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- 计算文件大致包含多少个单词
- 计算文件大致包含多少个单词
- 如果以前存储了用户名，就加载它
- 否则，就提示用户输入用户名并存储它
- 定义一个问题，并创建一个表示调查的AnonymousSurvey对象
- 显示问题并存储答案
- 显示调查结果
- 初始化游戏并创建一个屏幕对象
- 开始游戏的主循环
- 监视键盘和鼠标事件
- 让最近绘制的屏幕可见
- 设置背景色
- 开始游戏主循环.
- 监听键盘和鼠标事件
- 每次循环时都重绘屏幕
- 让最近绘制的屏幕可见
- 屏幕设置
- 初始化pygame、设置和屏幕对象
- 开始游戏主循环
- 每次循环时都重绘屏幕
- 让最近绘制的屏幕可见
- 加载飞船图像并获取其外接矩形
- 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
- 创建一艘飞船
- 开始游戏主循环
- 每次循环时都重绘屏幕
- 让最近绘制的屏幕可见
- 开始游戏主循环
- 让最近绘制的屏幕可见
- 每次循环时都重绘屏幕
- 让最近绘制的屏幕可见
- 开始游戏主循环
- 向右移动飞船
- 开始游戏主循环
- 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
- 开始游戏主循环
- 移动标志
- 飞船的设置
- 将每艘新飞船放在屏幕底部中央
- 在飞船的属性center中存储小数值
- 移动标志
- 更新飞船的center值，而不是rect
- 根据self.center更新rect对象
- 创建飞船
- 更新飞船的center值，而不是rect
- 子弹设置
- 在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
- 存储用小数表示的子弹位置
- 更新表示子弹位置的小数值
- 更新表示子弹的rect的位置
- 创建一艘飞船
- 创建一个用于存储子弹的编组
- 开始游戏主循环
- 创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
- 在飞船和外星人后面重绘所有子弹
- 开始游戏主循环
- 删除已消失的子弹
- 子弹设置
- 创建新子弹并将其加入到编组bullets中
- 更新子弹的位置
- 删除已消失的子弹
- 开始游戏主循环
- 创建新子弹，并将其加入到编组bullets中
- 加载外星人图像，并设置其rect属性
- 每个外星人最初都在屏幕左上角附近
- 存储外星人的准确位置
- 创建一个外星人
- 开始游戏主循环
- 在飞船和外星人后面重绘所有的子弹
- 让最近绘制的屏幕可见
- 创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组
- 创建外星人群
- 开始游戏主循环
- 让最近绘制的屏幕可见
First number: q
try-except-else 代码块的工作原理大致如下：Python尝试执行try 代码块中的代码；只有可能引发异常的代码才需要放在try 语句中。有时候，有一些仅在try 代码块成功
执行时才需要运行的代码；这些代码应放在else 代码块中。except 代码块告诉Python，如果它尝试运行try 代码块中的代码时引发了指定的异常，该怎么办。
通过预测可能发生错误的代码，可编写健壮的程序，它们即便面临无效数据或缺少资源，也能继续运行，从而能够抵御无意的用户错误和恶意的攻击。
10.3.5 处理FileNotFoundError 异常
使用文件时，一种常见的问题是找不到文件：你要查找的文件可能在其他地方、文件名可能不正确或者这个文件根本就不存在。对于所有这些情形，都可使用try-except 代码
块以直观的方式进行处理。
我们来尝试读取一个不存在的文件。下面的程序尝试读取文件alice.txt的内容，但我没有将这个文件存储在alice.py所在的目录中：
alice.py
filename = 'alice.txt'
with open(filename) as f_obj:
contents = f_obj.read()
Python无法读取不存在的文件，因此它引发一个异常：
Traceback (most recent call last):
File "alice.py", line 3, in <module>
with open(filename) as f_obj:
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'alice.txt'
在上述traceback中，最后一行报告了FileNotFoundError 异常，这是Python找不到要打开的文件时创建的异常。在这个示例中，这个错误是函数open() 导致的，因此要处理
这个错误，必须将try 语句放在包含open() 的代码行之前：
filename = 'alice.txt'
try:
with open(filename) as f_obj:
contents = f_obj.read()
except FileNotFoundError:
msg = "Sorry, the file " + filename + " does not exist."
print(msg)
在这个示例中，try 代码块引发FileNotFoundError 异常，因此Python找出与该错误匹配的except 代码块，并运行其中的代码。最终的结果是显示一条友好的错误消息，而
不是traceback：
Sorry, the file alice.txt does not exist.
如果文件不存在，这个程序什么都不做，因此错误处理代码的意义不大。下面来扩展这个示例，看看在你使用多个文件时，异常处理可提供什么样的帮助。
10.3.6 分析文本
你可以分析包含整本书的文本文件。很多经典文学作品都是以简单文本文件的方式提供的，因为它们不受版权限制。本节使用的文本来自项目Gutenberg（http://gutenberg.org/ ），
这个项目提供了一系列不受版权限制的文学作品，如果你要在编程项目中使用文学文本，这是一个很不错的资源。
下面来提取童话 Alice in Wonderland 的文本，并尝试计算它包含多少个单词。我们将使用方法split() ，它根据一个字符串创建一个单词列表。下面是对只包含童话名"Alice in Wonderland" 的字符串调用方法split() 的结果：
>>> title = "Alice in Wonderland"
>>> title.split()
['Alice', 'in', 'Wonderland']
方法split() 以空格为分隔符将字符串分拆成多个部分，并将这些部分都存储到一个列表中。结果是一个包含字符串中所有单词的列表，虽然有些单词可能包含标点。为计算
Alice in Wonderland 包含多少个单词，我们将对整篇小说调用split() ，再计算得到的列表包含多少个元素，从而确定整篇童话大致包含多少个单词：
filename = 'alice.txt'
try:
with open(filename) as f_obj:
contents = f_obj.read()
except FileNotFoundError:
msg = "Sorry, the file " + filename + " does not exist."
print(msg)
else:
计算文件大致包含多少个单词
❶ words = contents.split()
❷ num_words = len(words)
❸ print("The file " + filename + " has about " + str(num_words) + " words.") 我们把文件alice.txt移到了正确的目录中，让try 代码块能够成功地执行。在❶处，我们对变量contents （它现在是一个长长的字符串，包含童话 Alice in Wonderland 的全部文
本）调用方法split() ，以生成一个列表，其中包含这部童话中的所有单词。当我们使用len() 来确定这个列表的长度时，就知道了原始字符串大致包含多少个单词（见
❷）。在❸处，我们打印一条消息，指出文件包含多少个单词。这些代码都放在else 代码块中，因为仅当try 代码块成功执行时才执行它们。输出指出了文件alice.txt包含多少
个单词：
The file alice.txt has about 29461 words.
这个数字有点大，因为这里使用的文本文件包含出版商提供的额外信息，但与童话 Alice in Wonderland 的长度相当一致。
10.3.7 使用多个文件
下面多分析几本书。这样做之前，我们先将这个程序的大部分代码移到一个名为count_words() 的函数中，这样对多本书进行分析时将更容易：
word_count.py
def count_words(filename):
❶ """计算一个文件大致包含多少个单词"""
try:
with open(filename) as f_obj:
contents = f_obj.read()
except FileNotFoundError:
msg = "Sorry, the file " + filename + " does not exist."
print(msg)
else:
计算文件大致包含多少个单词
words = contents.split()
num_words = len(words)
print("The file " + filename + " has about " + str(num_words) +
" words.")
filename = 'alice.txt'
count_words(filename)
这些代码大都与原来一样，我们只是将它们移到了函数count_words() 中，并增加了缩进量。修改程序的同时更新注释是个不错的习惯，因此我们将注释改成了文档字符串，
并稍微调整了一下措辞（见❶）。
现在可以编写一个简单的循环，计算要分析的任何文本包含多少个单词了。为此，我们将要分析的文件的名称存储在一个列表中，然后对列表中的每个文件都调
用count_words() 。我们将尝试计算 Alice in Wonderland 、 Siddhartha 、 Moby Dick 和 Little Women 分别包含多少个单词，它们都不受版权限制。我故意没有将siddhartha.txt放到
word_count.py所在的目录中，让你能够看到这个程序在文件不存在时处理得有多出色：
def count_words(filename):
—snip—
filenames = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 'moby_dick.txt', 'little_women.txt']
for filename in filenames:
count_words(filename)
文件siddhartha.txt不存在，但这丝毫不影响这个程序处理其他文件：
The file alice.txt has about 29461 words.
Sorry, the file siddhartha.txt does not exist.
The file moby_dick.txt has about 215136 words.
The file little_women.txt has about 189079 words.
在这个示例中，使用try-except 代码块提供了两个重要的优点：避免让用户看到traceback；让程序能够继续分析能够找到的其他文件。如果不捕获因找不到siddhartha.txt而引发
的FileNotFoundError 异常，用户将看到完整的traceback，而程序将在尝试分析 Siddhartha 后停止运行——根本不分析 Moby Dick 和 Little Women 。
10.3.8 失败时一声不吭
在前一个示例中，我们告诉用户有一个文件找不到。但并非每次捕获到异常时都需要告诉用户，有时候你希望程序在发生异常时一声不吭，就像什么都没有发生一样继续运行。
要让程序在失败时一声不吭，可像通常那样编写try 代码块，但在except 代码块中明确地告诉Python什么都不要做。Python有一个pass 语句，可在代码块中使用它来让Python 什么都不要做：
def count_words(filename):
"""计算一个文件大致包含多少个单词"""
try:
—snip—
except FileNotFoundError:
❶ pass
else:
—snip—
filenames = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 'moby_dick.txt', 'little_women.txt']
for filename in filenames:
count_words(filename)
相比于前一个程序，这个程序唯一不同的地方是❶处的pass 语句。现在，出现FileNotFoundError 异常时，将执行except 代码块中的代码，但什么都不会发生。这种错误
发生时，不会出现traceback，也没有任何输出。用户将看到存在的每个文件包含多少个单词，但没有任何迹象表明有一个文件未找到：
The file alice.txt has about 29461 words.
The file moby_dick.txt has about 215136 words.
The file little_women.txt has about 189079 words.
