群优化(PSO)、灰狼优化(GWO)、鲸鱼优化(WOA)、哈里斯鹰优化(HHO)、蜣螂优化(DBO)和麻雀搜索算法(SSA)六种智能优化算法在无人机三维路径规划中的应用,并在Matlab平台上实现了相应的仿真代码。研究构建了复杂的三维地形与障碍物环境模型,设计了包含路径长度、飞行时间、能耗及安全性等多维度的成本函数,通过定义合理的适应度函数与飞行约束条件,对各类算法的路径搜索能力、收敛速度与规划质量进行了全面对比分析。通过仿真实验验证了各算法在静态复杂环境下的性能表现,旨在为实际无人机任务中优化算法的选择提供科学依据和技术支持。; 适合人群:具备一定Matlab编程基础,从事智能优化算法、无人机路径规划、自动化控制及相关领域研究的研究生、科研人员或工程技术人员。; 使用场景及目标:① 掌握主流群智能优化算法在无人机三维路径规划中的建模与实现方法;② 对比分析不同算法在相同复杂环境下的性能差异,为算法选型提供量化依据;③ 为后续研究动态环境路径规划、多无人机协同任务分配等问题奠定理论与技术基础; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码逐模块分析算法实现流程,重点关注适应度函数的设计、障碍物规避策略的实现以及多目标成本函数的权衡机制,同时可通过调整参数设置或引入新型优化算法进行扩展实验,以深化对算法性能的理解与实际应用能力。

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