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# System prepended metadata

title: Python 專題 (太空生存戰)

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# Python 專題介紹 (太空生存戰)

## 作者: 邱廉翔

## 專案簡介

本專題以 Python 的 Pygame 函式庫開發一款太空射擊生存遊戲。玩家操作飛船閃避隕石並發射子彈摧毀隕石。遊戲具備**碰撞判斷、分數計算、音效與動畫效果**，目標是提升玩家的反應能力與遊戲樂趣。此專案只有做出影片中遊戲的基礎功能，例如:爆炸動畫、復活次數和石頭掉寶等，因為時間的關係沒有實現，有興趣的人可以參考影片中的內容。

## 專題資料夾結構

### space war

安裝檔所附的資料
- img (圖片)
    -  background
    -  player
    -  bullet
    -  rock0 ~ rock6
- sound (音效)
    - background
    - expl0
    - expl1
    - shoot
- font (字體)
- main (執行檔)

專案目前只有用到這些檔案，有興趣的可以參考下方影片做出更多遊戲功能(我有下載完整的資料夾，所以安裝完安裝檔後可以直接用裡面的檔案)

## 程式碼模組架構

### 主程式初始化
- 載入所有資源（圖片、音效、音樂、字體）
```
pygame.init()
```
- 設定遊戲視窗大小與標題
```
screen = pygame.display.set_mode((500,600))
pygame.display.set_caption("第一個遊戲")
```
- 創建 Sprite 群組管理遊戲物件
```
all_sprites = pygame.sprite.Group()
rocks = pygame.sprite.Group()
bullets = pygame.sprite.Group()
player = Player()
all_sprites.add(player)
for i in range(8):
    r = Rock()
    all_sprites.add(r)
    rocks.add(r)
```
### 主要類別
#### Player (玩家)
- 控制飛船移動（左右） 限制邊界
```
if key_pressed[pygame.K_d]:
    self.rect.x += self.speedx
if key_pressed[pygame.K_a]:
    self.rect.x -= self.speedx

if self.rect.right > WIDTH:
    self.rect.right = WIDTH
if self.rect.left < 0:
    self.rect.left = 0
```
- ```shoot()``` 方法負責產生子彈
```
def shoot(self):
    bullet = Bullet(self.rect.centerx,self.rect.top)
    all_sprites.add(bullet)
    bullets.add(bullet)
```
#### Rock (隕石)
- 隨機生成位置、移動速度、旋轉角度
```
self.rect.x = random.randrange(0, WIDTH - self.rect.width)
self.rect.y = random.randrange(-100, -40)

self.speedy = random.randrange(2,10)
self.speedx = random.randrange(-3,3)

self.total_degree = 0
self.rot_degree = random.randrange(-3,3)
```
- 落出畫面自動重新出現在頂端 
```
if self.rect.top > HEIGHT or self.rect.left > WIDTH or self.rect.right < 0:
    self.rect.x = random.randrange(0, WIDTH - self.rect.width)
    self.rect.y = random.randrange(-180, -100)
    self.speedy = random.randrange(2,10)
    self.speedx = random.randrange(-3,3)
```
#### Bullet（子彈）
- 自動往上移動 飛出畫面即消失
```
def update(self):
    self.rect.y += self.speedy # self.speedy = -10
    if self.rect.bottom < 0:
        self.kill()
```
### 遊戲迴圈

1. 處理鍵盤輸入、事件偵測
2. 更新所有遊戲物件狀態
3. 判斷碰撞：
    - 子彈和隕石（加分、產生新隕石）
    - 玩家和隕石（扣血、產生新隕石，血量歸零結束遊戲）
4. 畫面更新（分數顯示、血量條、遊戲背景）

## 使用到的主要功能

- Sprite 分群管理
- 物件導向
- 動態動畫旋轉效果
- 音效與背景音樂
- 分數與血量條 UI 元素

## 心得

這次是我第一次上HackMD撰寫文章，也是我寫的第一個專題，為了做這個專題還去特別學習class(類別)怎麼用，因為我在打競程時幾乎不會碰到物件導向，這門課似乎在大學是很重要的，同時，這次專題也讓我了解到英文的重要性，常常在看Pygame documentation的時候需要用到翻譯，另外，在寫程式的過程中也讓我感受到Python的方便性，Python可以引入需多方便的函式，來加速我寫專案的速度，不用每一個都用自訂函式自己寫，最後，經過這次專題實作，讓我對製作遊戲更感興趣，也讓我之後想開發難度更高的3D類型的遊戲，也讓我對進入資工系更加嚮往。

## 完整程式碼
```python
import pygame
import random
import os

