1. pygame简介
pygame是Python编程语言下的一个跨平台、免费且开源的多媒体库，它被广泛应用于游戏和图像、音频处理等领域，支持Python 2和Python 3版本，可以在Windows、Mac OS、Linux等多个平台下运行。pygame不仅支持基本的2D图形渲染和事件处理，还能够处理音频、网络和低级别的输入设备。本篇文章将使用pygame库来编写经典游戏Flappy bird。
2. 游戏介绍
Flappy bird是一款非常流行的小游戏，由越南人Dong Nguyen开发，于2013年发布。该游戏被广泛传播，甚至成为了一种文化现象，而它的虚荣和沉迷性也引起了广泛讨论。本篇文章以pygame库为基础，编写一个简化版的Flappy bird，帮助读者了解pygame的基础知识和游戏编程的一些原理。
3. 游戏设计
3.1 游戏规则
Flappy bird游戏的操作非常简单：玩家需要通过点击鼠标使小鸟跳跃，避免撞到障碍物和地面，保持游戏的持续时间。在我们的游戏中，小鸟会通过不断上升下落的物理运动模拟来实现跳跃效果，而障碍物会不断地从画面右侧向左侧移动，玩家需要在合适的时机控制小鸟跃过障碍物。当玩家碰到障碍物或地面时，游戏就结束了。
3.2 游戏元素
本游戏所涉及到的游戏元素有：小鸟、障碍物和地面。这些元素均以2D的形式呈现，如下图所示：
其中小鸟和障碍物都是由图片文件组成的，可以在游戏开始前进行加载，地面是一条与窗口宽度相同的水平线，用来判断小鸟是否碰到地面。
3.3 游戏界面
游戏的界面有游戏背景、记分板和游戏元素等组成，如下图所示：
游戏将在黑色的背景上进行，地面位于屏幕底端，左侧有一个计分板来显示当前的得分。障碍物是由一组上下两个带有空隙的管道组成的，玩家需要通过这些管道来得分。
4. 实现过程
4.1 导入pygame库
首先要做的是导入pygame库，并初始化pygame，以确保游戏可以正常运行。代码如下：
import pygame
pygame.init()
4.2 定义游戏界面
定义屏幕大小和游戏标题，以及加载游戏所需的图片。在此创建一个游戏窗口，用于显示游戏画面，设置游戏的标题并加载游戏素材。代码如下：
# define screen size and title
SCREEN_WIDTH = 400
SCREEN_HEIGHT = 600
pygame.display.set_caption("Flappy bird")
# load game sprites
BACKGROUD_IMAGE = pygame.image.load("background.png").convert_alpha()
PIPE_IMAGE = pygame.image.load("pipe.png").convert_alpha()
BIRD_IMAGES = [pygame.image.load("bird0.png").convert_alpha(),
pygame.image.load("bird1.png").convert_alpha(),
pygame.image.load("bird2.png").convert_alpha()]
GROUND_IMAGE = pygame.image.load("ground.png").convert_alpha()
# create the window
screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))
4.3 定义游戏元素类
在pygame中，每个游戏元素都可以看成一个矩形，可以根据其左上角坐标(x,y)和宽高(w,h)来定义。在我们的游戏中，主要有小鸟、障碍物和地面这三个元素，因此可以创建一个元素基类，分别派生出小鸟、障碍物和地面三个子类，并在子类中添加对应的操作。下面是定义元素类的核心代码：
class Element:
"""Base class for game elements"""
def __init__(self, x, y, w, h, image=None):
self.rect = pygame.Rect(x, y, w, h)
self.image = image
def draw(self, screen):
screen.blit(self.image, self.rect)
class Bird(Element):
"""Bird class"""
def __init__(self, x, y, w, h, images):
super().__init__(x, y, w, h)
self.images = images
self.index = 0
self.image = self.images[self.index]
self.dy = 0
def update(self, dt):
if self.dy > -9:
self.dy -= 0.5
self.rect.y -= self.dy * dt
self.index = (self.index + 1) % len(self.images)
self.image = self.images[self.index]
def jump(self):
self.dy = 6
class Pipe(Element):
"""Pipe class"""
def __init__(self, x, y, w, h, image):
super().__init__(x, y, w, h, image)
self.xspeed = -3
def update(self, dt):
self.rect.x += self.xspeed * dt
def reset(self, x):
self.rect.x = x
self.rect.y = random.randint(-200, 0)
def collides(self, bird_rect):
return self.rect.colliderect(bird_rect)
class Ground(Element):
"""Ground class"""
def __init__(self, x, y, w, h, image):
super().__init__(x, y, w, h, image)
self.xspeed = -3
def update(self, dt):
self.rect.x += self.xspeed * dt
def reset(self):
self.rect.x = 0
上述代码定义了一个Element基类，其中包含一个矩形区域和一个图像。其余三个类都派生自Element类，分别实现了不同的功能。
4.4 游戏事件循环
在pygame中，游戏的主循环包含了不断处理用户输入和更新画面的操作，本游戏的主循环如下所示：
while True:
# handle event
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
sys.exit()
elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
bird.jump()
# update element
dt = clock.tick(30) / 1000
bird.update(dt)
for pipe in pipes:
pipe.update(dt)
ground.update(dt)
# check collision
if ground.rect.collidepoint(bird.rect.midbottom) or \
any(pipe.collides(bird.rect) for pipe in pipes):
is_game_over = True
# draw background
screen.blit(BACKGROUD_IMAGE, (0, 0))
# draw pipes
for pipe in pipes:
pipe.draw(screen)
# draw bird
bird.draw(screen)
# draw ground
ground.draw(screen)
# update score
if not is_game_over:
font = pygame.font.SysFont(None, 40)
text = font.render(str(score), True, (255, 255, 255))
screen.blit(text, (SCREEN_WIDTH // 2 - text.get_rect().width // 2, 50))
# check if game is over
if is_game_over:
font = pygame.font.SysFont(None, 40)
text = font.render("Game over!", True, (255, 0, 0))
screen.blit(text, (SCREEN_WIDTH // 2 - text.get_rect().width // 2, SCREEN_HEIGHT // 2))
pygame.display.flip()
上述代码循环地处理用户输入（包括窗口的关闭事件和鼠标单击事件）、更新游戏元素、检测碰撞、绘制游戏画面和判断游戏是否结束等操作。其中游戏中使用了pygame内置的时间模块，以帧为单位更新游戏元素。
总结
本文基于pygame库，实现了一个经典小游戏Flappy bird。在游戏设计和元素定义方面，本文对游戏的规则、界面和元素进行了详细的阐述；在游戏实现方面，本文介绍了如何导入pygame库、创建游戏窗口、定义游戏元素和游戏循环等方面的知识。本文的实现过程可以帮助初学者理解pygame库的应用方法和游戏编程的一些原理。
参考文献：
Flappy bird. (2021, April 17). Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Flappy_Bird
Flappy bird pygame. https://github.com/yangfan4488/flappy-bird-pygame
pygame documentation. https://www.pygame.org/docs/