pass 语句还充当了占位符，它提醒你在程序的某个地方什么都没有做，并且以后也许要在这里做些什么。例如，在这个程序中，我们可能决定将找不到的文件的名称写入到文
件missing_files.txt中。用户看不到这个文件，但我们可以读取这个文件，进而处理所有文件找不到的问题。
10.3.9 决定报告哪些错误
在什么情况下该向用户报告错误？在什么情况下又应该在失败时一声不吭呢？如果用户知道要分析哪些文件，他们可能希望在有文件没有分析时出现一条消息，将其中的原因告
诉他们。如果用户只想看到结果，而并不知道要分析哪些文件，可能就无需在有些文件不存在时告知他们。向用户显示他不想看到的信息可能会降低程序的可用性。Python的错误
处理结构让你能够细致地控制与用户分享错误信息的程度，要分享多少信息由你决定。
编写得很好且经过详尽测试的代码不容易出现内部错误，如语法或逻辑错误，但只要程序依赖于外部因素，如用户输入、存在指定的文件、有网络链接，就有可能出现异常。凭
借经验可判断该在程序的什么地方包含异常处理块，以及出现错误时该向用户提供多少相关的信息。
动手试一试
10-6 加法运算 ：提示用户提供数值输入时，常出现的一个问题是，用户提供的是文本而不是数字。在这种情况下，当你尝试将输入转换为整数时，将引
发TypeError 异常。编写一个程序，提示用户输入两个数字，再将它们相加并打印结果。在用户输入的任何一个值不是数字时都捕获TypeError 异常，并打印一
条友好的错误消息。对你编写的程序进行测试：先输入两个数字，再输入一些文本而不是数字。
10-7 加法计算器 ：将你为完成练习10-6而编写的代码放在一个while 循环中，让用户犯错（输入的是文本而不是数字）后能够继续输入数字。
10-8 猫和狗 ：创建两个文件cats.txt和dogs.txt，在第一个文件中至少存储三只猫的名字，在第二个文件中至少存储三条狗的名字。编写一个程序，尝试读取这些文件，
并将其内容打印到屏幕上。将这些代码放在一个try-except 代码块中，以便在文件不存在时捕获FileNotFound 错误，并打印一条友好的消息。将其中一个文件
移到另一个地方，并确认except 代码块中的代码将正确地执行。
10-9 沉默的猫和狗 ：修改你在练习10-8中编写的except 代码块，让程序在文件不存在时一言不发。
10-10 常见单词 ：访问项目Gutenberg（http://gutenberg.org/ ），并找一些你想分析的图书。下载这些作品的文本文件或将浏览器中的原始文本复制到文本文件中。
你可以使用方法count() 来确定特定的单词或短语在字符串中出现了多少次。例如，下面的代码计算'row' 在一个字符串中出现了多少次：
>>> line = "Row, row, row your boat"
>>> line.count('row')
2
>>> line.lower().count('row')
3
请注意，通过使用lower() 将字符串转换为小写，可捕捉要查找的单词出现的所有次数，而不管其大小写格式如何。
编写一个程序，它读取你在项目Gutenberg中获取的文件，并计算单词'the' 在每个文件中分别出现了多少次。
10.4 存储数据
很多程序都要求用户输入某种信息，如让用户存储游戏首选项或提供要可视化的数据。不管专注的是什么，程序都把用户提供的信息存储在列表和字典等数据结构中。用户关闭
程序时，你几乎总是要保存他们提供的信息；一种简单的方式是使用模块json 来存储数据。
模块json 让你能够将简单的Python数据结构转储到文件中，并在程序再次运行时加载该文件中的数据。你还可以使用json 在Python程序之间分享数据。更重要的是，JSON数据
格式并非Python专用的，这让你能够将以JSON格式存储的数据与使用其他编程语言的人分享。这是一种轻便格式，很有用，也易于学习。
注意 JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是为JavaScript开发的，但随后成了一种常见格式，被包括Python在内的众多语言采用。
10.4.1 使用json.dump() 和json.load() 我们来编写一个存储一组数字的简短程序，再编写一个将这些数字读取到内存中的程序。第一个程序将使用json.dump() 来存储这组数字，而第二个程序将使
用json.load() 。
函数json.dump() 接受两个实参：要存储的数据以及可用于存储数据的文件对象。下面演示了如何使用json.dump() 来存储数字列表：
number_writer.py
import json
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
❶ filename = 'numbers.json'
❷ with open(filename, 'w') as f_obj:
❸ json.dump(numbers, f_obj)
我们先导入模块json ，再创建一个数字列表。在❶处，我们指定了要将该数字列表存储到其中的文件的名称。通常使用文件扩展名.json来指出文件存储的数据为JSON格式。接
下来，我们以写入模式打开这个文件，让json 能够将数据写入其中（见❷）。在❸处，我们使用函数json.dump() 将数字列表存储到文件numbers.json中。
这个程序没有输出，但我们可以打开文件numbers.json，看看其内容。数据的存储格式与Python中一样：
[2, 3, 5, 7, 11, 13]
下面再编写一个程序，使用json.load() 将这个列表读取到内存中：
number_reader.py
import json
❶ filename = 'numbers.json'
❷ with open(filename) as f_obj:
❸ numbers = json.load(f_obj)
print(numbers)
在❶处，我们确保读取的是前面写入的文件。这次我们以读取方式打开这个文件，因为Python只需读取这个文件（见❷）。在❸处，我们使用函数json.load() 加载存储在
numbers.json中的信息，并将其存储到变量numbers 中。最后，我们打印恢复的数字列表，看看它是否与number_writer.py中创建的数字列表相同：
[2, 3, 5, 7, 11, 13]
这是一种在程序之间共享数据的简单方式。
10.4.2 保存和读取用户生成的数据
对于用户生成的数据，使用json 保存它们大有裨益，因为如果不以某种方式进行存储，等程序停止运行时用户的信息将丢失。下面来看一个这样的例子：用户首次运行程序时
被提示输入自己的名字，这样再次运行程序时就记住他了。
我们先来存储用户的名字：
remember_me.py
import json
❶ username = input("What is your name? ")
filename = 'username.json'
with open(filename, 'w') as f_obj:
❷ json.dump(username, f_obj)
❸ print("We'll remember you when you come back, " + username + "!") 在❶处，我们提示输入用户名，并将其存储在一个变量中。接下来，我们调用json.dump() ，并将用户名和一个文件对象传递给它，从而将用户名存储到文件中（见❷）。然
后，我们打印一条消息，指出我们存储了他输入的信息（见❸）：
What is your name? Eric
We'll remember you when you come back, Eric!
现在再编写一个程序，向其名字被存储的用户发出问候：
greet_user.py
import json
filename = 'username.json'
with open(filename) as f_obj:
❶ username = json.load(f_obj)
❷ print("Welcome back, " + username + "!")
在❶处，我们使用json.load() 将存储在username.json中的信息读取到变量username 中。恢复用户名后，我们就可以欢迎用户回来了（见❷）：
Welcome back, Eric!
我们需要将这两个程序合并到一个程序（remember_me.py）中。这个程序运行时，我们将尝试从文件username.json中获取用户名，因此我们首先编写一个尝试恢复用户名的try 代
码块。如果这个文件不存在，我们就在except 代码块中提示用户输入用户名，并将其存储在username.json中，以便程序再次运行时能够获取它：
remember_me.py
import json
如果以前存储了用户名，就加载它
否则，就提示用户输入用户名并存储它
filename = 'username.json'
try:
❶ with open(filename) as f_obj:
❷ username = json.load(f_obj)
❸ except FileNotFoundError:
❹ username = input("What is your name? ")
❺ with open(filename, 'w') as f_obj:
json.dump(username, f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:
print("Welcome back, " + username + "!")
这里没有任何新代码，只是将前两个示例的代码合并到了一个程序中。在❶处，我们尝试打开文件username.json。如果这个文件存在，就将其中的用户名读取到内存中（见❷），
再执行else 代码块，即打印一条欢迎用户回来的消息。用户首次运行这个程序时，文件username.json不存在，将引发FileNotFoundError 异常（见❸），因此Python将执
行except 代码块：提示用户输入其用户名（见❹），再使用json.dump() 存储该用户名，并打印一句问候语（见❺）。
无论执行的是except 代码块还是else 代码块，都将显示用户名和合适的问候语。如果这个程序是首次运行，输出将如下：
What is your name? Eric
We'll remember you when you come back, Eric!
否则，输出将如下：
Welcome back, Eric!
这是程序之前至少运行了一次时的输出。
10.4.3 重构
你经常会遇到这样的情况：代码能够正确地运行，但可做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数。这样的过程被称为重构 。重构让代码更清晰、更易于理
解、更容易扩展。
要重构remember_me.py，可将其大部分逻辑放到一个或多个函数中。remember_me.py的重点是问候用户，因此我们将其所有代码都放到一个名为greet_user() 的函数中：
remember_me.py
import json
def greet_user():
❶ """问候用户，并指出其名字"""
filename = 'username.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
username = input("What is your name? ")
with open(filename, 'w') as f_obj:
json.dump(username, f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:
print("Welcome back, " + username + "!")
greet_user()
考虑到现在使用了一个函数，我们删除了注释，转而使用一个文档字符串来指出程序是做什么的（见❶）。这个程序更清晰些，但函数greet_user() 所做的不仅仅是问候用
户，还在存储了用户名时获取它，而在没有存储用户名时提示用户输入一个。
下面来重构greet_user() ，让它不执行这么多任务。为此，我们首先将获取存储的用户名的代码移到另一个函数中：
import json
def get_stored_username():
❶ """如果存储了用户名，就获取它"""
filename = 'username.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
❷ return None
else:
return username
def greet_user():
"""问候用户，并指出其名字"""
username = get_stored_username()
❸ if username:
print("Welcome back, " + username + "!")
else:
username = input("What is your name? ")
filename = 'username.json'
with open(filename, 'w') as f_obj:
json.dump(username, f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
greet_user()
新增的函数get_stored_username() 目标明确，❶处的文档字符串指出了这一点。如果存储了用户名，这个函数就获取并返回它；如果文件username.json不存在，这个函数
就返回None （见❷）。这是一种不错的做法：函数要么返回预期的值，要么返回None ；这让我们能够使用函数的返回值做简单测试。在❸处，如果成功地获取了用户名，就打
印一条欢迎用户回来的消息，否则就提示用户输入用户名。
我们还需将greet_user() 中的另一个代码块提取出来：将没有存储用户名时提示用户输入的代码放在一个独立的函数中：
import json
def get_stored_username():
"""如果存储了用户名，就获取它"""
—snip—
def get_new_username():
"""提示用户输入用户名"""
username = input("What is your name? ")
filename = 'username.json'
with open(filename, 'w') as f_obj:
json.dump(username, f_obj)
return username
def greet_user():
"""问候用户，并指出其名字"""
username = get_stored_username()
if username:
print("Welcome back, " + username + "!")
else:
username = get_new_username()
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
greet_user()
在remember_me.py的这个最终版本中，每个函数都执行单一而清晰的任务。我们调用greet_user() ，它打印一条合适的消息：要么欢迎老用户回来，要么问候新用户。为此，
它首先调用get_stored_username() ，这个函数只负责获取存储的用户名（如果存储了的话），再在必要时调用get_new_username() ，这个函数只负责获取并存储新
用户的用户名。要编写出清晰而易于维护和扩展的代码，这种划分工作必不可少。
动手试一试
10-11 喜欢的数字 ：编写一个程序，提示用户输入他喜欢的数字，并使用json.dump() 将这个数字存储到文件中。再编写一个程序，从文件中读取这个值，并打印
消息“I know your favorite number! It's _.”。
10-12 记住喜欢的数字 ：将练习10-11中的两个程序合而为一。如果存储了用户喜欢的数字，就向用户显示它，否则提示用户输入他喜欢的数字并将其存储到文件中。
运行这个程序两次，看看它是否像预期的那样工作。
10-13 验证用户 ：最后一个remember_me.py版本假设用户要么已输入其用户名，要么是首次运行该程序。我们应修改这个程序，以应对这样的情形：当前和最后一次
运行该程序的用户并非同一个人。
为此，在greet_user() 中打印欢迎用户回来的消息前，先询问他用户名是否是对的。如果不对，就调用get_new_username() 让用户输入正确的用户名。
10.5 小结
在本章中，你学习了：如何使用文件；如何一次性读取整个文件，以及如何以每次一行的方式读取文件的内容；如何写入文件，以及如何将文本附加到文件末尾；什么是异常以
及如何处理程序可能引发的异常；如何存储Python数据结构，以保存用户提供的信息，避免用户每次运行程序时都需要重新提供。
在第11章中，你将学习高效的代码测试方式，这可帮助你确定代码正确无误，以及发现扩展现有程序时可能引入的bug。
第 11 章 测试代码
编写函数或类时，还可为其编写测试。通过测试，可确定代码面对各种输入都能够按要求的那样工作。测试让你信心满满，深信即便有更多的人使用你的程序，它也
能正确地工作。在程序中添加新代码时，你也可以对其进行测试，确认它们不会破坏程序既有的行为。程序员都会犯错，因此每个程序员都必须经常测试其代码，在
用户发现问题前找出它们。
在本章中，你将学习如何使用Python模块unittest 中的工具来测试代码。你将学习编写测试用例，核实一系列输入都将得到预期的输出。你将看到测试通过了是什
么样子，测试未通过又是什么样子，还将知道测试未通过如何有助于改进代码。你将学习如何测试函数和类，并将知道该为项目编写多少个测试。
11.1 测试函数
要学习测试，得有要测试的代码。下面是一个简单的函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：
name_function.py
def get_formatted_name(first, last):
"""Generate a neatly formatted full name."""
full_name = first + ' ' + last
return full_name.title()
函数get_formatted_name() 将名和姓合并成姓名，在名和姓之间加上一个空格，并将它们的首字母都大写，再返回结果。为核实get_formatted_name() 像期望的那样
工作，我们来编写一个使用这个函数的程序。程序names.py让用户输入名和姓，并显示整洁的全名：
names.py
from name_function import get_formatted_name
print("Enter 'q' at any time to quit.")
while True:
first = input("\nPlease give me a first name: ")
if first == 'q':
break
last = input("Please give me a last name: ")
if last == 'q':
break
formatted_name = get_formatted_name(first, last)
print("\tNeatly formatted name: " + formatted_name + '.')
这个程序从name_function.py中导入get_formatted_name() 。用户可输入一系列的名和姓，并看到格式整洁的全名：
Enter 'q' at any time to quit.
Please give me a first name: janis
Please give me a last name: joplin
Neatly formatted name: Janis Joplin.
Please give me a first name: bob
Please give me a last name: dylan
Neatly formatted name: Bob Dylan.
