20252223 《Python程序设计》实验4报告
20252223 《Python程序设计》大实验报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2522
姓名： 冉云天
学号：20252223
实验教师：王志强
实验日期：2026年4月27日
必修/选修： 公选课
运行环境
python:Python 3.13.13
pygame:2.61
一、整体分析
1. 游戏核心玩法
Flappy Bird 的本质是一个 2D 物理 + 碰撞检测 + 得分机制的游戏，核心游戏逻辑如下：
（1）玩家控制一只鸟，
（2）鸟受重力影响不断下落，
（3）点击 / 按键让鸟向上飞
（4）屏幕不断向右移动，产生“向前飞行”的感觉
（5）随机生成上下管道
（6）鸟撞到地面、天花板或管道 → 游戏结束
（7）每穿过一组管道 → 得分 +1
二、模块拆分
必选模块：
（1）可以把整个游戏拆成 7 个核心模块：
（2）窗口管理
（3）鸟（玩家操控）
（4）管道（障碍物）
（5）地面
（6）背景
（7）碰撞检测系统
（8）得分系统
选择性增加模块：
（1）声音控制系统
（2）游戏结束ui系统
（3）特效系统(死亡特效)
（4）天气模拟系统（包括雾的模拟，闪电的模拟）
（5）进度条、按钮等ui
三、逐步设计思路
....整体执行流程（主循环的伪流程）
....text
....初始化 pygame
....创建窗口
....进入主循环：
.........处理事件
. .......如果游戏未开始：
.............显示开始画面
. .......如果游戏中：
.............更新鸟的速度和位置
. .......... 更新管道位置
....................检测碰撞
....................检测是否得分
....................绘制背景、管道、鸟、地面、分数
..............如果游戏结束：
...................显示 Game Over
....................等待重新开始
.............刷新屏幕
目标一：复刻经典游戏飞翔的小鸟《flappy bird》游戏（如图）
第一步：搭建游戏基础窗口
- 定义game类，在构造函数中初始化pygame模块，创建（800*600）窗口
- 搭建游戏循环，捕捉event事件，防止关不掉游戏窗口
- 设置帧率为60
- Main函数中将这个类实例化
运行结果
一个黑色窗口，由于没有填充任何颜色，默认黑色窗口。
第二步：绘制游戏基本元素
创建加载方法，导入背景图和地面图片（一定要加上.convert（）否则每一次格式转换会消耗大量内存）
游戏循环中调用flip方法，否则屏幕会根本不刷新（研究了好久，才发现要调用这玩意）
由于图片无法覆盖整个窗口，需要多个背景图片，于是创建了self.backgrounds,列表，用于存储每个背景的左上角坐标
用while循环将背景图片铺展开来
创建blit打印函数，专门用于绘制游戏画面
运行结果：
背景图成功铺展开来。
第三步：绘制游戏其他元素
整理代码，把背景图绘制放到一个专门的create_sprites函数中（严格来说，这些背景图不是精灵，后面改了过来）
用同样的方法绘制地面（tile）和小鸟（bird）
运行结果：
第四步：整理代码，让游戏动起来
为小鸟飞翔添加动画（一共就三帧，每帧画面出现五个游戏帧的时长），另外，游戏类添加一个self.cur_frame的属性，用于记录从游戏开始到现在一共进行了多少次循环。
由于此时对象过多（游戏，小鸟、地面、背景，以及后面加入的管道），所以单独开设三个文件（bird.py,tile.py,background.py）分别将三者搞成类，并统一添加blit打印方法，load加载图像方法以及arrange排布设置位置方法
Game.py整理后的代码
Tile.py(地面)整理后的代码
Background.py整理后的代码
Bird.py整理后的代码
一目了然，简洁美观，而且体现了python的封装性、多态性，暂时还没有继承
然后让游戏动起来，逻辑是：因为运动具有相对性，鸟往前面飞就相当于鸟不动，背景向后面移动。于是对每个background,tile对象创建move方法和self.speed属性。
另外，当背景图向后推倒屏幕左边之外时，将其循环利用，移到最右边的背景图的右边
Main函数也要相应地import每个文件，并将每个对象实例化，然后逐一调用load init move等方法
运行结果：（景物向后退去，鸟挥动翅膀）
第五步:实现小鸟的基本运动
为游戏添加重力，game类添加gravity 属性，为小鸟添加self.velocity_y, angle, rotate_speed属性。
根据重力加速度，每一帧游戏循环都把velocity_y增加，但是不超过13（防止速度太快）
根据当前角度，设置小鸟向下坠落时的角度，并更行angle。
绘制图形时，将当前小鸟的图像进行旋转操作，然后将新图片的中心点对齐小鸟的坐标。（如果不对齐坐标，那么图像的orgin会默认左上角而不是中心，旋转会很不自然。这是pygame很坑的一点，因为不可以手动设置orgin）