# 變數全部大寫的意思是此變數不可做更改，是一種做專案的習慣
FPS = 60
WIDTH = 500
HEIGHT = 600

BLACK = (0,0,0)
GREEN = (0,255,0)
WHITE = (255,255,255)
RED = (255,0,0)
YELLOW = (255,255,0)

# 遊戲的初始化 and 創建視窗
pygame.init()
pygame.mixer.init()
screen = pygame.display.set_mode((500,600))
pygame.display.set_caption("第一個遊戲")
clock = pygame.time.Clock()

# 載入圖片
background_img = pygame.image.load(os.path.join("img","background.png")).convert()
player_img = pygame.image.load(os.path.join("img","player.png")).convert()

bullet_img = pygame.image.load(os.path.join("img","bullet.png")).convert()
rock_imgs = []
for i in range(7):
    rock_imgs.append(pygame.image.load(os.path.join("img",f"rock{i}.png")).convert())

# 載入音樂
shoot_sound = pygame.mixer.Sound(os.path.join("sound","shoot.wav"))
expl_sounds = [
    pygame.mixer.Sound(os.path.join("sound","expl0.wav")),
    pygame.mixer.Sound(os.path.join("sound","expl1.wav"))
]
pygame.mixer.music.load(os.path.join("sound","background.ogg"))
pygame.mixer.music.set_volume(0.1)

font_name = os.path.join("font.ttf")
def draw_text(surf,text,size,x,y):
    font = pygame.font.Font(font_name,size)
    text_surface = font.render(text,True,WHITE)
    text_rect = text_surface.get_rect()
    text_rect.centerx = x
    text_rect.top = y
    surf.blit(text_surface,text_rect)

def new_rock():
    r = Rock()
    all_sprites.add(r)
    rocks.add(r)

def draw_health(surf , hp ,x , y):
    if hp < 0:
        hp = 0
    BAR_LENGTH = 100
    BAR_HEIGHT = 10
    fill = (hp/100)*BAR_LENGTH
    outline_rect = pygame.Rect(x,y,BAR_LENGTH,BAR_HEIGHT)
    fill_rect = pygame.Rect(x,y,fill,BAR_HEIGHT)
    pygame.draw.rect(surf,GREEN,fill_rect) # 填滿的方形
    pygame.draw.rect(surf,WHITE,outline_rect,2) # 外框

def draw_init():
    screen.blit(background_img,(0,0))
    draw_text(screen,"太空生存戰!",64,WIDTH/2,HEIGHT/4)
    draw_text(screen,"a、d鍵移動飛船 空白鍵發射子彈~",22,WIDTH/2,HEIGHT/2)
    draw_text(screen,"按任意鍵開始遊戲!",18,WIDTH/2,HEIGHT*3/4)
    pygame.display.update()
    waiting = True
    while waiting:
         # 一秒鐘執行FPS次
        clock.tick(FPS) # 目的是讓所有遊玩者有相同的體驗，不同電腦的遊玩體驗可能有所不同，為了達到讓所有遊玩者有相同的體驗這邊的函式會讓程式 1秒鐘只能被執行FPS次
        # 取得輸入
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                return True
            elif event.type == pygame.KEYUP:
                waiting = False
                return False
              