Please give me a first name: q 从上述输出可知，合并得到的姓名正确无误。现在假设我们要修改get_formatted_name() ，使其还能够处理中间名。这样做时，我们要确保不破坏这个函数处理只有名和
姓的姓名的方式。为此，我们可以在每次修改get_formatted_name() 后都进行测试：运行程序names.py，并输入像Janis Joplin 这样的姓名，但这太烦琐了。所幸
Python提供了一种自动测试函数输出的高效方式。倘若我们对get_formatted_name() 进行自动测试，就能始终信心满满，确信给这个函数提供我们测试过的姓名时，它都能
正确地工作。
11.1.1 单元测试和测试用例
Python标准库中的模块unittest 提供了代码测试工具。单元测试 用于核实函数的某个方面没有问题；测试用例 是一组单元测试，这些单元测试一起核实函数在各种情形下的
行为都符合要求。良好的测试用例考虑到了函数可能收到的各种输入，包含针对所有这些情形的测试。全覆盖式测试 用例包含一整套单元测试，涵盖了各种可能的函数使用方
式。对于大型项目，要实现全覆盖可能很难。通常，最初只要针对代码的重要行为编写测试即可，等项目被广泛使用时再考虑全覆盖。
11.1.2 可通过的测试
创建测试用例的语法需要一段时间才能习惯，但测试用例创建后，再添加针对函数的单元测试就很简单了。要为函数编写测试用例，可先导入模块unittest 以及要测试的函
数，再创建一个继承unittest.TestCase 的类，并编写一系列方法对函数行为的不同方面进行测试。
下面是一个只包含一个方法的测试用例，它检查函数get_formatted_name() 在给定名和姓时能否正确地工作：
test_name_function.py
import unittest
from name_function import get_formatted_name
❶ class NamesTestCase(unittest.TestCase):
"""测试name_function.py"""
def test_first_last_name(self):
"""能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""
❷ formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
❸ self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
unittest.main()
首先，我们导入了模块unittest 和要测试的函数get_formatted_name() 。在❶处，我们创建了一个名为NamesTestCase 的类，用于包含一系列针
对get_formatted_name() 的单元测试。你可随便给这个类命名，但最好让它看起来与要测试的函数相关，并包含字样Test。这个类必须继承unittest.TestCase 类，这
样Python才知道如何运行你编写的测试。
NamesTestCase 只包含一个方法，用于测试get_formatted_name() 的一个方面。我们将这个方法命名为test_first_last_name() ，因为我们要核实的是只有名和
姓的姓名能否被正确地格式化。我们运行test name_function.py 时，所有以 test 打头的方法都将自动运行。在这个方法中，我们调用了要测试的函数，并存储了要测试的返回值。
在这个示例中，我们使用实参'janis' 和'joplin' 调用get_formatted_name() ，并将结果存储到变量formatted_name 中（见❷）。
在❸处，我们使用了unittest 类最有用的功能之一：一个断言 方法。断言方法用来核实得到的结果是否与期望的结果一致。在这里，我们知道get_formatted_name() 应
返回这样的姓名，即名和姓的首字母为大写，且它们之间有一个空格，因此我们期望formatted_name 的值为Janis Joplin 。为检查是否确实如此，我们调用unittest 的方法assertEqual() ，并向它传递formatted_name 和'Janis Joplin' 。代码行self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin') 的意思是
说：“将formatted_name 的值同字符串'Janis Joplin' 进行比较，如果它们相等，就万事大吉，如果它们不相等，跟我说一声！”
代码行unittest.main() 让Python运行这个文件中的测试。运行test_name_function.py时，得到的输出如下：
.
Ran 1 test in 0.000s
OK
第1行的句点表明有一个测试通过了。接下来的一行指出Python运行了一个测试，消耗的时间不到0.001秒。最后的OK 表明该测试用例中的所有单元测试都通过了。
上述输出表明，给定包含名和姓的姓名时，函数get_formatted_name() 总是能正确地处理。修改get_formatted_name() 后，可再次运行这个测试用例。如果它通过
了，我们就知道在给定Janis Joplin 这样的姓名时，这个函数依然能够正确地处理。
11.1.3 不能通过的测试
测试未通过时结果是什么样的呢？我们来修改get_formatted_name() ，使其能够处理中间名，但这样做时，故意让这个函数无法正确地处理像Janis Joplin这样只有名和姓的
姓名。
下面是函数get_formatted_name() 的新版本，它要求通过一个实参指定中间名：
name_function.py
def get_formatted_name(first, middle, last):
"""生成整洁的姓名"""
full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last
return full_name.title()
这个版本应该能够正确地处理包含中间名的姓名，但对其进行测试时，我们发现它再也不能正确地处理只有名和姓的姓名。这次运行程序test_name_function.py时，输出如下：
❶ E
======================================================================
❷ ERROR: testfirstlast_name (__main.NamesTestCase)
❸ Traceback (most recent call last):
File "test_name_function.py", line 8, in test_first_last_name
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
TypeError: get_formatted_name() missing 1 required positional argument: 'last'
❹ Ran 1 test in 0.000s
❺ FAILED (errors=1) 其中包含的信息很多，因为测试未通过时，需要让你知道的事情可能有很多。第1行输出只有一个字母E （见❶），它指出测试用例中有一个单元测试导致了错误。接下来，我们
看到NamesTestCase 中的test_first_last_name() 导致了错误（见❷）。测试用例包含众多单元测试时，知道哪个测试未通过至关重要。在❸处，我们看到了一个标准
的traceback，它指出函数调用get_formatted_name('janis', 'joplin') 有问题，因为它缺少一个必不可少的位置实参。
我们还看到运行了一个单元测试（见❹）。最后，还看到了一条消息，它指出整个测试用例都未通过，因为运行该测试用例时发生了一个错误（见❺）。这条消息位于输出末
尾，让你一眼就能看到——你可不希望为获悉有多少测试未通过而翻阅长长的输出。
11.1.4 测试未通过时怎么办
测试未通过时怎么办呢？如果你检查的条件没错，测试通过了意味着函数的行为是对的，而测试未通过意味着你编写的新代码有错。因此，测试未通过时，不要修改测试，而应
修复导致测试不能通过的代码：检查刚对函数所做的修改，找出导致函数行为不符合预期的修改。
在这个示例中，get_formatted_name() 以前只需要两个实参——名和姓，但现在它要求提供名、中间名和姓。新增的中间名参数是必不可少的，这导
致get_formatted_name() 的行为不符合预期。就这里而言，最佳的选择是让中间名变为可选的。这样做后，使用类似于Janis Joplin的姓名进行测试时，测试就会通过了，同
时这个函数还能接受中间名。下面来修改get_formatted_name() ，将中间名设置为可选的，然后再次运行这个测试用例。如果通过了，我们接着确认这个函数能够妥善地
处理中间名。
要将中间名设置为可选的，可在函数定义中将形参middle 移到形参列表末尾，并将其默认值指定为一个空字符串。我们还要添加一个if 测试，以便根据是否提供了中间名相应
地创建姓名：
name_function.py
def get_formatted_name(first, last, middle=''):
"""生成整洁的姓名"""
if middle:
full_name = first + ' ' + middle + ' ' + last
else:
full_name = first + ' ' + last
return full_name.title()
在get_formatted_name() 的这个新版本中，中间名是可选的。如果向这个函数传递了中间名（if middle: ），姓名将包含名、中间名和姓，否则姓名将只包含名和姓。
现在，对于两种不同的姓名，这个函数都应该能够正确地处理。为确定这个函数依然能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名，我们再次运行test_name_function.py：
.
Ran 1 test in 0.000s
OK
现在，测试用例通过了。太好了，这意味着这个函数又能正确地处理像Janis Joplin这样的姓名了，而且我们无需手工测试这个函数。这个函数很容易就修复了，因为未通过的测试
让我们得知新代码破坏了函数原来的行为。
11.1.5 添加新测试
确定get_formatted_name() 又能正确地处理简单的姓名后，我们再编写一个测试，用于测试包含中间名的姓名。为此，我们在NamesTestCase 类中再添加一个方法：
import unittest
from name_function import get_formatted_name
class NamesTestCase(unittest.TestCase):
"""测试name_function.py """
def test_first_last_name(self):
"""能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？"""
formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
def test_first_last_middle_name(self):
"""能够正确地处理像Wolfgang Amadeus Mozart这样的姓名吗？"""
❶ formatted_name = get_formatted_name(
'wolfgang', 'mozart', 'amadeus')
self.assertEqual(formatted_name, 'Wolfgang Amadeus Mozart')
unittest.main()
我们将这个方法命名为testfirst_last_middle_name() 。方法名必须以test打头，这样它才会在我们运行test_name_function.py时自动运行。这个方法名清楚地指出了它测
试的是get_formatted_name() 的哪个行为，这样，如果该测试未通过，我们就会马上知道受影响的是哪种类型的姓名。在TestCase 类中使用很长的方法名是可以的；这
些方法的名称必须是描述性的，这才能让你明白测试未通过时的输出；这些方法由Python自动调用，你根本不用编写调用它们的代码。
为测试函数get_formatted_name() ，我们使用名、姓和中间名调用它（见❶），再使用assertEqual() 检查返回的姓名是否与预期的姓名（名、中间名和姓）一致。我
们再次运行test_name_function.py时，两个测试都通过了：
..
Ran 2 tests in 0.000s
OK
太好了！现在我们知道，这个函数又能正确地处理像Janis Joplin这样的姓名了，我们还深信它也能够正确地处理像Wolfgang Amadeus Mozart这样的姓名。
动手试一试
11-1 城市和国家 ：编写一个函数，它接受两个形参：一个城市名和一个国家名。这个函数返回一个格式为City, Country 的字符串，如Santiago, Chile 。将
这个函数存储在一个名为city_functions.py的模块中。
创建一个名为test_cities.py的程序，对刚编写的函数进行测试（别忘了，你需要导入模块unittest 以及要测试的函数）。编写一个名为test_city_country() 的
方法，核实使用类似于'santiago' 和'chile' 这样的值来调用前述函数时，得到的字符串是正确的。运行test_cities.py ，确认测
试test_city_country() 通过了。
11-2 人口数量 ：修改前面的函数，使其包含第三个必不可少的形参population ，并返回一个格式为City, Country - population xxx 的字符串，
如Santiago, Chile - population 5000000 。运行test_cities.py，确认测试test_city_country() 未通过。
修改上述函数，将形参population 设置为可选的。再次运行test_cities.py，确认测试test_city_country() 又通过了。
再编写一个名为test_city_country_population() 的测试，核实可以使用类似于'santiago' 、'chile' 和'population=5000000' 这样的值来调用
这个函数。再次运行test_cities.py，确认测试test_city_country_population() 通过了。
11.2 测试类
在本章前半部分，你编写了针对单个函数的测试，下面来编写针对类的测试。很多程序中都会用到类，因此能够证明你的类能够正确地工作会大有裨益。如果针对类的测试通过
了，你就能确信对类所做的改进没有意外地破坏其原有的行为。
11.2.1 各种断言方法
Python在unittest.TestCase 类中提供了很多断言方法。前面说过，断言方法检查你认为应该满足的条件是否确实满足。如果该条件确实满足，你对程序行为的假设就得到了
确认，你就可以确信其中没有错误。如果你认为应该满足的条件实际上并不满足，Python将引发异常。
表11-1描述了6个常用的断言方法。使用这些方法可核实返回的值等于或不等于预期的值、返回的值为True 或False 、返回的值在列表中或不在列表中。你只能在继
承unittest.TestCase 的类中使用这些方法，下面来看看如何在测试类时使用其中的一个。
表11-1 unittest Module 中的断言方法
方法
用途
assertEqual(a, b)
核实a == b
assertNotEqual(a, b)
核实a != b
assertTrue(x)
核实x 为True
assertFalse(x)
核实x 为False
assertIn( item , list ) 核实 item 在 list 中
assertNotIn( item , list ) 核实 item 不在 list 中
11.2.2 一个要测试的类
类的测试与函数的测试相似——你所做的大部分工作都是测试类中方法的行为，但存在一些不同之处，下面来编写一个类进行测试。来看一个帮助管理匿名调查的类：
survey.py
class AnonymousSurvey():
"""收集匿名调查问卷的答案"""
❶ def init(self, question):
"""存储一个问题，并为存储答案做准备"""
self.question = question
self.responses = []
❷ def show_question(self):
"""显示调查问卷"""
print(question)
❸ def store_response(self, new_response):
"""存储单份调查答卷"""
self.responses.append(new_response)
❹ def show_results(self):
"""显示收集到的所有答卷"""
print("Survey results:")
for response in responses:
print('- ' + response)
这个类首先存储了一个你指定的调查问题（见❶），并创建了一个空列表，用于存储答案。这个类包含打印调查问题的方法（见❷）、在答案列表中添加新答案的方法（见❸）
以及将存储在列表中的答案都打印出来的方法（见❹）。要创建这个类的实例，只需提供一个问题即可。有了表示调查的实例后，就可使用show_question() 来显示其中的问
题，可使用store_response() 来存储答案，并使用show_results() 来显示调查结果。
为证明AnonymousSurvey 类能够正确地工作，我们来编写一个使用它的程序：
language_survey.py
from survey import AnonymousSurvey
定义一个问题，并创建一个表示调查的AnonymousSurvey对象
question = "What language did you first learn to speak?"
my_survey = AnonymousSurvey(question)
显示问题并存储答案
my_survey.show_question()
print("Enter 'q' at any time to quit.\n")
while True:
response = input("Language: ")
if response == 'q':
break
my_survey.store_response(response)
显示调查结果
print("\nThank you to everyone who participated in the survey!")
my_survey.show_results()
这个程序定义了一个问题（"What language did you first learn to speak? " ），并使用这个问题创建了一个AnonymousSurvey 对象。接下来，这个程序调
用show_question() 来显示问题，并提示用户输入答案。收到每个答案的同时将其存储起来。用户输入所有答案（输入q 要求退出）后，调用show_results() 来打印调查
结果：
What language did you first learn to speak?
Enter 'q' at any time to quit.
Language: English
Language: Spanish
Language: English
Language: Mandarin
Language: q
Thank you to everyone who participated in the survey!
Survey results:
English
Spanish
English
Mandarin
AnonymousSurvey 类可用于进行简单的匿名调查。假设我们将它放在了模块survey 中，并想进行改进：让每位用户都可输入多个答案；编写一个方法，它只列出不同的答
案，并指出每个答案出现了多少次；再编写一个类，用于管理非匿名调查。
进行上述修改存在风险，可能会影响AnonymousSurvey 类的当前行为。例如，允许每位用户输入多个答案时，可能不小心修改了处理单个答案的方式。要确认在开发这个模块
时没有破坏既有行为，可以编写针对这个类的测试。
11.2.3 测试AnonymousSurvey 类
下面来编写一个测试，对AnonymousSurvey 类的行为的一个方面进行验证：如果用户面对调查问题时只提供了一个答案，这个答案也能被妥善地存储。为此，我们将在这个答
案被存储后，使用方法assertIn() 来核实它包含在答案列表中：
test_survey.py
import unittest
from survey import AnonymousSurvey
❶ class TestAnonmyousSurvey(unittest.TestCase):
"""针对AnonymousSurvey类的测试"""
❷ def test_store_single_response(self):
"""测试单个答案会被妥善地存储"""
question = "What language did you first learn to speak?"
