欢天喜地接元宝

程序说明

本项目我们运用前面所学的所有知识来设计一个带动画效果的小游戏。程序模板已经给出,文件名为CatchIngots.py。通过该项目，你可以巩固前6个项目学会的本领，同时了解Python集合（set）的使用方法和游戏中动画的实现方法，进一步熟悉Python面向对象编程概念。

通过该项目你可以获得以下能力：
了解如何在程序中使用集合（set）
掌握游戏中动画的实现方法
进一步熟悉Python面向对象编程概念
增强逻辑思维能力
培养解决问题的能力

编程步骤

（1）完善Wealthgod（财神类）。该类中4个方法get_position(self)方法、get_radius(self)、update(self)、draw(self, canvas)需要完善其功能。get_position(self)方法需要获取对象的当前坐标；get_radius(self)方法需要获取财神对象的半径；update(self)方法中需要更新财神的位置，同时修改财神的水平速度（水平位移受加速度和摩擦力的影响，加速度为0.1，摩擦力为0.05）；draw(self, canvas)方法中将使用draw_image()函数实现财神图片的动画绘制。

（2）完善Falling类（天空坠物类）。该类中的1个方法update(self) 方法将用更新self.pos。

（3）编写时间事件处理函数falling_spawner()。该函数用来定期产生天空坠物（注意：在事件处理函数注册部分有timer = gui.create_timer(2000, enemy_spawner) 语句，这表明游戏程序每2秒会调用falling_spawner ()函数1次，即每2秒会产生一个坠物）。当游戏开始状态started为True时，产生坠物的纵坐标总是画布的最上侧，利用随机方法产生坠物的横坐标，并将坠物的角度设置为0（表示坠物下降时不旋转）。利用随机函数产生天空坠物的id，钻石、元宝、铜钱、恶狗、炸弹对应id依次为1,2,3,4,5。同时游戏中坠物个数减少1。通过Fallings类创建一个坠物对象并将其存储到falling_group集合中。判断游戏中坠物个数fallings变量的值，当坠物个数变为0 时，停止计时器，游戏结束。

（4）编写辅助函数process_falling_group()。该函数的功能是在画布上画一组坠物的辅助函数。利用循环实现。

（5）理解主绘制函数draw(canvas)的功能：
绘制游戏主界面； 绘制并更新财神；绘制并更新天空所有坠物；绘制控制面板标签的显示内容；

（6）编写按键事件处理函数key_down(key)和key_up(key)，使得玩家按下键盘上的左、右键时财神的加速度改变，实现财神的左、右移动；松开方向键时，财神运动的加速度减为0，可以停止财神的速度变化。

（7）编写计算两点距离的辅助函数dist(p, q)，参数p、q为平面坐标点，该函数将用于检测两个对象是否发生碰撞。

(8）完善Fallings类（天空坠物类）中的collide(self, other_object)方法。该方法的功能是判断坠物是否碰撞到财神，需要用dist(p, q)函数。

(9）完善游戏初始化辅助函数init()，实现设置游戏状态、得分、游戏限定时间、游戏机会次数，禁用背景音乐。

（10）编写辅助函数group_collide(group, other_object) 检测一组对象（天空坠物）和另一个对象（财神）是否发生碰撞，用for循环遍历group的一个副本并调用每个对象的collide(self, other_object)方法完成对集合所有对象的检测。如果发生碰撞，通过Sprite类创建一个对象并将其存储到临时集合并销毁发生碰撞的对象。同时，需要根据与财神发生碰撞的天空坠物的id修改全局变量score、lives，完成更新计分和游戏剩余次数的功能。

（11）编写mouse_click函数，判断在游戏未开始也未结束状态下，鼠标单击图片中的“开始游戏”区域，调用game_start()函数，启动游戏。

（12）在窗口左侧利用frame.add_button()绘制“再来一局”按钮，并通过调用init()实现该按钮的功能：重新开始新一局，音乐暂停，所有全局变量恢复到初始值。