添加flap函数（强行将竖直速度设置为-15，用来模拟跳跃的效果），另外将坠落代码移到fall方法中，然后将fall 和 flap一并移入到move方法
Game类也需要修改，新增一个监听鼠标按下的事件，只要按下鼠标左键，调用flap方法。
另外把所有监听事件移入到check_event方法，然后在主循环中调用，这样可以保持游戏主循环简洁。
运行结果：现在小鸟可以下坠翻滚了，而且点击鼠标还可以跳跃
第六步：生成管道
添加管道（pipe）类，load,move之类的函数复用刚才的模块，重点讲一下管道的生成方法
设置set_pair函数，用于生成一对管道的信息（上一个，下一个，小鸟从中间缝隙（gap）飞过），其中使用到random模块，保证gap的高度每次不同，参数范围进行限制，防止gap生成到屏幕外边去了，upper_y是上管道的top值，lower_y是下管道的top值。
然后，在arrange方法中，调用四次set_pair（）传入x参数，这样，每次游戏开始时，会预先生成管道在屏幕右侧。同样的，每次管道出了屏幕，移到最右边循环利用，防止管道反复销毁、重建
另外，上管道和下管道公用一张图片，只不过下管道进行了上下翻转的图像处理。
运行结果：（管道每间隔444像素向左移动，游戏基本框架已经形成，但是缺少游戏失败的判断逻辑）
第七步：碰撞检测
给bird类添加碰撞检测函数，如果矩形发生重叠，就返回true
给game类添加游戏结束检测，如果小鸟和管道的矩形发生重叠，将游戏状态self.running设置为false.
另外小鸟碰撞后，游戏屏幕白色闪一下（用一个rgb(255,255,255)的矩形来模拟），如图update_white_flash函数
同时，将游戏画面copy一下，然后坐标加上随机值，用于模拟撞墙后的抖动效果，写入到screen_shake方法中
然后，在添加游戏失败后的结算ui
Move函数可以让结算画面跳出来更丝滑，blit打印游戏结束菜单
第八步：游戏逻辑完整实现
为了让游戏失败可以多次重开，需要每次重新开始时把所有部件复位。因此把每个对象都添加reinit方法，用于清除所有精灵。复原参数，位置，flag等等。篇幅限制，这里只给了main文件的reinit()代码
运行结果：每次游戏结束后，再次点击，即可重新开始游玩。
第九步：
添加Number.py，用于显示分数。这里需要用到pygame的container，把得分拆成一个个数字后，组合到container容器中，这样可以把多位数的每个数字看作一个整体，整体移动和打印可以防止数字错位偏移
添加开始界面的ui
至此，一个基本的flappybird游戏复刻已经完成。
目标二：游戏玩法创新
添加几个游戏功能（过程复杂，代码过长，代码都在仓库里面）。
1. 长按鼠标，小鸟可以进行后空翻操作，并且蓄力一次，然后按下空格键，加速（如图）
2.添加游戏音乐和音效（全都是网上其他游戏扒下的），可自主选择音量
2. 添加管道种类
（1） 上下移动型
（2） 左右跟随型
（3） 一面墙（需要飞到屏幕上面之外），增加难度
（4） 特别短的类型
根据难度选择不同，难度越高，加强版管道种类会增加。（如果游戏太难了，按下shift切入到英文输入法之后，按下o键可以开启无敌模式）
3. 添加各类游戏场景和特色
通过点击标签切换难度和场景
（1）夜晚（游戏重力、速度、帧率，会随机变化，而且可以触发进入恐怖隐藏关卡）
（2）雷雨天气（闪电自动追踪小鸟，可以劈死，小鸟需要空翻蓄力后按下space加速操作来躲避闪电。非闪电时刻，整个屏幕黑暗增加难度）
（3）雾天（对向会有雾气，视线受阻。另外，需要小鸟需要空翻后加速操作来摆脱后面雾气）
（5） 晴天（对向会有其他鸟，需要躲避）
(6)隐藏恐怖关卡，需要在夜晚模式掉进特定管道来触发进入。（也可以在英文输入法下，按下h键后，再按下k键自鲨后进入）
至此，完整的、玩法多样的、难度巨难、刺激版的游戏开发完成。
目标三：对游戏进行打包
对主文件进行打包
注意，必须修改游戏对依赖资源的路径修改，需要加入一下代码
import os
import sys
def resource_path(relative_path):
"""获取打包后的资源路径"""
if hasattr(sys, '_MEIPASS'):
return os.path.join(sys._MEIPASS, relative_path)
return os.path.join(os.path.abspath("."), relative_path)
运行结果：
打包成功。
在根目录下dist文件夹内找到相应exe文件
使用tortoisegit托管代码到码云：
目标四：将游戏部署到云服务器（用javascript语言更加方便）
1.开通云服务器
2.开放必要端口
3.通过ssh服务将代码转移到云服务器的usr/share/nginx/html文件夹
4.游戏通过网页进入
四、遇到的问题：
- 问题：一旦窗口放大，游戏会变得异常卡顿
解决方式：将每个pygame.load后面加上.convert()，可以防止每次转换格式消耗大量资源 - 问题：游戏每间隔一段时间就会卡一下