❸ my_survey = AnonymousSurvey(question)
my_survey.store_response('English')
❹ self.assertIn('English', my_survey.responses)
unittest.main()
我们首先导入了模块unittest 以及要测试的类AnonymousSurvey 。我们将测试用例命名为TestAnonymousSurvey ，它也继承了unittest.TestCase （见❶）。第
一个测试方法验证调查问题的单个答案被存储后，会包含在调查结果列表中。对于这个方法，一个不错的描述性名称是test_store_single_response() （见❷）。如果
这个测试未通过，我们就能通过输出中的方法名得知，在存储单个调查答案方面存在问题。
要测试类的行为，需要创建其实例。在❸处，我们使用问题"What language did you first learn to speak?" 创建了一个名为my_survey 的实例，然后使用方
法store_response() 存储了单个答案English 。接下来，我们检查English 是否包含在列表my_survey.responses 中，以核实这个答案是否被妥善地存储了（见
❹）。
当我们运行test_survey.py时，测试通过了：
.
Ran 1 test in 0.001s
OK
这很好，但只能收集一个答案的调查用途不大。下面来核实用户提供三个答案时，它们也将被妥善地存储。为此，我们在TestAnonymousSurvey 中再添加一个方法：
import unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
"""针对AnonymousSurvey类的测试"""
def test_store_single_response(self):
"""测试单个答案会被妥善地存储"""
—snip—
def test_store_three_responses(self):
"""测试三个答案会被妥善地存储"""
question = "What language did you first learn to speak?"
my_survey = AnonymousSurvey(question)
❶ responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']
for response in responses:
my_survey.store_response(response)
❷ for response in responses:
self.assertIn(response, my_survey.responses)
unittest.main()
我们将这个方法命名为test_store_three_responses() ，并像test_store_single_response() 一样，在其中创建一个调查对象。我们定义了一个包含三个不同答
案的列表（见❶），再对其中每个答案都调用store_response() 。存储这些答案后，我们使用一个循环来确认每个答案都包含在my_survey.responses 中（见❷）。
我们再次运行test_survey.py时，两个测试（针对单个答案的测试和针对三个答案的测试）都通过了：
..
Ran 2 tests in 0.000s
OK
前述做法的效果很好，但这些测试有些重复的地方。下面使用unittest 的另一项功能来提高它们的效率。
11.2.4 方法setUp()
在前面的test_survey.py中，我们在每个测试方法中都创建了一个AnonymousSurvey 实例，并在每个方法中都创建了答案。unittest.TestCase 类包含方法setUp() ，让我
们只需创建这些对象一次，并在每个测试方法中使用它们。如果你在TestCase 类中包含了方法setUp() ，Python将先运行它，再运行各个以test_打头的方法。这样，在你编写
的每个测试方法中都可使用在方法setUp() 中创建的对象了。
下面使用setUp() 来创建一个调查对象和一组答案，供方法test_store_single_response() 和test_store_three_responses() 使用：
import unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
"""针对AnonymousSurvey类的测试"""
def setUp(self):
"""
创建一个调查对象和一组答案，供使用的测试方法使用
"""
question = "What language did you first learn to speak?"
❶ self.my_survey = AnonymousSurvey(question)
❷ self.responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']
def test_store_single_response(self):
"""测试单个答案会被妥善地存储"""
self.my_survey.store_response(self.responses[0])
self.assertIn(self.responses[0], self.my_survey.responses)
def test_store_three_responses(self):
"""测试三个答案会被妥善地存储"""
for response in self.responses:
self.my_survey.store_response(response)
for response in self.responses:
self.assertIn(response, self.my_survey.responses)
unittest.main()
方法setUp() 做了两件事情：创建一个调查对象（见❶）；创建一个答案列表（见❷）。存储这两样东西的变量名包含前缀self （即存储在属性中），因此可在这个类的任何
地方使用。这让两个测试方法都更简单，因为它们都不用创建调查对象和答案。方法test_store_three_response() 核实self.responses 中的第一个答案
——self.responses[0] ——被妥善地存储，而方法test_store_three_response() 核实self.responses 中的全部三个答案都被妥善地存储。
再次运行test_survey.py时，这两个测试也都通过了。如果要扩展AnonymousSurvey ，使其允许每位用户输入多个答案，这些测试将很有用。修改代码以接受多个答案后，可运
行这些测试，确认存储单个答案或一系列答案的行为未受影响。
测试自己编写的类时，方法setUp() 让测试方法编写起来更容易：可在setUp() 方法中创建一系列实例并设置它们的属性，再在测试方法中直接使用这些实例。相比于在每个
测试方法中都创建实例并设置其属性，这要容易得多。
注意 运行测试用例时，每完成一个单元测试，Python都打印一个字符：测试通过时打印一个句点；测试引发错误时打印一个E ；测试导致断言失败时打印一个F 。
这就是你运行测试用例时，在输出的第一行中看到的句点和字符数量各不相同的原因。如果测试用例包含很多单元测试，需要运行很长时间，就可通过观察这些结果
来获悉有多少个测试通过了。
动手试一试
11-3 雇员 ：编写一个名为Employee 的类，其方法init() 接受名、姓和年薪，并将它们都存储在属性中。编写一个名为give_raise() 的方法，它默认将
年薪增加5000美元，但也能够接受其他的年薪增加量。
为Employee 编写一个测试用例，其中包含两个测试方法：test_give_default_raise() 和test_give_custom_raise() 。使用方法setUp() ，以免在
每个测试方法中都创建新的雇员实例。运行这个测试用例，确认两个测试都通过了。
11.3 小结
在本章中，你学习了：如何使用模块unittest 中的工具来为函数和类编写测试；如何编写继承unittest.TestCase 的类，以及如何编写测试方法，以核实函数和类的行为
符合预期；如何使用方法setUp() 来根据类高效地创建实例并设置其属性，以便在类的所有测试方法中都可使用它们。
测试是很多初学者都不熟悉的主题。作为初学者，并非必须为你尝试的所有项目编写测试；但参与工作量较大的项目时，你应对自己编写的函数和类的重要行为进行测试。这样
你就能够更加确定自己所做的工作不会破坏项目的其他部分，你就能够随心所欲地改进既有代码了。如果不小心破坏了原来的功能，你马上就会知道，从而能够轻松地修复问
题。相比于等到不满意的用户报告bug后再采取措施，在测试未通过时采取措施要容易得多。
如果你在项目中包含了初步测试，其他程序员将更敬佩你，他们将能够更得心应手地尝试使用你编写的代码，也更愿意与你合作开发项目。如果你要跟其他程序员开发的项目共
享代码，就必须证明你编写的代码通过了既有测试，通常还需要为你添加的新行为编写测试。
请通过多开展测试来熟悉代码测试过程。对于自己编写的函数和类，请编写针对其重要行为的测试，但在项目早期，不要试图去编写全覆盖的测试用例，除非有充分的理由这样
做。
第二部分 项目
祝贺你！你现在已对 Python 有了足够的认识，可以开始开发有意思的交互式项目了。通过动手开发项目，可学到新技能，并更深入地理解第一部分介绍的概念。
第二部分包含三个不同类型的项目，你可以选择完成其中的任何项目或全部项目，完成这些项目的顺序无关紧要。下面简要地描述每个项目，帮助你决定首先去完成哪个项目。
外星人入侵：使用 Python 开发游戏
在项目“外星人入侵”（第 12~14 章）中，你将使用 Pygame 包来开发一款 2D 游戏，它在玩家每消灭一群向下移动的外星人后，都将玩家提高一个等级；而等级越高，游戏的节奏
越快，难度越大。完成这个项目后，你将获得自己动手使用 Pygame 开发 2D 游戏所需的技能。
数据可视化
“数据可视化”项目始于第 15 章，在这一章中，你将学习如何使用 matplotlib 和 Pygal 来生成数据，以及根据这些数据创建实用而漂亮的图表。第 16 章介绍如何从网上获取数据，并
将它们提供给可视化包以创建天气图和世界人口地图。最后，第 17 章介绍如何编写自动下载数据并对其进行可视化的程序。学习可视化让你可以探索数据挖掘领域，这是当前在
全球都非常吃香的技能。
Web 应用程序
在“Web 应用程序”项目（第 18~20 章）中，你将使用 Django 包来创建一个简单的 Web 应用程序，它让用户能够记录任意多个一直在学习的主题。用户将通过指定用户名和密码来
创建账户，输入主题，并编写条目来记录学习的内容。你还将学习如何部署应用程序，让世界上的任何人都能够访问它。
完成这个项目后，你将能够自己动手创建简单的 Web 应用程序，并能够深入学习其他有关如何使用 Django 开发应用程序的资料。
项目1 外星人入侵
第 12 章 武装飞船
我们来开发一个游戏吧！我们将使用Pygame，这是一组功能强大而有趣的模块，可用于管理图形、动画乃至声音，让你能够更轻松地开发复杂的游戏。通过使用
Pygame来处理在屏幕上绘制图像等任务，你不用考虑众多烦琐而艰难的编码工作，而是将重点放在程序的高级逻辑上。
在本章中，你将安装Pygame，再创建一艘能够根据用户输入而左右移动和射击的飞船。在接下来的两章中，你将创建一群作为射杀目标的外星人，并做其他的改进，
如限制可供玩家使用的飞船数以及添加记分牌。
从本章开始，你还将学习管理包含多个文件的项目。我们将重构很多代码，以提高代码的效率，并管理文件的内容，以确保项目组织有序。
创建游戏是趣学语言的理想方式。看别人玩你编写的游戏让你很有满足感，而编写简单的游戏有助于你明白专业级游戏是怎么编写出来的。在阅读本章的过程中，请
动手输入并运行代码，以明白各个代码块对整个游戏所做的贡献，并尝试不同的值和设置，这样你将对如何改进游戏的交互性有更深入的认识。
注意 游戏《外星人入侵》将包含很多不同的文件，因此请在你的系统中新建一个文件夹，并将其命名为alien_invasion 。请务必将这个项目的所有文件都存储
到这个文件夹中，这样相关的import语句才能正确地工作。
12.1 规划项目
开发大型项目时，做好规划后再动手编写项目很重要。规划可确保你不偏离轨道，从而提高项目成功的可能性。
下面来编写有关游戏《外星人入侵》的描述，其中虽然没有涵盖这款游戏的所有细节，但能让你清楚地知道该如何动手开发它。
在游戏《外星人入侵》中，玩家控制着一艘最初出现在屏幕底部中央的飞船。玩家可以使用箭头键左右移动飞船，还可使用空格键进行射击。游戏开始时，一群外星
人出现在天空中，他们在屏幕中向下移动。玩家的任务是射杀这些外星人。玩家将所有外星人都消灭干净后，将出现一群新的外星人，他们移动的速度更快。只要有
外星人撞到了玩家的飞船或到达了屏幕底部，玩家就损失一艘飞船。玩家损失三艘飞船后，游戏结束。
在第一个开发阶段，我们将创建一艘可左右移动的飞船，这艘飞船在用户按空格键时能够开火。设置好这种行为后，我们就能够将注意力转向外星人，并提高这款游戏的可玩
性。
12.2 安装Pygame
开始编码前，先来安装Pygame。下面介绍如何在Linux、OS X和Microsoft Windows中安装Pygame。
如果你使用的是Linux系统和Python 3，或者是OS X系统，就需要使用pip来安装Pygame。pip是一个负责为你下载并安装Python包的程序。接下来的几小节介绍如何使用pip来安装
Python包。
如果你使用的是Linux系统和Python 2.7，或者是Windows，就无需使用pip来安装Pygame；在这种情况下，请直接跳到12.2.2节或12.2.4节。
注意 接下来的部分包含在各种系统上安装pip的说明，因为数据可视化项目和Web应用程序项目都需要pip。这些说明也可在https://www.nostarch.com/pythoncrashcourse/
在线资源中找到。如果安装时遇到麻烦，看看在线说明是否管用。
12.2.1 使用pip 安装Python 包
大多数较新的Python版本都自带pip，因此首先可检查系统是否已经安装了pip。在Python 3中，pip有时被称为pip3。
- 在Linux 和OS X 系统中检查是否安装了pip 打开一个终端窗口，并执行如下命令：
$ pip —version
❶ pip 7.0.3 from usrlocal/lib/python3.5/dist-packages (python 3.5) $
如果你的系统只安装了一个版本的Python，并看到了类似于上面的输出，请跳到12.2.2节或12.2.3节。如果出现了错误消息，请尝试将pip替换为pip3。如果这两个版本都没有安装到
你的系统中，请跳到“安装pip”。
如果你的系统安装了多个版本的Python，请核实pip关联到了你使用的Python版本，如python 3.5（见❶）。如果pip关联到了正确的Python版本，请跳到12.2.2节或12.2.3节。如果pip没
有关联到正确的Python版本，请尝试将pip替换为pip3。如果执行这两个命令时，输出都表明没有关联到正确的Python版本，请跳到“安装pip”。
- 在Windows 系统中检查是否安装了pip 打开一个终端窗口，并执行如下命令：
$ python -m pip —version
❶ pip 7.0.3 from C:\Python35\lib\site-packages (python 3.5)
$
如果你的系统只安装了一个版本的Python，并看到了类似于上面的输出，请跳到12.2.4节。如果出现了错误消息，请尝试将pip替换为pip3。如果执行这两个命令时都出现错误消
息，请跳到“安装pip”。
如果你的系统安装了多个版本的Python，请核实pip关联到了你使用的Python版本，如python 3.5（见❶）。如果pip关联到了正确的Python版本，请跳到12.2.4节。如果pip没有关联到
正确的Python版本，请尝试将pip替换为pip3。如果执行这两个命令时都出现错误消息，请跳到“安装pip”。
- 安装pip
要安装pip，请访问https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py 。如果出现对话框，请选择保存文件；如果get-pip.py的代码出现在浏览器中，请将这些代码复制并粘贴到文本编辑器中，再将文
件保存为get-pip.py。将get-pip.py保存到计算机中后，你需要以管理员身份运行它，因为pip将在你的系统中安装新包。
注意 如果你找不到get-pip.py，请访问https://pip.pypa.io/ ，单击左边面板中的Instalation，再单击中间窗口中的链接get-pip.py。
- 在Linux 和OS X 系统中安装pip 使用下面的命令以管理员身份运行get-pip.py：
$ sudo python get-pip.py
