编写“火柴人运球避开防守跳起投篮”游戏时，未系统学习pygame，边看边编程，并不知道pygame中有向量。游戏中投篮者靠近篮板投篮，防守者逼近防守，向投篮者方向移动若干距离。原计算前进距离的代码没使用向量，因此逻辑关系较复杂，精度差，还花费较多时间。后发现pygame中有向量，改为向量法实现，可简化编程，提高了精度。程序中篮球从投篮处向篮板前进代码，也可使用向量，但改后和原代码没有优势，因此未改。向量是处理这类问题常用的方法，是编写游戏必须掌握的知识。
文章中特别强调：关于向量的一个要点是，它们仅表示相对方向和大小，一个向量的位置是没有意义的。这是指数学意义上的向量。但实际上，在程序中处理的向量是在游戏坐标系中的有向线段，位置还是必要的。可以这样理解，有向线段是指定了位置的向量，因此，向量的许多概念和方法也适用于有向线段。另外，请仔细学习向量差的物理意义。
Guard类的方法draw(self)中被改写代码如下。请注意是投篮者向量减防守者向量，从而产生从防守者到投篮者的向量，防守者从自己所在位置出发沿向量方向逼近投篮者。这里防守者处是运动的出发点，投篮者处是目的地，为方便使用请记住：出发点到目的点向量，是目的地减出发点。很多游戏要用到这些概念，例如，投篮、踢球和射击等。
vGuard=pygame.math.Vector2(self.x,self.y) #防守者向量,参数是防守者坐标 vPlayer=pygame.math.Vector2(self.PlayerX,self.PlayerY) #投篮者向量,参数是投篮者坐标 vG_P=vPlayer-vGuard #注意投篮者向量减防守者向量，产生从防守者到投篮者的向量 dist=vG_P.length() #防守者到投篮者距离 #vG_P=vG_P.normalize() #可先变单位向量 #vG_P=vG_P*5 #向量长度变为5 vG_P.scale_to_length(5) #也可直接将向量长度变为5，这是防守者向投篮者方向1帧前进距离 if dist>200: #如距投篮者>200,返回初始点 self.x,self.y=400,300 elif self.PlayerFrameNum<4: #如投篮者未投篮，逼近投篮者 self.x+=int(vG_P.x) #防守者移动 self.y+=int(vG_P.y)
完整程序如下。所需图形和原来程序相同。
import pygame import math import random import os class Ball(): #篮球类 def __init__(self,screen): #screen是游戏主窗体，Surface类实例 self.screen=screen b=pygame.image.load(‘b.png‘).convert_alpha() #得到篮球图形 r=b.get_rect() self.p=pygame.transform.scale(b,(r.width//2,r.height//2)) #缩小图形 self.x,self.y,self.xi,self.yi=0,0,0,0#(x,y)篮球坐标,(xi,yi)是篮球两个位置间增量 self.frameNum=9 #篮球帧编号(1-8),=9,篮球不可见 self.mark=0 #此次投篮中否，=0不中，=1中 self.score=0 #投篮投中次数(得分) def draw(self): #主程序调用，实现篮球动画 if self.frameNum==9: #篮球帧编号=9,篮球不可见 return if self.frameNum==1: #第1帧计算必要数据,下句坐标(self.x,self.y)是球运行起点 dx,dy=(400-self.x),(40-self.y) #坐标(400,530)点是球碰到篮板上的点 self.xi=dx//6 #篮球从起始点到篮板每帧沿x轴前进的增量 self.yi=dy//6 #篮球从起始点到篮板每帧沿y轴前进的增量 dist=math.sqrt((dx**2)+(dy**2)) #投篮点距离篮板距离 n=int(dist//100) #除数越小，总投中率越低 if random.randint(1,n+1)==1: #随机数为1投中，n+1避免dist<100为0 self.mark=1 #投中标记为1 else: self.mark=0 #投不中为0 if self.frameNum>=1 and self.frameNum<6: #从第1帧到第5帧,球按此法前进 self.x+=self.xi #篮球每帧沿x轴增加1个增量值 self.y+=self.yi #篮球每帧沿y轴增加1个增量值 self.frameNum+=1 elif self.frameNum==6: #此帧球将碰到篮板，要准确控制碰到篮板的落点 self.x=400 #球碰到篮板的x坐标 self.frameNum+=1 if self.mark==1: #投中，篮球落点y轴方向靠近篮筐 self.y=90 else: #投不中，篮球落点y轴方向离篮筐较远 self.y=70 else: #篮球下落的两个点，即第7，8帧 if self.mark==0: #球未投中,球除下落,还沿x轴方向移动,球从篮筐两侧落下 if self.xi>=0: #如球从左到右,最后两帧,球沿x轴方向继续从左向右移动 self.x+=30 else: self.x-=30 #否则最后两帧，球沿x轴方向继续从右向左移动 self.y+=25 #如投中x坐标不变，即球直接下落穿过篮筐 self.frameNum+=1 self.screen.blit(self.p, (self.x, self.y)) #在屏幕指定位置绘制篮球 if self.frameNum==9 and self.mark==1: #球所有动作完成，判断得分是否加1 self.score+=1 class Guard(): #防守者类 def __init__(self,screen): ##screen是游戏主窗体，Surface类实例 self.screen=screen self.images=[] for n in range(2): #将2帧图像保存到列表中 p = pygame.image.load(str(n+16)+‘.png‘).convert_alpha()#文件名为16.png,17.png r=p.get_rect() p = pygame.transform.scale(p, (r.width//6, r.height//6)) #调整图像的大小 self.images.append(p) self.frameNum=0 #帧编号，0-1 self.x,self.y=400,300 #防守运动员在窗体的初始坐标 self.PlayerX,self.PlayerY=0,0 #此时投篮手坐标 self.PlayerFrameNum=0 #此时投篮手帧号 self.rect=None#调用blit绘制图形,返回rect记录图形在screen坐标和图形宽和高,用来检测碰撞 def draw(self): #主程序调用，实现防守者动画 p=self.images[self.frameNum] #取出当前帧图形 if self.PlayerX-self.x<0: #面向投篮手 p=pygame.transform.flip(p,True,False) vGuard=pygame.math.Vector2(self.x,self.y) #防守者向量,参数是防守者坐标 vPlayer=pygame.math.Vector2(self.PlayerX,self.PlayerY) #投篮者向量,参数是投篮者坐标 vG_P=vPlayer-vGuard #注意投篮者向量减防守者向量，产生从防守者到投篮者的向量 dist=vG_P.length() #防守者到投篮者距离 #vG_P=vG_P.normalize() #可先变单位向量 #vG_P=vG_P*5 #向量长度变为5 vG_P.scale_to_length(5) #也可直接将向量长度变为5，这是防守者向投篮者方向1帧前进距离 if dist>200: #如距投篮者>200,返回初始点 self.x,self.y=400,300 elif self.PlayerFrameNum<4: #如投篮者未投篮，逼近投篮者，如投篮者投篮，防守者位置不变 self.x+=int(vG_P.x) #防守者移动 self.y+=int(vG_P.y) #下句返回rect用来检测碰撞,其属性x,y是图形在游戏窗口坐标,width,hight是图形宽和高 self.rect=self.screen.blit(p,(self.x,self.y)) #在屏幕指定位置绘制防守者 self.frameNum+=1 if self.frameNum==2: self.frameNum=0 class Player(): #投篮手类 def __init__(self,screen): #screen是游戏主窗体，Surface类实例 self.screen=screen self.images=[] for n in range(16): #将16帧图像(包括运球和跳投图像)保存到列表中 p = pygame.image.load(str(n)+‘.png‘).convert_alpha()#文件名为1.png,2.png... r=p.get_rect() p = pygame.transform.scale(p, (r.width//6, r.height//6)) #调整图像的大小 self.images.append(p) self.frameNum=0 #帧编号，运球为0到3，跳投为4到15 self.x,self.y=0,0 #图像在窗体的坐标 self.mouseX,self.mouseY=0,0 #此时鼠标坐标值 self.jumpUpOrDown=-10 #按空格键后投篮手向上跳，初始值为负数。到最高点后下落，为正数 self.rect=None#调用blit绘制图形,返回rect记录图形在screen坐标和图形宽和高,用来检测碰撞 def dribble(self): #运球动画 p=self.images[self.frameNum] if self.mouseX-self.x<0: #面向鼠标 p=pygame.transform.flip(p,True,False) self.x,self.y=self.mouseX,self.mouseY #投篮手坐标=鼠标坐标 if self.x<1: #控制投篮手必须在篮球场中 self.x=1 if self.x+90>width: self.x=width-90 if self.y<230: self.y=230 if self.y+120>height: self.y=height-120 self.rect=self.screen.blit(p,(self.x,self.y)) #在指定位置绘制图形,返回rect