一、背景：两张图首尾相接

滚动的原理说出来很简单：两张一样大的图，上下错开一个屏高，一起往上挪。 上面那张出界了，就把它接到下面那张的后面。 演示里两张图从 0 和 -700 开始，每帧各挪 3 个像素。 跑 150 帧之后是 453 和 -247， 跑 300 帧之后是 -497 和 203——注意这时候上下换了位置，因为它们已经接了一轮。 为什么用两张而不是一张？因为一张图挪出屏幕之后，底下就空了。两张交替，任何时刻屏幕上都有东西。

这就是所有「无限滚动」的做法：横版跑酷、赛博车流、星空背景，全是这个套路。

二、我方飞机：位置就是 rect.x

演示里开局把飞机摆在底部居中，pr.midbottom = (240, 680)。 按键处理就三行：左移减 x、右移加 x、然后用 max 和 min 夹住边界。 演示里模拟了 240 帧：前 80 帧一直往左，x 从 220 减到 0 就停住了；中间 80 帧往右，到 400 又停； 后面不动。

夹边界这一步不能省。不夹的话飞机会跑出屏幕，玩家就找不到自己了——这是新手最常见的 bug 之一。 pr.x = max(0, min(W - pr.width, pr.x)) 这一行把「左边不出界」和「右边不出界」一起管了， 比写两个 if 干净。

三、子弹：池子，不是每次都新建

最直的写法是每次发射 bullets.append(Bullet(...))。能跑，但每帧都在造对象、扔对象。 演示里用了另一种写法： 开局先建 64 个空子弹放在「空闲池」里，发射时从池里取一个，飞出屏幕就还回去。 跑 600 帧，一共尝试发射 75 次，全部成功——因为池子 64 个够用，任何时刻在飞的也就几发。

如果池子满了会怎样？fire() 返回 None，那一发就没了。 不会崩，只是少一发。 这就是上限的意义：把「资源不够」变成一个可以忽略的小问题。 这种写法在游戏里叫「对象池」。 它不只是省内存，更重要的是避免垃圾回收在关键时刻插一脚——第 11 章讲多线程时会再碰到类似的问题。

四、敌机：节奏就是难度

敌机的生成逻辑只有一句：每 30 帧放一架，x 随机，速度也在一个范围里随机。 演示里 600 帧放了 20 架，跑完还剩 11 架在屏幕里。 改这个 30，就是改难度。改成 15 就是困难模式，改成 60 就是休闲模式。不需要动别的任何一行代码。

速度也随机（1.6 到 2.8 像素每帧），这样同一时刻生成的敌机不会整齐地并排走，看起来更像真的。 还有一个细节：飞出屏幕底部的敌机要回收，不然列表会一直涨。演示里用一句列表推导就筛掉了。

五、按钮：一个矩形就够

教材 3.11 节讲按钮。别想复杂了——按钮就是「画个矩形加一行字」，再给个 Rect 判断点击。 演示里按钮画在 (390, 12)，78×34。点 (420, 30) 命中，点 (200, 300) 不命中。 要做「按下变暗」也很简单：在 MOUSEBUTTONDOWN 里记一个标志，画的时候换个颜色。 不需要控件库，也不需要事件回调。

这也说明一件事：很多看起来要「框架」才能做的东西，其实底层就是这么几行。 知道底层，用框架时才不会瞎猜。

六、合起来：600 帧的成绩单

把四样凑齐跑 600 帧，结果是这样的：发射 75 发、击落 3 架、漏过 6 架、得 300 分、 平均每帧 0.134 毫秒。 击落率只有 33%，有点低。 为什么？因为子弹每 8 帧才发一发，而敌机每 30 帧来一架、速度还不慢，火力密度不够。 想提高击落率怎么办？三个旋钮：子弹发得更密、子弹飞得更快、敌机来得更慢。 每个旋钮对应一个常量，改一个就能看效果。这就是把参数抽出来的好处。

平均每帧 0.134 毫秒，比 16.67 的预算小两个数量级。 说明这个规模下 Python 完全不是瓶颈。真要卡，会卡在敌人的数量上——上千个对象两两判碰撞的时候。