注意 如果你启动终端会话时使用的是命令python3 ，那么在这里应使用命令sudo python3 get-pip.py 。
这个程序运行后，使用命令pip —version （或pip3 —version ）确认正确地安装了pip。
- 在Windows 系统中安装pip 使用下面的命令运行get-pip.py：
$ python get-pip.py
如果你在终端中运行Python时使用的是另一个命令，也请使用这个命令来运行get-pip.py。例如，你可能需要使用命令python3 get-pip.py 或C:\Python35\python get-pip.py 。
这个程序运行后，执行命令python -m pip —version 以确认成功地安装了pip。
12.2.2 在Linux 系统中安装Pygame 如果你使用的是Python 2.7，请使用包管理器来安装Pygame。为此，打开一个终端窗口，并执行下面的命令，这将下载Pygame，并将其安装到你的系统中：
$ sudo apt-get install python-pygame
执行如下命令，在终端会话中检查安装情况：
$ python
>>> import pygame
>>>
如果没有任何输出，就说明Python导入了Pygame，你可以跳到12.3节。
如果你使用的是Python 3，就需要执行两个步骤：安装Pygame依赖的库；下载并安装Pygame。
执行下面的命令来安装Pygame依赖的库（如果你开始终端会话时使用的是命令python3.5 ，请将python3-dev 替换为python3.5-dev ）：
$ sudo apt-get install python3-dev mercurial
$ sudo apt-get install libsdl-image1.2-dev libsdl2-dev libsdl-ttf2.0-dev 这将安装运行《外星人入侵》时需要的库。如果你要启用Pygame的一些高级功能，如添加声音的功能，可安装下面这些额外的库：
$ sudo apt-get install libsdl-mixer1.2-dev libportmidi-dev
$ sudo apt-get install libswscale-dev libsmpeg-dev libavformat-dev libavcode-dev $ sudo apt-get install python-numpy 接下来，执行下面的命令来安装Pygame（如有必要，将pip 替换为pip3 ）：
$ pip install —user hg+http://bitbucket.org/pygame/pygame
告知你Pygame找到了哪些库后，输出将暂停一段时间。请按回车键，即便有一些库没有找到。你将看到一条消息，说明成功地安装了Pygame。
要确认安装成功，请启动一个Python终端会话，并尝试执行下面的命令来导入Pygame：
$ python3
>>> import pygame
>>>
如果导入成功，请跳到12.3节。
12.2.3 在OS X 系统中安装Pygame 要安装Pygame依赖的有些包，需要Homebrew。如果你没有安装Homebrew，请参阅附录A的说明。
为安装Pygame依赖的库，请执行下面的命令：
$ brew install hg sdl sdl_image sdl_ttf
这将安装运行游戏《外星人入侵》所需的库。每安装一个库后，输出都会向上滚动。
如果你还想启用较高级的功能，如在游戏中包含声音，可安装下面两个额外的库：
$ brew install sdl_mixer portmidi
使用下面的命令来安装Pygame（如果你运行的是Python 2.7，请将pip3 替换为pip ）：
$ pip3 install —user hg+http://bitbucket.org/pygame/pygame
启动一个Python终端会话，并导入Pygame以检查安装是否成功（如果你运行的是Python 2.7，请将python3 替换为python ）：
$ python3
>>> import pygame
>>>
如果导入成功，请跳到12.3节。
12.2.4 在Windows 系统中安装Pygame Pygame项目托管在代码分享网站Bitbucket中。要在Windows系统中安装Pygame，请访问https://bitbucket.org/pygame/pygame/downloads/ ，查找与你运行的Python版本匹配的Windows安装
程序。如果在Bitbucket上找不到合适的安装程序，请去http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#pygame 看看。
下载合适的文件后，如果它是.exe文件，就运行它。
如果该文件的扩展名为.whl，就将它复制到你的项目文件夹中。再打开一个命令窗口，切换到该文件所在的文件夹，并使用pip来运行它：
> python -m pip install —user pygame-1.9.2a0-cp35-none-win32.whl
12.3 开始游戏项目
现在来开始开发游戏《外星人入侵》。首先创建一个空的Pygame窗口，供后面用来绘制游戏元素，如飞船和外星人。我们还将让这个游戏响应用户输入、设置背景色以及加载飞
船图像。
12.3.1 创建Pygame 窗口以及响应用户输入
首先，我们创建一个空的Pygame窗口。使用Pygame编写的游戏的基本结构如下：
alien_invasion.py
import sys
import pygame
def run_game():
初始化游戏并创建一个屏幕对象
❶ pygame.init()
❷ screen = pygame.display.set_mode((1200, 800))
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
开始游戏的主循环
❸ while True:
监视键盘和鼠标事件
❹ for event in pygame.event.get():
❺ if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
让最近绘制的屏幕可见
❻ pygame.display.flip()
run_game()
首先，我们导入了模块sys 和pygame 。模块pygame 包含开发游戏所需的功能。玩家退出时，我们将使用模块sys 来退出游戏。
游戏《外星人入侵》的开头是函数run_game() 。❶处的代码行pygame.init() 初始化背景设置，让Pygame能够正确地工作。在❷处，我们调
用pygame.display.set_mode() 来创建一个名为screen 的显示窗口，这个游戏的所有图形元素都将在其中绘制。实参(1200, 800) 是一个元组，指定了游戏窗口的尺
寸。通过将这些尺寸值传递给pygame.display.set_mode() ，我们创建了一个宽1200像素、高800像素的游戏窗口（你可以根据自己的显示器尺寸调整这些值）。
对象screen 是一个surface。在Pygame中，surface是屏幕的一部分，用于显示游戏元素。在这个游戏中，每个元素（如外星人或飞船）都是一个surface。display.set_mode() 返回的surface表示整个游戏窗口。我们激活游戏的动画循环后，每经过一次循环都将自动重绘这个surface。
这个游戏由一个while 循环（见❸）控制，其中包含一个事件循环以及管理屏幕更新的代码。事件是用户玩游戏时执行的操作，如按键或移动鼠标。为让程序响应事件，我们编
写一个事件循环，以侦听事件，并根据发生的事件执行相应的任务。❹处的for 循环就是一个事件循环。
为访问Pygame检测到的事件，我们使用方法pygame.event.get() 。所有键盘和鼠标事件都将促使for 循环运行。在这个循环中，我们将编写一系列的if 语句来检测并响应
特定的事件。例如，玩家单击游戏窗口的关闭按钮时，将检测到pygame.QUIT 事件，而我们调用sys.exit() 来退出游戏（见❺）。
❻处调用了pygame.display.flip() ，命令Pygame让最近绘制的屏幕可见。在这里，它在每次执行while 循环时都绘制一个空屏幕，并擦去旧屏幕，使得只有新屏幕可
见。在我们移动游戏元素时，pygame.display.flip() 将不断更新屏幕，以显示元素的新位置，并在原来的位置隐藏元素，从而营造平滑移动的效果。
在这个基本的游戏结构中，最后一行调用run_game() ，这将初始化游戏并开始主循环。
如果此时运行这些代码，你将看到一个空的Pygame窗口。
12.3.2 设置背景色
Pygame默认创建一个黑色屏幕，这太乏味了。下面来将背景设置为另一种颜色：
alien_invasion.py
—snip—
def run_game():
—snip—
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
设置背景色
❶ bg_color = (230, 230, 230)
开始游戏主循环.
while True:
监听键盘和鼠标事件
—snip—
每次循环时都重绘屏幕
❷ screen.fill(bg_color)
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
run_game()
首先，我们创建了一种背景色，并将其存储在bg_color 中（见❶）。该颜色只需指定一次，因此我们在进入主while 循环前定义它。
在Pygame中，颜色是以RGB值指定的。这种颜色由红色、绿色和蓝色值组成，其中每个值的可能取值范围都为0~255。颜色值(255, 0, 0)表示红色，(0, 255, 0)表示绿色，而(0, 0, 255)表示蓝色。通过组合不同的RGB值，可创建1600万种颜色。在颜色值(230, 230, 230)中，红色、蓝色和绿色量相同，它将背景设置为一种浅灰色。
在❷处，我们调用方法screen.fill() ，用背景色填充屏幕；这个方法只接受一个实参：一种颜色。
12.3.3 创建设置类
每次给游戏添加新功能时，通常也将引入一些新设置。下面来编写一个名为settings 的模块，其中包含一个名为Settings 的类，用于将所有设置存储在一个地方，以免在代
码中到处添加设置。这样，我们就能传递一个设置对象，而不是众多不同的设置。另外，这让函数调用更简单，且在项目增大时修改游戏的外观更容易：要修改游戏，只需修改
settings.py中的一些值，而无需查找散布在文件中的不同设置。
下面是最初的Settings 类：
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"""
屏幕设置
self.screen_width = 1200
self.screen_height = 800
self.bg_color = (230, 230, 230)
为创建Settings 实例并使用它来访问设置，将alien_invasion.py修改成下面这样：
alien_invasion.py
—snip—
import pygame
from settings import Settings
def run_game():
初始化pygame、设置和屏幕对象
pygame.init()
❶ ai_settings = Settings()
❷ screen = pygame.display.set_mode(
(ai_settings.screen_width, ai_settings.screen_height))
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
开始游戏主循环
while True:
—snip—
每次循环时都重绘屏幕
❸ screen.fill(ai_settings.bg_color)
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
run_game()
在主程序文件中，我们导入Settings 类，调用pygame.init() ，再创建一个Settings 实例，并将其存储在变量ai_settings 中（见❶）。创建屏幕时（见❷），使用
了ai_settings 的属性screen_width 和screen_height ；接下来填充屏幕时，也使用了ai_settings 来访问背景色（见❸）。
12.4 添加飞船图像
下面将飞船加入到游戏中。为了在屏幕上绘制玩家的飞船，我们将加载一幅图像，再使用Pygame方法blit() 绘制它。
为游戏选择素材时，务必要注意许可。最安全、最不费钱的方式是使用http://pixabay.com/ 等网站提供的图形，这些图形无需许可，你可以对其进行修改。
在游戏中几乎可以使用任何类型的图像文件，但使用位图（.bmp）文件最为简单，因为Pygame默认加载位图。虽然可配置Pygame以使用其他文件类型，但有些文件类型要求你在
计算机上安装相应的图像库。大多数图像都为.jpg、.png或.gif格式，但可使用Photoshop、GIMP和Paint等工具将其转换为位图。
选择图像时，要特别注意其背景色。请尽可能选择背景透明的图像，这样可使用图像编辑器将其背景设置为任何颜色。图像的背景色与游戏的背景色相同时，游戏看起来最漂
亮；你也可以将游戏的背景色设置成与图像的背景色相同。
就游戏《外星人入侵》而言，你可以使用文件ship.bmp（如图12-1所示），这个文件可在本书的配套资源（https://www.nostarch.com/pythoncrashcourse/ ）中找到。这个文件的背景色
与这个项目使用的设置相同。请在主项目文件夹（alien_invasion）中新建一个文件夹，将其命名为images，并将文件ship.bmp保存到这个文件夹中。
图12-1 游戏《外星人入侵》中的飞船
12.4.1 创建Ship 类
选择用于表示飞船的图像后，需要将其显示到屏幕上。我们将创建一个名为ship 的模块，其中包含Ship 类，它负责管理飞船的大部分行为。
ship.py
import pygame
class Ship():
def init(self, screen):
"""初始化飞船并设置其初始位置"""
self.screen = screen
加载飞船图像并获取其外接矩形
❶ self.image = pygame.image.load('images/ship.bmp')
❷ self.rect = self.image.get_rect()
❸ self.screen_rect = screen.get_rect()
将每艘新飞船放在屏幕底部中央
❹ self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx
self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom
❺ def blitme(self):
"""在指定位置绘制飞船"""
self.screen.blit(self.image, self.rect)
首先，我们导入了模块pygame 。Ship 的方法init() 接受两个参数：引用self 和screen ，其中后者指定了要将飞船绘制到什么地方。为加载图像，我们调用
了pygame.image.load() （见❶）。这个函数返回一个表示飞船的surface，而我们将这个surface存储到了self.image 中。
加载图像后，我们使用get_rect() 获取相应surface的属性rect （见❷）。Pygame的效率之所以如此高，一个原因是它让你能够像处理矩形（rect 对象）一样处理游戏元
素，即便它们的形状并非矩形。像处理矩形一样处理游戏元素之所以高效，是因为矩形是简单的几何形状。这种做法的效果通常很好，游戏玩家几乎注意不到我们处理的不是游
戏元素的实际形状。
处理rect 对象时，可使用矩形四角和中心的 x 和 y 坐标。可通过设置这些值来指定矩形的位置。
要将游戏元素居中，可设置相应rect 对象的属性center 、centerx 或centery 。要让游戏元素与屏幕边缘对齐，可使用属性top 、bottom 、left 或right ；要调整游
戏元素的水平或垂直位置，可使用属性x 和y ，它们分别是相应矩形左上角的 x 和 y 坐标。这些属性让你无需去做游戏开发人员原本需要手工完成的计算，你经常会用到这些属
性。
注意 在Pygame中，原点(0, 0)位于屏幕左上角，向右下方移动时，坐标值将增大。在1200×800的屏幕上，原点位于左上角，而右下角的坐标为(1200, 800)。
我们将把飞船放在屏幕底部中央。为此，首先将表示屏幕的矩形存储在self.screen_rect 中（见❸），再将self.rect.centerx （飞船中心的 x 坐标）设置为表示屏幕
的矩形的属性centerx （见❹），并将self.rect.bottom （飞船下边缘的 y 坐标）设置为表示屏幕的矩形的属性bottom 。Pygame将使用这些rect 属性来放置飞船图像，