以下为完整代码

# “欢天喜地接元宝”游戏之高级篇

import simpleguitk as simplegui
import math
import random

# 定义全局变量
WIDTH = 800             # 画布宽度
HEIGHT = 600            # 画布高度
score = 0               # 游戏得分
time = 120              # 游戏限定时间（剩余时间  秒）
lives = 3               # 游戏机会次数（财神的命）
started = False         # 游戏是否开始
over = False            # 游戏状态（是否结束）
wealthgod = None        # 财神对象
falling_group = set([])  # 所有天空坠物对象的集合
offset = 0               # 用于财神图片的微量平移，从而实现财神的动画效果

# 定义图片信息类
class ImageInfo:
    def __init__(self, center, size, radius=0, number=0,
                 lifespan=None, animated=False, count=None):
        self.center = center                # 图片的中心坐标
        self.size = size                    # 图片的大小
        self.radius = radius                # 图片的半径，用来计算是否和其它对象发生碰撞
        self.number = number                # 图片的编号，用于判断是哪一种坠物
        if lifespan:
            self.lifespan = lifespan        # 由该图片生成对象的寿命，以帧为单位，通常每秒为60帧
        else:
            self.lifespan = float('inf')    # 表示无穷大
        self.animated = animated            # 由该图片生成对象是否具备动画效果
        self.count = count                  # 为实现动画效果所提供的平铺图片数量

    def get_center(self):
        return self.center

    def get_size(self):
        return self.size

    def get_radius(self):
        return self.radius

    def get_number(self):
        return self.number

    def get_lifespan(self):
        return self.lifespan

    def get_animated(self):
        return self.animated

# 定义财神类
class Wealthgod:
    def __init__(self, pos, vel, acc, image, info):
        self.pos = [pos[0], pos[1]]            # 财神的位置坐标
        self.vel = vel                         # 财神的水平速度
        self.acc = acc                         # 财神的水平加速度
        self.image = image                     # 财神图像对象
        self.image_center = info.get_center()  # 图片的中心坐标
        self.image_size = info.get_size()      # 图片的大小
        self.radius = info.get_radius()        # 图片的半径，用来计算是否与其它对象发生碰撞

    def get_position(self):
        return self.pos

    def get_radius(self):
        return self.radius

    # 改变位置、速度
    def update(self):
        self.pos[0] = (self.pos[0] + self.vel) % WIDTH
        self.vel += self.acc
        self.vel *= 0.99

    # 显示财神
    def draw(self, canvas):
        self.update()
        image_center = [wealthgod_info.center[0] + (offset * 10 // 10) % wealthgod_info.count * wealthgod_info.size[0],
                        wealthgod_info.center[1]]
        canvas.draw_image(self.image, image_center, self.image_size, self.pos, self.image_size, 0)

# 定义坠落物类
class Falling:
    def __init__(self, pos, image, info, sound=None):
        self.pos = [pos[0], pos[1]]
        self.image = image
        self.image_center = info.get_center()
        self.image_size = info.get_size()
        self.radius = info.get_radius()
        self.number = info.get_number()
        self.lifespan = info.get_lifespan()
        self.animated = info.get_animated()
        self.age = 0
        if sound:
            sound.rewind()
            sound.play()

    def get_position(self):
        return self.pos

    def get_radius(self):
        return self.radius

    def get_number(self):
        return self.number

    # 坠物碰撞到财神
    def collide(self, other_object):
        # 请在此处补充代码
        pass
        if dist(self.get_position(), other_object.get_position()) <=  self.radius + other_object.get_radius():
            return True
        else:
            return False

    def draw(self, canvas):
        canvas.draw_image(self.image, self.image_center , self.image_size,
                          self.pos, self.image_size, 0)

    def update(self):
        self.pos[1] = (self.pos[1] + 1) % HEIGHT
        self.age += 1
        if self.age < self.lifespan:
            return True
        else:
            return False