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.transform.scale(player_img , (50,38))
        self.image.set_colorkey(BLACK)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.radius = 25

        self.rect.centerx = WIDTH/2
        self.rect.bottom = HEIGHT - 10
        self.speedx = 8
        self.health = 100

    def update(self):
        key_pressed = pygame.key.get_pressed()
        # print(key_pressed[pygame.K_RIGHT],key_pressed[pygame.K_LEFT])
        # print(key_pressed[pygame.K_d],key_pressed[pygame.K_a])
        
        if key_pressed[pygame.K_d]:
            self.rect.x += self.speedx
        if key_pressed[pygame.K_a]:
            self.rect.x -= self.speedx

        if self.rect.right > WIDTH:
            self.rect.right = WIDTH
        if self.rect.left < 0:
            self.rect.left = 0
            
    def shoot(self):
        bullet = Bullet(self.rect.centerx,self.rect.top)
        all_sprites.add(bullet)
        bullets.add(bullet)
        shoot_sound.play()

class Rock(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image_ori = random.choice(rock_imgs)
        self.image_ori.set_colorkey(BLACK)
        self.image = self.image_ori.copy()
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.radius = self.rect.width * 0.85 / 2 
        self.rect.x = random.randrange(0, WIDTH - self.rect.width)
        self.rect.y = random.randrange(-100, -40)
        self.speedy = random.randrange(2,10)
        self.speedx = random.randrange(-3,3)
        self.total_degree = 0
        self.rot_degree = random.randrange(-3,3)

    def rotate(self):
        self.total_degree += self.rot_degree
        self.total_degree = self.total_degree % 360
        self.image = pygame.transform.rotate(self.image_ori,self.total_degree)
        center = self.rect.center
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = center

    def update(self):
        self.rotate()
        self.rect.y += self.speedy
        self.rect.x += self.speedx
        if self.rect.top > HEIGHT or self.rect.left > WIDTH or self.rect.right < 0:
            self.rect.x = random.randrange(0, WIDTH - self.rect.width)
            self.rect.y = random.randrange(-180, -100)
            self.speedy = random.randrange(2,10)
            self.speedx = random.randrange(-3,3)

class Bullet(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self,x,y):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = bullet_img
        self.image.set_colorkey(BLACK)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.centerx = x
        self.rect.bottom = y
        self.speedy = -10   
        
    def update(self):
        self.rect.y += self.speedy
        if self.rect.bottom < 0:
            self.kill()
# sprite 群組
all_sprites = pygame.sprite.Group()
rocks = pygame.sprite.Group()
bullets = pygame.sprite.Group()
player = Player()
all_sprites.add(player)
for i in range(8):
    new_rock()

score = 0
pygame.mixer.music.play(-1) # -1 代表無限播放
# 遊戲迴圈
show_init = True
running = True

while running :
    if show_init:
        close = draw_init()
        show_init = False
        if close:
            break
    # 一秒鐘執行FPS次
    clock.tick(FPS) # 目的是讓所有遊玩者有相同的體驗，不同電腦的遊玩體驗可能有所不同，為了達到讓所有遊玩者有相同的體驗這邊的函式會讓程式 1秒鐘只能被執行FPS次
    # 取得輸入
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            if  event.key == pygame.K_SPACE:
                player.shoot()

    # 更新遊戲
    all_sprites.update()
    hits = pygame.sprite.groupcollide(rocks,bullets,True,True) # 碰撞
    for hit in hits:
        random.choice(expl_sounds).play()
        score += hit.radius
        new_rock()

    # 矩形碰撞判斷改圓形
    hits = pygame.sprite.spritecollide(player,rocks, True, pygame.sprite.collide_circle)
    for hit in hits:
        new_rock()
        player.health -= hit.radius
        if player.health <= 0:
            running = False

    # 畫面顯示
    screen.fill( BLACK )
    screen.blit(background_img,(0,0))
    all_sprites.draw(screen)
    draw_text(screen,str(int(score)), 18, WIDTH/2, 10)
    draw_health(screen, player.health,5 ,15)
    pygame.display.update()

pygame.quit()
```

## 遊戲安裝檔

[space war](https://drive.google.com/file/d/1FHv2R5S2MQbRsumSphIkZ8RCIOWiB1b5/view?usp=sharing)

## 參考資料

pygame 3小時製作一個遊戲
<https://youtu.be/61eX0bFAsYs?si=4MFWTXZ3jYy2RK_T>
Python 零基礎新手入門 \#10 Class (類別)
<https://youtu.be/AJfZvl9Hsn4?si=lH0eLgaxXvViw13R>
Pygame documentation
<https://www.pygame.org/docs/>