使其与屏幕下边缘对齐并水平居中。
在❺处，我们定义了方法blitme() ，它根据self.rect 指定的位置将图像绘制到屏幕上。
12.4.2 在屏幕上绘制飞船
下面来更新alien_invasion.py，使其创建一艘飞船，并调用其方法blitme()：
alien_invasion.py
—snip—
from settings import Settings
from ship import Ship
def run_game():
—snip—
pygame.display.set_caption("Alien Invasion")
创建一艘飞船
❶ ship = Ship(screen)
开始游戏主循环
while True:
—snip—
每次循环时都重绘屏幕
screen.fill(ai_settings.bg_color)
❷ ship.blitme()
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
run_game()
我们导入Ship 类，并在创建屏幕后创建一个名为ship 的Ship 实例。必须在主while 循环前面创建该实例（见❶），以免每次循环时都创建一艘飞船。填充背景后，我们调
用ship.blitme() 将飞船绘制到屏幕上，确保它出现在背景前面（见❷）。
现在如果运行alien_invasion.py，将看到飞船位于空游戏屏幕底部中央，如图12-2所示。
图12-2 游戏《外星人入侵》屏幕底部中央有一艘飞船
12.5 重构：模块game_functions
在大型项目中，经常需要在添加新代码前重构既有代码。重构旨在简化既有代码的结构，使其更容易扩展。在本节中，我们将创建一个名为game_functions 的新模块，它将
存储大量让游戏《外星人入侵》运行的函数。通过创建模块game_functions ，可避免alien_invasion.py太长，并使其逻辑更容易理解。
12.5.1 函数check_events()
我们将首先把管理事件的代码移到一个名为check_events() 的函数中，以简化run_game() 并隔离事件管理循环。通过隔离事件循环，可将事件管理与游戏的其他方面（如
更新屏幕）分离。
将check_events() 放在一个名为game_functions 的模块中：
game_functions.py
import sys
import pygame
def check_events():
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
这个模块中导入了事件检查循环要使用的sys 和pygame 。当前，函数check_events() 不需要任何形参，其函数体复制了alien_invasion.py的事件循环。
下面来修改alien_invasion.py，使其导入模块game_functions ，并将事件循环替换为对函数check_events() 的调用：
alien_invasion.py
import pygame
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
def run_game():
—snip—
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events()
让最近绘制的屏幕可见
—snip—
在主程序文件中，不再需要直接导入sys ，因为当前只在模块game_functions 中使用了它。出于简化的目的，我们给导入的模块game_functions 指定了别名gf 。
12.5.2 函数update_screen()
为进一步简化run_game() ，下面将更新屏幕的代码移到一个名为update_screen() 的函数中，并将这个函数放在模块game_functions.py 中：
game_functions.py
—snip—
def check_events():
—snip—
def update_screen(ai_settings, screen, ship):
"""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
screen.fill(ai_settings.bg_color)
ship.blitme()
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
新函数update_screen() 包含三个形参：ai_settings 、screen 和ship 。现在需要将alien_invasion.py的while 循环中更新屏幕的代码替换为对函数update_screen() 的调用：
alien_invasion.py
—snip—
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
run_game()
这两个函数让while 循环更简单，并让后续开发更容易：在模块game_functions 而不是run_game() 中完成大部分工作。
鉴于我们一开始只想使用一个文件，因此没有立刻引入模块game_functions 。这让你能够了解实际的开发过程：一开始将代码编写得尽可能简单，并在项目越来越复杂时进
行重构。
对代码进行重构使其更容易扩展后，可以开始处理游戏的动态方面了！
动手试一试
12-1 蓝色天空 ：创建一个背景为蓝色的Pygame窗口。
12-2 游戏角色 ：找一幅你喜欢的游戏角色位图图像或将一幅图像转换为位图。创建一个类，将该角色绘制到屏幕中央，并将该图像的背景色设置为屏幕背景色，或将
屏幕背景色设置为该图像的背景色。
12.6 驾驶飞船
下面来让玩家能够左右移动飞船。为此，我们将编写代码，在用户按左或右箭头键时作出响应。我们将首先专注于向右移动，再使用同样的原理来控制向左移动。通过这样做，
你将学会如何控制屏幕图像的移动。
12.6.1 响应按键
每当用户按键时，都将在Pygame中注册一个事件。事件都是通过方法pygame.event.get() 获取的，因此在函数check_events() 中，我们需要指定要检查哪些类型的事
件。每次按键都被注册为一个KEYDOWN 事件。
检测到KEYDOWN 事件时，我们需要检查按下的是否是特定的键。例如，如果按下的是右箭头键，我们就增大飞船的rect.centerx 值，将飞船向右移动：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
❶ elif event.type == pygame.KEYDOWN:
❷ if event.key == pygame.K_RIGHT:
向右移动飞船
❸ ship.rect.centerx += 1
我们在函数check_events() 中包含形参ship ，因为玩家按右箭头键时，需要将飞船向右移动。在函数check_events() 内部，我们在事件循环中添加了一个elif 代码
块，以便在Pygame 检测到KEYDOWN 事件时作出响应（见❶）。我们读取属性event.key ，以检查按下的是否是右箭头键（pygame.K_RIGHT ）（见❷）。如果按下的是右
箭头键，就将ship.rect.centerx 的值加1，从而将飞船向右移动（见❸）。
在alien_invasion.py中，我们需要更新调用的check_events() 代码，将ship 作为实参传递给它：
alien_invasion.py
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events(ship)
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
如果现在运行alien_invasion.py，则每按右箭头键一次，飞船都将向右移动1像素。这是一个开端，但并非控制飞船的高效方式。下面来改进控制方式，允许持续移动。
12.6.2 允许不断移动
玩家按住右箭头键不放时，我们希望飞船不断地向右移动，直到玩家松开为止。我们将让游戏检测pygame.KEYUP 事件，以便玩家松开右箭头键时我们能够知道这一点；然
后，我们将结合使用KEYDOWN 和KEYUP 事件，以及一个名为moving_right 的标志来实现持续移动。
飞船不动时，标志moving_right 将为False 。玩家按下右箭头键时，我们将这个标志设置为True ；而玩家松开时，我们将这个标志重新设置为False 。
飞船的属性都由Ship 类控制，因此我们将给这个类添加一个名为moving_right 的属性和一个名为update() 的方法。方法update() 检查标志moving_right 的状态，
如果这个标志为True ，就调整飞船的位置。每当需要调整飞船的位置时，我们都调用这个方法。
下面是对Ship 类所做的修改：
ship.py
class Ship():
def init(self, screen):
—snip—
将每艘新飞船放在屏幕底部中央
self.rect.centerx = self.screen_rect.centerx self.rect.bottom = self.screen_rect.bottom # 移动标志
❶ self.moving_right = False
❷ def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
if self.moving_right:
self.rect.centerx += 1
def blitme(self):
—snip—
在方法init() 中，我们添加了属性self.moving_right ，并将其初始值设置为False （见❶）。接下来，我们添加了方法update() ，它在前述标志为True 时向
右移动飞船（见❷）。
下面来修改check_events() ，使其在玩家按下右箭头键时将moving_right 设置为True ，并在玩家松开时将moving_right 设置为False ：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
—snip—
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
❶ ship.moving_right = True
❷ elif event.type == pygame.KEYUP:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = False
在❶处，我们修改了游戏在玩家按下右箭头键时响应的方式：不直接调整飞船的位置，而只是将moving_right 设置为True 。在❷处，我们添加了一个新的elif 代码块，用
于响应KEYUP 事件：玩家松开右箭头键（K_RIGHT ）时，我们将moving_right 设置为False 。
最后，我们需要修改alien_invasion.py 中的while 循环，以便每次执行循环时都调用飞船的方法update() ：
alien_invasion.py
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events(ship)
ship.update()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship)
飞船的位置将在检测到键盘事件后（但在更新屏幕前）更新。这样，玩家输入时，飞船的位置将更新，从而确保使用更新后的位置将飞船绘制到屏幕上。
如果你现在运行alien_invasion.py并按住右箭头键，飞船将不断地向右移动，直到你松开为止。
12.6.3 左右移动
飞船能够不断地向右移动后，添加向左移动的逻辑很容易。我们将再次修改Ship 类和函数checkevents() 。下面显示了对Ship 类的方法_init() 和update() 所做
的相关修改：
ship.py
def init(self, screen):
—snip—
移动标志
self.moving_right = False
self.moving_left = False
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
if self.moving_right:
self.rect.centerx += 1
if self.moving_left:
self.rect.centerx -= 1
在方法init() 中，我们添加了标志self.moving_left ；在方法update() 中，我们添加了一个if 代码块而不是elif 代码块，这样如果玩家同时按下了左右箭头
键，将先增大飞船的rect.centerx 值，再降低这个值，即飞船的位置保持不变。如果使用一个elif 代码块来处理向左移动的情况，右箭头键将始终处于优先地位。从向左移
动切换到向右移动时，玩家可能同时按住左右箭头键，在这种情况下，前面的做法让移动更准确。
我们还需对check_events() 作两方面的调整：
game_functions.py
def check_events(ship):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
—snip—
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = True
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = True
elif event.type == pygame.KEYUP:
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = False
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = False
如果因玩家按下K_LEFT 键而触发了KEYDOWN 事件，我们就将moving_left 设置为True ；如果因玩家松开K_LEFT 而触发了KEYUP 事件，我们就将moving_left 设置
为False 。这里之所以可以使用elif 代码块，是因为每个事件都只与一个键相关联；如果玩家同时按下了左右箭头键，将检测到两个不同的事件。
如果此时运行alien_invasion.py，将能够不断地左右移动飞船；如果你同时按左右箭头键，飞船将纹丝不动。
下面来进一步优化飞船的移动方式：调整飞船的速度；限制飞船的移动距离，以免它移到屏幕外面去。
12.6.4 调整飞船的速度
当前，每次执行while 循环时，飞船最多移动1像素，但我们可以在Settings 类中添加属性ship_speed_factor ，用于控制飞船的速度。我们将根据这个属性决定飞船在
每次循环时最多移动多少距离。下面演示了如何在settings.py中添加这个新属性：
settings.py
class Settings():
"""一个存储游戏《外星人入侵》的所有设置的类"""
def init(self):
—snip—
飞船的设置
self.ship_speed_factor = 1.5
我们将ship_speed_factor 的初始值设置成了1.5 。需要移动飞船时，我们将移动1.5像素而不是1像素。
通过将速度设置指定为小数值，可在后面加快游戏的节奏时更细致地控制飞船的速度。然而，rect 的centerx 等属性只能存储整数值，因此我们需要对Ship 类做些修改：
ship.py
class Ship():
❶ def init(self, ai_settings, screen):
"""初始化飞船并设置其初始位置"""
self.screen = screen
❷ self.ai_settings = ai_settings
—snip—
将每艘新飞船放在屏幕底部中央
—snip—
在飞船的属性center中存储小数值
❸ self.center = float(self.rect.centerx)
移动标志
self.moving_right = False
self.moving_left = False
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
更新飞船的center值，而不是rect
if self.moving_right:
❹ self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor
if self.moving_left:
self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor
根据self.center更新rect对象
❺ self.rect.centerx = self.center
def blitme(self):
—snip—
在❶处，我们在init() 的形参列表中添加了ai_settings ，让飞船能够获取其速度设置。接下来，我们将形参ai_settings 的值存储在一个属性中，以便能够