解决方式：import进来gc模块，定期地清除程序缓存，防止垃圾堆积过多 - 问题：游戏碰撞检测函数失灵
解决方式：Rect属性需要手动调整位置，用了graph模块画出碰撞箱后，要保证元素和碰撞箱位置一样 - 问题：游戏进行速度受到帧率的影响，运行时时快时慢，影响游戏体验
解决方式：引入delta，每次位移时，加上 *delta/16.66（delta为每两帧之间的时间差，16.66每一帧的时间） - 问题：背景图片覆盖了其他所有元素
解决方式：Pygame无法设定depth层级，需要精准设置不同元素的绘制顺序，调整blit的调用顺序，保证优先级高的元素在上面。 - 问题：解决方式游戏运行到后面卡死
精灵组的元素只是remove出精灵组，但是没有kill销毁，导致大量sprite积压，占用内存。所以要kill不要remove。 - 问题：游戏资源无法加载
解决方式：在调用不同的资源时，要切换不同的basic_path，而且最好使用相对路径，以免找不到资源
五、代码仓库：
python版游戏代码：https://gitee.com/rytll/flappy-bird-python
javascript版游戏代码：https://gitee.com/rytll/flappy-bird
javascript版游戏网址：besti-mc.xyz（备用服务器 http://123.249.38.56/ ）
javascript版的游戏介绍视频（游戏玩法基本与python版一致）: https://pan.baidu.com/s/1NgHQpl5kEHWDxIvg79TlpQ?pwd=2223 提取码: 2223
六、本实验感想：
这个游戏用的少量素材为网上爬取的，很多事经过漫长的ps修改（尤其是恐怖隐藏关卡的素材）得到的，所以做这个游戏还得会画画（后面我才意识到可以用ai 来做）。
这些代码的基础版本其实是在寒假完成的，为了这次作业做了很多功能的补充，并且重新把主要的逻辑框架重写了一遍。对pygame库的感想就是，pygame是在是太难用了。虽然我的游戏玩法丰富刺激，但是其实看起来很粗糙，比如难看的ui 动画，没有暂停功能，这完完全全就是Pygame支持的方法太少造成的。很多逻辑，比如tween的补间动画、元素绘制顺序、场景切换，都没有现成的方法，需要用其他框架（如phaser）五倍至十倍的工作量去完成，非常难做。另外，pygame的性能优化也是很差，动不动就卡，还需要手动清理垃圾，精灵一旦多起来，极其卡顿。而且没有办法将pygame项目部署到网页或者微信小程序上面，你唯一可以做的就是用pyinstaller打包成一个巨大的exe文件，传给别人用，所以Pygame完全就是为了教学而存在的，难以想象现实有谁会去用这个库。相比之下，javascript语言的phaser框架就会好太多，有现成的物理系统、粒子系统、补间动画、scene切换可以快速调用。而且从来也没有卡顿。
基于Pygame这么难用，我选择转向javascript的phaser框架，诞生了网页版游戏flappy bird 2.0，代码量有四千六百行，实现了更好的、更加丝滑、动画效果，也有了pygame难以实现暂停功能。其中大量素材经过ai绘制精美了许多，很多pygame无法实现的功能均可以在phaser上面实现。网址为besti-mc.xyz(如果服务器停摆，也可以访问我的码仓库下载源代码，需要用到的框架也包含在lib内，无需自己安装，入口文件为index.html，无敌模式依然为按下o键）。
课程知识点总结
0.gitee使用
1.初识python
（1）python的特点：高级的、解释性语言的、面向对象的、通用的、动态类型的
（2）python地位：tiboe排名
（3）应用：大模型、大数据
2.基本语法：
print imput（数字要int转换）
各种运算符
动态类型变量
保留字和标识符
注释、缩进
3.流程控制语句
if elif else 结构
for in :结构
while结构
pass continue break 使用
计算器设计实验
4.序列
列表、字典、元组、集合长什么样子
特性对比（有无顺序、可否更改）
访问、切片
列表推导式
5.函数
形参、实参是什么
函数如何创建调用
什么是局部变量、全局变量
6.字符串
如何切片、转化大小写、切割
正则表达式
7.面向对象
三要素：继承、多态、封装
创建类
将类的实例化
属性（共有、私有）
方法
book图书管理项目实践
8. 模块与异常处理
import使用
random模块 math等
解释if name==main的意思
try except finally 处理错误 raise抛出错误
断点调试程序
pyinstaller打包文件
9.文件与目录操作
open close
模式选择（r,w+,a之类)
file.write写入
os.path模块介绍
10.爬虫
urllib
request处理
header调用
urlpopen使用
read+decode
11.socket套接字
socket定义（ip+端口）
原理（服务器、客户端）
socket常用函数使用
与队友进行socket通话实验
浙公网安备 33010602011771号