# 加载图片资源
start_info = ImageInfo([400, 300], [800, 600])
start_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@start.png")                 # 开始背景

background_info = ImageInfo([195, 110], [391, 220])
background_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@background.jpg")       # 游戏背景

wealthgod_info = ImageInfo([56.66, 72.5], [113.33, 145], 0, 0, None, True, 3)
wealthgod_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@wealthgod.png")         # 财神，图像文件中包含3副图片用来实现动画

diamond_info = ImageInfo([25, 25], [50, 50],20, 1)
diamond_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@diamond.png")             # 钻石

ingot_info = ImageInfo([25, 25], [50, 50],20, 2)
ingot_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@ingot.png")                 # 元宝

copper_info = ImageInfo([25, 25], [50, 50],20, 3)
copper_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@copper.png")               # 铜钱

dog_info = ImageInfo([25, 25], [50, 50],20, 4)
dog_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@dog.png")                     # 恶狗

bomb_info = ImageInfo([25, 25], [50, 50],20, 5)
bomb_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@bomb.png")                   # 炸弹

startButton_info = ImageInfo([114, 50], [228, 99])
startButton_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@startbutton.png")    # 游戏开始按钮

end_info = ImageInfo([400, 300], [800, 600])
end_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@end.png")                     # 游戏结束按钮

collision_info = ImageInfo([55, 43], [110, 86])
collision_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@collision.png")        # 炸弹爆炸效果

blood_info = ImageInfo([85.5, 85.5], [171, 171])
blood_image = simplegui.load_image("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@blood.png")                # 被恶狗咬后的溅血效果

# 加载音效资源
back_sound = simplegui.load_sound("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@sound1.OGG")                 # 背景音效
explode_sound = simplegui.load_sound("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@explode.wav")             # 爆炸音效
money_sound = simplegui.load_sound("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@money.wav")                 # 捡到元宝或钱的音效
dog_sound = simplegui.load_sound("http://mooc.xjau.edu.cn:80/asset-v1:XJAU_CS+CS001+2019_T1+type@asset+block@dog.wav")                     # 被恶狗咬的音效

# 定义距离函数
def dist(p, q):
    # 请在此处补充代码
    pass
    return math.sqrt((p[0]-q[0])**2+(p[1]-q[1])**2)

# 游戏初始化辅助函数
# 同时也是“再来一局”按钮事件处理函数
def init():
    # 设置游戏状态、得分、游戏限定时间、游戏机会次数，禁用背景音乐
    global offset, started, over, score, lives, time
    offset = 0          # 用于财神图片的微量平移，从而实现财神的动画效果
    # 请在此处补充代码
    pass
    started = False
    over = False
    score = 0
    lives = 3
    time = 120
    back_sound.pause()

# 游戏开始函数
def game_start():
    # 设置游戏状态、得分、游戏机会次数、播放背景音乐，并在屏幕底部中间位置出现财神
    global started, over, score, lives, wealthgod
    started = True
    over = False
    timer.start()
    back_sound.rewind()
    back_sound.play()
    wealthgod = Wealthgod([WIDTH / 2,
                           HEIGHT - wealthgod_info.get_size()[0]/2],
                          0, 0,
                          wealthgod_image,
                          wealthgod_info)

# 游戏结束函数
def game_over():
    # 设置游戏状态、得分、游戏机会次数
    global started, over, time
    started = False
    over = True
    time = 0

# 计时器事件处理函数：用于随机出现天空坠物
def falling_spawner():
    # 利用随机函数产生天空坠物的id，钻石、元宝、铜钱、恶狗、炸弹对应id依次为1,2,3,4,5
    global falling_group, time, falling_number
    if started:
        x = random.randrange(25, WIDTH - 25)
        falling_number = random.randint(1, 5)
        if falling_number == 1:
            a_falling = Falling([x, diamond_info.get_center()[1]], diamond_image, diamond_info)
        elif falling_number == 2:
            a_falling = Falling([x, ingot_info.get_center()[1]], ingot_image, ingot_info)
        elif falling_number == 3:
            a_falling = Falling([x, copper_info.get_center()[1]], copper_image, copper_info)
        elif falling_number == 4:
            a_falling = Falling([x, dog_info.get_center()[1]], dog_image, dog_info)
        elif falling_number == 5:
            a_falling = Falling([x, bomb_info.get_center()[1]], bomb_image, bomb_info)
        falling_group.add(a_falling)
        time -= 1