在update() 中使用它（见❷）。鉴于现在调整飞船的位置时，将增加或减去一个单位为像素的小数值，因此需要将位置存储在一个能够存储小数值的变量中。可以使用小数来
设置rect 的属性，但rect 将只存储这个值的整数部分。为准确地存储飞船的位置，我们定义了一个可存储小数值的新属性self.center （见❸）。我们使用函数float() 将self.rect.centerx 的值转换为小数，并将结果存储到self.center 中。
现在在update() 中调整飞船的位置时，将self.center 的值增加或减去ai_settings.ship_speed_factor 的值（见❹）。更新self.center 后，我们再根据它来
更新控制飞船位置的self.rect.centerx （见❺）。self.rect.centerx 将只存储self.center 的整数部分，但对显示飞船而言，这问题不大。
在alien_invasion.py中创建Ship 实例时，需要传入实参ai_settings ：
alien_invasion.py
—snip—
def run_game():
—snip—
创建飞船
ship = Ship(ai_settings, screen)
—snip—
现在，只要ship_speed_factor 的值大于1，飞船的移动速度就会比以前更快。这有助于让飞船的反应速度足够快，能够将外星人射下来，还让我们能够随着游戏的进行加快
游戏的节奏。
12.6.5 限制飞船的活动范围
当前，如果玩家按住箭头键的时间足够长，飞船将移到屏幕外面，消失得无影无踪。下面来修复这种问题，让飞船到达屏幕边缘后停止移动。为此，我们将修改Ship 类的方
法update() ：
ship.py
def update(self):
"""根据移动标志调整飞船的位置"""
更新飞船的center值，而不是rect
❶ if self.moving_right and self.rect.right < self.screen_rect.right: self.center += self.ai_settings.ship_speed_factor ❷ if self.moving_left and self.rect.left > 0: self.center -= self.ai_settings.ship_speed_factor # 根据self.center更新rect对象
self.rect.centerx = self.center
上述代码在修改self.center 的值之前检查飞船的位置。self.rect.right 返回飞船外接矩形的右边缘的 x 坐标，如果这个值小于self.screen_rect.right 的值，
就说明飞船未触及屏幕右边缘（见❶）。左边缘的情况与此类似：如果rect 的左边缘的 x 坐标大于零，就说明飞船未触及屏幕左边缘（见❷）。这确保仅当飞船在屏幕内时，
才调整self.center 的值。
如果此时运行alien_invasion.py，飞船将在触及屏幕左边缘或右边缘后停止移动。
12.6.6 重构check_events()
随着游戏开发的进行，函数check_events() 将越来越长，我们将其部分代码放在两个函数中：一个处理KEYDOWN 事件，另一个处理KEYUP 事件：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ship):
"""响应按键"""
if event.key == pygame.K_RIGHT:
ship.moving_right = True
elif event.key == pygame.K_LEFT:
ship.moving_left = True
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(ship):
"""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, ship)
elif event.type == pygame.KEYUP:
check_keyup_events(event, ship)
我们创建了两个新函数：check_keydown_events() 和check_keyup_events() ，它们都包含形参event 和ship 。这两个函数的代码是从check_events() 中复制
而来的，因此我们将函数check_events 中相应的代码替换成了对这两个函数的调用。现在，函数check_events() 更简单，代码结构更清晰。这样，在其中响应其他玩家
输入时将更容易。
12.7 简单回顾
下一节将添加射击功能，这需要新增一个名为bulet.py的文件，并对一些既有文件进行修改。当前，我们有四个文件，其中包含很多类、函数和方法。添加其他功能之前，为让你
清楚这个项目的组织结构，先来回顾一下这些文件。
12.7.1 alien_invasion.py
主文件alien_invasion.py创建一系列整个游戏都要用到的对象：存储在ai_settings 中的设置、存储在screen 中的主显示surface以及一个飞船实例。文件alien_invasion.py还包含游
戏的主循环，这是一个调用check_events() 、ship.update() 和update_screen() 的while 循环。
要玩游戏《外星人入侵》，只需运行文件alien_invasion.py。其他文件（settings.py、game_functions.py、ship.py）包含的代码被直接或间接地导入到这个文件中。
12.7.2 settings.py
文件settings.py包含Settings 类，这个类只包含方法init() ，它初始化控制游戏外观和飞船速度的属性。
12.7.3 game_functions.py
文件game_functions.py包含一系列函数，游戏的大部分工作都是由它们完成的。函数check_events() 检测相关的事件，如按键和松开，并使用辅助函
数check_keydown_events() 和check_keyup_events() 来处理这些事件。就目前而言，这些函数管理飞船的移动。模块game_functions 还包含函
数update_screen() ，它用于在每次执行主循环时都重绘屏幕。
12.7.4 ship.py
文件ship.py包含Ship 类，这个类包含方法init() 、管理飞船位置的方法update() 以及在屏幕上绘制飞船的方法blitme() 。表示飞船的图像存储在文件夹images下的
文件ship.bmp中。
动手试一试
12-3 火箭 ：编写一个游戏，开始时屏幕中央有一个火箭，而玩家可使用四个方向键上下左右移动火箭。请务必确保火箭不会移到屏幕外面。
12-4 按键 ：创建一个程序，显示一个空屏幕。在事件循环中，每当检测到pygame.KEYDOWN 事件时都打印属性event.key 。运行这个程序，并按各种键，看看
Pygame如何响应。
12.8 射击
下面来添加射击功能。我们将编写玩家按空格键时发射子弹（小矩形）的代码。子弹将在屏幕中向上穿行，抵达屏幕上边缘后消失。
12.8.1 添加子弹设置
首先，更新settings.py，在其方法init() 末尾存储新类Bullet 所需的值：
settings.py
def init(self):
—snip—
子弹设置
self.bullet_speed_factor = 1
self.bullet_width = 3
self.bullet_height = 15
self.bullet_color = 60, 60, 60
这些设置创建宽3像素、高15像素的深灰色子弹。子弹的速度比飞船稍低。
12.8.2 创建Bullet 类
下面来创建存储Bullet 类的文件bulet.py，其前半部分如下：
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
在(0,0)处创建一个表示子弹的矩形，再设置正确的位置
❶ self.rect = pygame.Rect(0, 0, ai_settings.bullet_width,
ai_settings.bullet_height)
❷ self.rect.centerx = ship.rect.centerx
❸ self.rect.top = ship.rect.top
存储用小数表示的子弹位置
❹ self.y = float(self.rect.y)
❺ self.color = ai_settings.bullet_color
self.speed_factor = ai_settings.bullet_speed_factor
Bullet 类继承了我们从模块pygame.sprite 中导入的Sprite 类。通过使用精灵，可将游戏中相关的元素编组，进而同时操作编组中的所有元素。为创建子弹实例，需要
向init() 传递ai_settings 、screen 和ship 实例，还调用了super() 来继承Sprite 。
注意 代码super(Bullet, self).init() 使用了Python 2.7语法。这种语法也适用于Python 3，但你也可以将这行代码简写为super().init() 。
在❶处，我们创建了子弹的属性rect 。子弹并非基于图像的，因此我们必须使用pygame.Rect() 类从空白开始创建一个矩形。创建这个类的实例时，必须提供矩形左上角的
x 坐标和 y 坐标，还有矩形的宽度和高度。我们在(0, 0)处创建这个矩形，但接下来的两行代码将其移到了正确的位置，因为子弹的初始位置取决于飞船当前的位置。子弹的宽度
和高度是从ai_settings 中获取的。
在❷处，我们将子弹的centerx 设置为飞船的rect.centerx 。子弹应从飞船顶部射出，因此我们将表示子弹的rect 的top 属性设置为飞船的rect 的top 属性，让子弹看
起来像是从飞船中射出的（见❸）。
我们将子弹的 y 坐标存储为小数值，以便能够微调子弹的速度（见❹）。在❺处，我们将子弹的颜色和速度设置分别存储到self.color 和self.speed_factor 中。
下面是bulet.py的第二部分——方法update() 和draw_bullet() ：
bullet.py
def update(self):
"""向上移动子弹"""
更新表示子弹位置的小数值
❶ self.y -= self.speed_factor
更新表示子弹的rect的位置
❷ self.rect.y = self.y
def draw_bullet(self):
"""在屏幕上绘制子弹"""
❸ pygame.draw.rect(self.screen, self.color, self.rect)
方法update() 管理子弹的位置。发射出去后，子弹在屏幕中向上移动，这意味着 y 坐标将不断减小，因此为更新子弹的位置，我们从self.y 中减去self.speed_factor 的值（见❶）。接下来，我们将self.rect.y 设置为self.y 的值（见❷）。属性speed_factor 让我们能够随着游戏的进行或根据需要提高子弹的速度，以调整游戏的行
为。子弹发射后，其 x 坐标始终不变，因此子弹将沿直线垂直地往上穿行。
需要绘制子弹时，我们调用draw_bullet() 。函数draw.rect() 使用存储在self.color 中的颜色填充表示子弹的rect 占据的屏幕部分（见❸）。
12.8.3 将子弹存储到编组中
定义Bullet 类和必要的设置后，就可以编写代码了，在玩家每次按空格键时都射出一发子弹。首先，我们将在alien_invasion.py中创建一个编组（group），用于存储所有有效的子
弹，以便能够管理发射出去的所有子弹。这个编组将是pygame.sprite.Group 类的一个实例；pygame.sprite.Group 类类似于列表，但提供了有助于开发游戏的额外功
能。在主循环中，我们将使用这个编组在屏幕上绘制子弹，以及更新每颗子弹的位置：
alien_invasion.py
import pygame
from pygame.sprite import Group
—snip—
def run_game():
—snip—
创建一艘飞船
ship = Ship(ai_settings, screen)
创建一个用于存储子弹的编组
❶ bullets = Group()
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
ship.update()
❷ bullets.update()
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
run_game()
我们导入了pygame.sprite 中的Group 类。在❶处，我们创建了一个Group 实例，并将其命名为bullets 。这个编组是在while 循环外面创建的，这样就无需每次运行该
循环时都创建一个新的子弹编组。
注意 如果在循环内部创建这样的编组，游戏运行时将创建数千个子弹编组，导致游戏慢得像蜗牛。如果游戏停滞不前，请仔细查看主while 循环中发生的情况。
我们将bullets 传递给了check_events() 和update_screen() 。在check_events() 中，需要在玩家按空格键时处理bullets ；而在update_screen() 中，需要
更新要绘制到屏幕上的bullets 。
当你对编组调用update() 时，编组将自动对其中的每个精灵调用update() ，因此代码行bullets.update() 将为编组bullets 中的每颗子弹调用bullet.update() 。
12.8.4 开火
在game_functions.py中，我们需要修改check_keydown_events() ，以便在玩家按空格键时发射一颗子弹。我们无需修改check_keyup_events() ，因为玩家松开空格键
时什么都不会发生。我们还需修改update_screen() ，确保在调用flip() 前在屏幕上重绘每颗子弹。下面是对game_functions.py所做的相关修改：
game_functions.py
—snip—
from bullet import Bullet
❶ def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets): —snip—
❷ elif event.key == pygame.K_SPACE:
创建一颗子弹，并将其加入到编组bullets中
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
—snip—
❸ def check_events(ai_settings, screen, ship, bullets):
"""响应按键和鼠标事件"""
for event in pygame.event.get():
—snip—
elif event.type == pygame.KEYDOWN:
check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets)
—snip—
❹ def update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets):
—snip—
在飞船和外星人后面重绘所有子弹
❺ for bullet in bullets.sprites():
bullet.draw_bullet()
ship.blitme()
—snip—
编组bulltes 传递给了check_keydown_events() （见❶）。玩家按空格键时，创建一颗新子弹（一个名为new_bullet 的Bullet 实例），并使用方法add() 将其加入
到编组bullets 中（见❷）；代码bullets.add(new_bullet) 将新子弹存储到编组bullets 中。
在check_events() 的定义中，我们需要添加形参bullets （见❸）；调用check_keydown_events() 时，我们也需要将bullets 作为实参传递给它。
在❹处，我们给在屏幕上绘制子弹的update_screen() 添加了形参bullets 。方法bullets.sprites() 返回一个列表，其中包含编组bullets 中的所有精灵。为在屏
幕上绘制发射的所有子弹，我们遍历编组bullets 中的精灵，并对每个精灵都调用draw_bullet() （见❺）。
如果此时运行alien_invasion.py，将能够左右移动飞船，并发射任意数量的子弹。子弹在屏幕上向上穿行，抵达屏幕顶部后消失，如图12-3所示。可在settings.py中修改子弹的尺寸、
颜色和速度。
图12-3 飞船发射一系列子弹后的《外星人入侵》游戏
12.8.5 删除已消失的子弹