self.frameNum+=1 if self.frameNum==4: self.frameNum=0 def jumpShot(self): #跳投动画 p=self.images[self.frameNum] if self.x>width/2: #面向篮板 p=pygame.transform.flip(p,True,False) self.screen.blit(p, (self.x, self.y)) #跳投初始位置是运球转跳投时位置 self.y+=self.jumpUpOrDown #以后先向上(y值减少)，到最高点后下降 self.frameNum+=1 if self.frameNum==9: #开始下落，下落值为正 self.jumpUpOrDown=10 if self.frameNum==16: #=16，跳起投篮结束，转运球 self.frameNum=0 self.jumpUpOrDown=-10 pygame.init() os.environ[‘SDL_VIDEO_WINDOW_POS‘]="%d,%d"%(200,40) #游戏窗口距左侧和顶部点数为200,40 size = width, height = 800,600 #创建游戏窗口大小 screen = pygame.display.set_mode(size) pygame.display.set_caption("投手运球和跳投") #设置窗口标题 bg_img = pygame.image.load("篮球场1.png").convert() #背景篮球场图像 fclock = pygame.time.Clock() #创建控制频率的clock fps = 4 #定义刷新频率 player=Player(screen) #投篮手类实例 ball=Ball(screen) #篮球类实例 guard=Guard(screen) #防守者类实例 font1 = pygame.font.SysFont(‘宋体‘, 50, True) #创建字体 gameOver=False #该次游戏是否结束，初始不结束 running = True #程序是否结束，初始运行 while running: for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: #处理退出事件 running = False #程序结束 if event.type == pygame.MOUSEMOTION: #鼠标移动事件 player.mouseX,player.mouseY=event.pos #将鼠标位置传递给投篮手用于运球 if event.type == pygame.KEYUP: #按键后抬起事件，避免长按键不抬起 if event.key == pygame.K_SPACE: #按空格键后抬起 if player.frameNum<4: #如在运球状态，转投篮状态 player.frameNum=4 #已在投篮状态不处理 if event.key == pygame.K_r and gameOver==True: #按r键后抬起，重玩游戏 gameOver=False ball.score=0 screen.blit(bg_img, (0, 0)) #绘制篮球场背景 surface1=font1.render(‘score:‘+str(ball.score),True,[255,0,0]) #不能显示中文 screen.blit(surface1, (20, 20)) #显示进球数(得分) if gameOver==True: #如果该次游戏结束，后边程序不再执行 fclock.tick(fps) #fps是每秒多少帧,减去程序运行时间，为实现fps,还需延迟时间 continue if player.frameNum>=4: #如果投篮手帧号>=4,投篮手正在跳投 player.jumpShot() if player.frameNum==8: #第8帧跳起手中无球，篮球要出现并开始向篮板运动 ball.frameNum=1 #球向篮板运动第1帧 ball.x=player.x #球向篮板运动的起始位置 ball.y=player.y else: #如果投篮手帧号<4,投篮手正在运球 player.dribble() ball.draw() #篮球动画 guard.PlayerX,guard.PlayerY=player.x,player.y #将投篮手位置传递给防守者 guard.PlayerFrameNum=player.frameNum #将投篮手帧号传递给防守者 guard.draw() #防守运动员动画 if player.frameNum<4: #仅在投篮手运球时，判断和防守者是否发生碰撞 if player.rect.colliderect(guard.rect): #检测投篮者和防守者是否发生碰撞 gameOver=True #发生碰撞，游戏结束 surface2=font1.render(‘if play again,press key r‘,True,[255,0,0]) screen.blit(surface2, (20, 100)) #显示如继续玩，按r键 pygame.display.flip() #刷新游戏场景 fclock.tick(fps) #fps是每秒多少帧,减去程序运行时间，为实现fps,还需延迟时间 pygame.quit()