# 检测一组对象（天空坠物）和一个对象（财神）之间是否发生碰撞的辅助函数
def group_collide(group, other_object, canvas):
    # 坠物与财神碰撞时，全局变量发生变化
    global score, lives, wealthgod, over, started
    # 请在此处补充代码
    pass
    tmp_set = set([])
    collided = False
    for a_falling in list(group):
        if a_falling.collide(other_object):
            tmp_set.add(a_falling)
            collided = True
            if lives == 0:
                over = True
                started = False
            else:
                if a_falling.get_number() == 1:
                    score += 10
                elif a_falling.get_number() == 2:
                    score += 5
                elif a_falling.get_number() == 3:
                    score += 1
                elif a_falling.get_number() == 4:
                    score -= 5
                elif a_falling.get_number() == 5:
                    score -= 10
                    lives -= 1

    group.difference_update(tmp_set)
    return collided

# 在画布上画一组坠物的辅助函数
def process_falling_group(group, canvas):
    tmp_set = set([])
    for a_falling in list(group):
        a_falling.draw(canvas)
        if not over and not a_falling.update():
            tmp_set.add(a_falling)
    group.difference_update(tmp_set)

# 绘图事件处理函数
def draw(canvas):
    global time, score, lives, over, started, wealthgod, falling_group, offset
    offset += 0.1        # 用于实现财神图片的微量偏移
    if not started and not over:
        canvas.draw_image(start_image,
                          start_info.get_center(),
                          start_info.get_size(),
                          [WIDTH / 2, HEIGHT / 2],
                          [WIDTH, HEIGHT])
    elif over or time == 0:
        timer.stop()
        canvas.draw_image(end_image,
                          end_info.get_center(),
                          end_info.get_size(),
                          [WIDTH / 2, HEIGHT / 2],
                          end_info.get_size())
        canvas.draw_text('总成绩\n'+" "+ str(score), (20, HEIGHT-100),36, 'Red', 'serif')
        game_over()
    else:
        canvas.draw_image(background_image,
                          background_info.get_center(),
                          background_info.get_size(),
                          [WIDTH / 2, HEIGHT / 2],
                          [WIDTH, HEIGHT])
        canvas.draw_text('时间：' + str(time), (100, 30), 16, 'White', 'serif')
        canvas.draw_text('成绩：' + str(score), (WIDTH/2, 30), 16, 'White', 'serif')
        canvas.draw_text('还有：' + str(lives) + "次机会", (WIDTH - 200, 30), 16, 'White', 'serif')

        wealthgod.draw(canvas)

        process_falling_group(falling_group, canvas)
        if group_collide(falling_group, wealthgod, canvas):
            if lives > 0:
                wealthgod.draw(canvas)
            else:
                over = True

# 鼠标点击事件处理函数
def mouse_click(pos):
    # 请在此处补充代码，以实现鼠标单击“开始游戏”位置处，游戏开始
    pass
    global started
    if not started and not over:
        if 85<pos[0]<230 and 420<pos[1]<470:
            game_start()

# 键盘按下事件处理函数
def key_down(key):
    global wealthgod
    if key == simplegui.KEY_MAP["left"]:         # 向左
        wealthgod.acc -= 0.01
    elif key == simplegui.KEY_MAP["right"]:      # 向右
        wealthgod.acc += 0.01

# 处理键盘按下事件的函数
def key_up(key):
    global wealthgod
    wealthgod.acc = 0

# 创建用户界面
frame = simplegui.create_frame("欢天喜地接元宝", WIDTH, HEIGHT)

# 请在此处补充代码，以实现绘制“再来一局”按钮
pass
frame.add_button("再来一局", init, 50)
# 注册事件处理函数
frame.set_draw_handler(draw)
frame.set_keydown_handler(key_down)
frame.set_keyup_handler(key_up)
frame.set_mouseclick_handler(mouse_click)

# 创建定时器，2秒掉一个坠物
timer = simplegui.create_timer(2000, falling_spawner)

# 启动游戏
init()
frame.start()