当前，子弹抵达屏幕顶端后消失，这仅仅是因为Pygame无法在屏幕外面绘制它们。这些子弹实际上依然存在，它们的 y 坐标为负数，且越来越小。这是个问题，因为它们将继续
消耗内存和处理能力。
我们需要将这些已消失的子弹删除，否则游戏所做的无谓工作将越来越多，进而变得越来越慢。为此，我们需要检测这样的条件，即表示子弹的rect 的bottom 属性为零，它
表明子弹已穿过屏幕顶端：
alien_invasion.py
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
ship.update()
bullets.update()
删除已消失的子弹
❶ for bullet in bullets.copy():
❷ if bullet.rect.bottom <= 0:
❸ bullets.remove(bullet)
❹ print(len(bullets))
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
在for 循环中，不应从列表或编组中删除条目，因此必须遍历编组的副本。我们使用了方法copy() 来设置for 循环（见❶），这让我们能够在循环中修改bullets 。我们检
查每颗子弹，看看它是否已从屏幕顶端消失（见❷）。如果是这样，就将其从bullets 中删除（见❸）。在❹处，我们使用了一条print 语句，以显示当前还有多少颗子弹，
从而核实已消失的子弹确实删除了。
如果这些代码没有问题，我们发射子弹后查看终端窗口时，将发现随着子弹一颗颗地在屏幕顶端消失，子弹数将逐渐降为零。运行这个游戏并确认子弹已被删除后，将这
条print 语句删除。如果你留下这条语句，游戏的速度将大大降低，因为将输出写入到终端而花费的时间比将图形绘制到游戏窗口花费的时间还多。
12.8.6 限制子弹数量
很多射击游戏都对可同时出现在屏幕上的子弹数量进行限制，以鼓励玩家有目标地射击。下面在游戏《外星人入侵》中作这样的限制。
首先，在settings.py中存储所允许的最大子弹数：
settings.py
子弹设置
self.bullet_width = 3
self.bullet_height = 15
self.bullet_color = 60, 60, 60
self.bullets_allowed = 3
这将未消失的子弹数限制为3颗。在game_functions.py的check_keydown_events() 中，我们在创建新子弹前检查未消失的子弹数是否小于该设置：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
—snip—
elif event.key == pygame.K_SPACE:
创建新子弹并将其加入到编组bullets中
if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
玩家按空格键时，我们检查bullets 的长度。如果len(bullets) 小于3，我们就创建一个新子弹；但如果已有3颗未消失的子弹，则玩家按空格键时什么都不会发生。如果你
现在运行这个游戏，屏幕上最多只能有3颗子弹。
12.8.7 创建函数update_bullets()
编写并检查子弹管理代码后，可将其移到模块game_functions 中，以让主程序文件alien_invasion.py尽可能简单。我们创建一个名为update_bullets() 的新函数，并将其添
加到game_functions.py的末尾：
game_functions.py
def update_bullets(bullets):
"""更新子弹的位置，并删除已消失的子弹"""
更新子弹的位置
bullets.update()
删除已消失的子弹
for bullet in bullets.copy():
if bullet.rect.bottom <= 0:
bullets.remove(bullet)
update_bullets() 的代码是从alien_invasion.py剪切并粘贴而来的，它只需要一个参数，即编组bullets 。
alien_invasion.py中的while 循环又变得很简单了：
alien_invasion.py
开始游戏主循环
while True:
❶ gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
❷ ship.update()
❸ gf.update_bullets(bullets)
❹ gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, bullets)
我们让主循环包含尽可能少的代码，这样只要看函数名就能迅速知道游戏中发生的情况。主循环检查玩家的输入（见❶），然后更新飞船的位置（见❷）和所有未消失的子弹的
位置（见❸）。接下来，我们使用更新后的位置来绘制新屏幕（见❹）。
12.8.8 创建函数fire_bullet()
下面将发射子弹的代码移到一个独立的函数中，这样，在check_keydown_events() 中只需使用一行代码来发射子弹，让elif 代码块变得非常简单：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
"""响应按键"""
—snip—
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"""
创建新子弹，并将其加入到编组bullets中
if len(bullets) < ai_settings.bullets_allowed:
new_bullet = Bullet(ai_settings, screen, ship)
bullets.add(new_bullet)
函数fire_bullet() 只包含玩家按空格键时用于发射子弹的代码；在check_keydown_events() 中，我们在玩家按空格键时调用fire_bullet() 。
请再次运行alien_invasion.py，确认发射子弹时依然没有错误。
动手试一试
12-5 侧面射击 ：编写一个游戏，将一艘飞船放在屏幕左边，并允许玩家上下移动飞船。在玩家按空格键时，让飞船发射一颗在屏幕中向右穿行的子弹，并在子弹离开
屏幕而消失后将其删除。
12.9 小结
在本章中，你学习了：游戏开发计划的制定；使用Pygame编写的游戏的基本结构；如何设置背景色，以及如何将设置存储在可供游戏的各个部分访问的独立类中；如何在屏幕上
绘制图像，以及如何让玩家控制游戏元素的移动；如何创建自动移动的元素，如在屏幕中向上飞驰的子弹，以及如何删除不再需要的对象；如何定期重构项目的代码，为后续开
发提供便利。
在第13章中，我们将在游戏《外星人入侵》中添加外星人。在第13章结束时，你将能够击落外星人——但愿是在他们撞到飞船前！
第 13 章 外星人
在本章中，我们将在游戏《外星人入侵》中添加外星人。首先，我们在屏幕上边缘附近添加一个外星人，然后生成一群外星人。我们让这群外星人向两边和下面移
动，并删除被子弹击中的外星人。最后，我们将显示玩家拥有的飞船数量，并在玩家的飞船用完后结束游戏。
通过阅读本章，你将更深入地了解Pygame和大型项目的管理。你还将学习如何检测游戏对象之间的碰撞，如子弹和外星人之间的碰撞。检测碰撞有助于你定义游戏元
素之间的交互：可以将角色限定在迷宫墙壁之内或在两个角色之间传球。我们将时不时地查看游戏开发计划，以确保编程工作不偏离轨道。
着手编写在屏幕上添加一群外星人的代码前，先来回顾一下这个项目，并更新开发计划。
13.1 回顾项目
开发较大的项目时，进入每个开发阶段前回顾一下开发计划，搞清楚接下来要通过编写代码来完成哪些任务都是不错的主意。本章涉及以下内容。
研究既有代码，确定实现新功能前是否要进行重构。
在屏幕左上角添加一个外星人，并指定合适的边距。
根据第一个外星人的边距和屏幕尺寸计算屏幕上可容纳多少个外星人。我们将编写一个循环来创建一系列外星人，这些外星人填满了屏幕的上半部分。
让外星人群向两边和下方移动，直到外星人被全部击落，有外星人撞到飞船，或有外星人抵达屏幕底端。如果整群外星人都被击落，我们将再创建一群外星人。如果有外星
人撞到了飞船或抵达屏幕底端，我们将销毁飞船并再创建一群外星人。
限制玩家可用的飞船数量，配给的飞船用完后，游戏结束。
我们将在实现功能的同时完善这个计划，但就目前而言，该计划已足够详尽。
在给项目添加新功能前，还应审核既有代码。每进入一个新阶段，通常项目都会更复杂，因此最好对混乱或低效的代码进行清理。
我们在开发的同时一直不断地重构，因此当前需要做的清理工作不多，但每次为测试新功能而运行这个游戏时，都必须使用鼠标来关闭它，这太讨厌了。下面来添加一个结束游
戏的快捷键Q：
game_functions.py
def check_keydown_events(event, ai_settings, screen, ship, bullets):
—snip—
elif event.key == pygame.K_q:
sys.exit()
在check_keydown_events() 中，我们添加了一个代码块，以便在玩家按Q时结束游戏。这样的修改很安全，因为Q键离箭头键和空格键很远，玩家不小心按Q键而导致游戏
结束的可能性不大。现在测试时可按Q关闭游戏，而无需使用鼠标来关闭窗口了。
13.2 创建第一个外星人
在屏幕上放置外星人与放置飞船类似。每个外星人的行为都由Alien 类控制，我们将像创建Ship 类那样创建这个类。出于简化考虑，我们也使用位图来表示外星人。你可以自
己寻找表示外星人的图像，也可使用图13-1所示的图像，可在本书配套资源（https://www.nostarch.com/pythoncrashcourse/ ）中找到。这幅图像的背景为灰色，与屏幕背景色一致。请
务必将你选择的图像文件保存到文件夹images中。
图13-1 用来创建外星人群的外星人图像
13.2.1 创建Alien 类
下面来编写Alien 类：
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
加载外星人图像，并设置其rect属性
self.image = pygame.image.load('images/alien.bmp')
self.rect = self.image.get_rect()
每个外星人最初都在屏幕左上角附近
❶ self.rect.x = self.rect.width
self.rect.y = self.rect.height
存储外星人的准确位置
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)
除位置不同外，这个类的大部分代码都与Ship 类相似。每个外星人最初都位于屏幕左上角附近，我们将每个外星人的左边距都设置为外星人的宽度，并将上边距设置为外星人
的高度（见❶）。
13.2.2 创建Alien 实例
下面在alien_invasion.py中创建一个Alien 实例：
alien_invasion.py
—snip—
from ship import Ship
from alien import Alien
import game_functions as gf
def run_game():
—snip—
创建一个外星人
alien = Alien(ai_settings, screen)
开始游戏主循环
while True:
gf.check_events(ai_settings, screen, ship, bullets)
ship.update()
gf.update_bullets(bullets)
gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, alien, bullets)
run_game()
在这里，我们导入了新创建的Alien 类，并在进入主while 循环前创建了一个Alien 实例。我们没有修改外星人的位置，因此该while 循环没有任何新东西，但我们修改了
对update_screen() 的调用，传递了一个外星人实例。
13.2.3 让外星人出现在屏幕上
为让外星人出现在屏幕上，我们在update_screen() 中调用其方法blitme() ：
game_functions.py
def update_screen(ai_settings, screen, ship, alien, bullets):
—snip—
在飞船和外星人后面重绘所有的子弹
for bullet in bullets:
bullet.draw_bullet()
ship.blitme()
alien.blitme()
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
我们先绘制飞船和子弹，再绘制外星人，让外星人在屏幕上位于最前面。图13-2显示了屏幕上的第一个外星人。
图13-2 第一个外星人现身
第一个外星人正确地现身后，下面来编写绘制一群外星人的代码。
13.3 创建一群外星人
要绘制一群外星人，需要确定一行能容纳多少个外星人以及要绘制多少行外星人。我们将首先计算外星人之间的水平间距，并创建一行外星人，再确定可用的垂直空间，并创建
整群外星人。
13.3.1 确定一行可容纳多少个外星人
为确定一行可容纳多少个外星人，我们来看看可用的水平空间有多大。屏幕宽度存储在ai_settings.screen_width 中，但需要在屏幕两边都留下一定的边距，把它设置为
外星人的宽度。由于有两个边距，因此可用于放置外星人的水平空间为屏幕宽度减去外星人宽度的两倍：
available_space_x = ai_settings.screen_width – (2 * alien_width)
我们还需要在外星人之间留出一定的空间，即外星人宽度。因此，显示一个外星人所需的水平空间为外星人宽度的两倍：一个宽度用于放置外星人，另一个宽度为外星人右边的
空白区域。为确定一行可容纳多少个外星人，我们将可用空间除以外星人宽度的两倍：
number_aliens_x = available_space_x / (2 * alien_width)
我们将在创建外星人群时使用这些公式。
注意 令人欣慰的是，在程序中执行计算时，一开始你无需确定公式是正确的，而可以尝试直接运行程序，看看结果是否符合预期。即便是在最糟糕的情况下，也只
是屏幕上显示的外星人太多或太少。你可以根据在屏幕上看到的情况调整计算公式。
13.3.2 创建多行外星人
为创建一行外星人，首先在alien_invasion.py中创建一个名为aliens 的空编组，用于存储全部外星人，再调用game_functions.py中创建外星人群的函数：
alien_invasion.py
import pygame
from pygame.sprite import Group
from settings import Settings
from ship import Ship
import game_functions as gf
def run_game():
—snip—
创建一艘飞船、一个子弹编组和一个外星人编组
ship = Ship(ai_settings, screen)
bullets = Group()
❶ aliens = Group()
创建外星人群
❷ gf.create_fleet(ai_settings, screen, aliens)
开始游戏主循环
while True:
—snip—
❸ gf.update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets)
run_game()
由于我们不再在alien_invasion.py中直接创建外星人，因此无需在这个文件中导入Alien 类。
❶处创建了一个空编组，用于存储所有的外星人。接下来，调用稍后将编写的函数create_fleet() （见❷），并将ai_settings 、对象screen 和空编组aliens 传递给
它。然后，修改对update_screen() 的调用，让它能够访问外星人编组（见❸）。
我们还需要修改update_screen() ：
game_functions.py
def update_screen(ai_settings, screen, ship, aliens, bullets):
—snip—
ship.blitme()
aliens.draw(screen)
让最近绘制的屏幕可见
pygame.display.flip()
对编组调用draw() 时，Pygame自动绘制编组的每个元素，绘制位置由元素的属性rect 决定。在这里，aliens.draw(screen) 在屏幕上绘制编组中的每个外星人。
13.3.3 创建外星人群
现在可以创建外星人群了。下面是新函数create_fleet() ，我们将它放在game_functions.py的末尾。我们还需要导入Alien 类，因此务必在文件game_functions.py开头添加相应
的import 语句：
game_functions.py
—snip—
from bullet import Bullet
from alien import Alien