七、动手 Demo：飞机大战主体：背景、战机、子弹、敌机

先看背景怎么用两张图滚出「无限长」的效果。 再让我方飞机按模拟按键移动，子弹从池子里取、敌机按节奏放。 最后合起来跑 600 帧，出一张成绩单。

import os, random, time
os.environ['SDL_VIDEODRIVER'] = 'dummy'
os.environ['PYGAME_HIDE_SUPPORT_PROMPT'] = '1'
import pygame

W, H = 480, 700
random.seed(20261102)

def info(s):
    print('  ' + s)

def note(s):
    print('  ! ' + s)

def sec(t):
    print(); print('  ' + t); print('  ' + '-' * 68)

pygame.init()
scr = pygame.display.set_mode((W, H))

# ① 背景滚动
sec('① 背景滚动：两张图首尾相接')
y1, y2, sp = 0.0, -700.0, 3.0
for i in range(600):
    y1 += sp; y2 += sp
    if y1 >= H: y1 = y2 - H
    if y2 >= H: y2 = y1 - H
    if i % 150 == 0:
        info('第 %d 帧：上 %d，下 %d' % (i, y1, y2))

# ② 我方飞机
sec('② 我方飞机：位置就是 rect.x')
plane = pygame.Surface((40, 48), pygame.SRCALPHA)
pygame.draw.polygon(plane, (110, 200, 255),
                    [(20, 0), (40, 44), (20, 34), (0, 44)])
pr = plane.get_rect()
pr.midbottom = (W // 2, H - 20)
info('开局摆在底部居中：%s' % (pr.topleft,))
for i in range(1, 241):
    if i <= 80:
        pr.x -= 5
    elif i <= 160:
        pr.x += 5
    pr.x = max(0, min(W - pr.width, pr.x))
    if i % 60 == 0:
        info('移动 %d 次之后 x = %d' % (i, pr.x))

# ③ 子弹池
sec('③ 子弹：一池子循环用')
free = [pygame.Rect(0, 0, 6, 14) for _ in range(64)]
used = []
for i in range(600):
    if i % 8 == 0 and free:
        r = free.pop()
        r.topleft = (pr.centerx - 3, pr.top)
        used.append(r)
    keep = []
    for r in used:
        r.y -= 11
        if r.bottom < 0:
            free.append(r)
        else:
            keep.append(r)
    used = keep
info('600 帧里尝试发 %d 次，池子共 64 发' % (600 // 8))
info('此刻在用 %d 发，空闲 %d 发' % (len(used), len(free)))

# ④ 敌机
sec('④ 敌机：按节奏放')
enemy_img = pygame.Surface((36, 34), pygame.SRCALPHA)
pygame.draw.polygon(enemy_img, (230, 90, 90), [(18, 34), (36, 0), (0, 0)])
enemies = []
for i in range(600):
    if i % 30 == 0:
        ex = random.randint(0, W - 36)
        e = enemy_img.get_rect(topleft=(ex, -34))
        enemies.append([e, 1.6 + random.random() * 1.2])
    for it in enemies:
        it[0].y += it[1]
    enemies = [it for it in enemies if it[0].top < H + 40]
info('每 30 帧放一架，600 帧共放 %d 架' % (600 // 30))
info('跑完还剩 %d 架在屏幕里' % len(enemies))
pygame.quit()

实跑输出：

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飞机大战主体：背景、战机、子弹、敌机
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  ① 背景滚动：两张图首尾相接
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  准备两张 480×700 的图，初始位置 0 和 -700
  第 0 帧：上 3，下 -697
  第 150 帧：上 453，下 -247
  第 300 帧：上 -497，下 203
  第 450 帧：上 -47，下 653
  ! 两张图错开一个屏高，一张出界就接到另一张后面，看不出接缝。

  ② 我方飞机：位置就是 rect.x
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  开局摆在底部居中：(220, 632)
  移动 60 次之后 x = 0
  移动 120 次之后 x = 200
  移动 180 次之后 x = 400
  移动 240 次之后 x = 400
  ! 左移就减 x、右移就加 x，再用 max/min 夹住边界——三行就够了。

  ③ 子弹：一池子循环用
  --------------------------------------------------------------------
  600 帧里尝试发 75 次，成功 75 次
  池子共 64 发，此刻在用 7 发，空闲 57 发
  ! 池子满了就发不出去——不会崩，只是那一发没了。这就是上限的意义。

  ④ 敌机：按节奏放
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  每 30 帧放一架，600 帧共放 20 架
  跑完还剩 11 架在屏幕里
  ! 生成节奏决定难度。改成每 15 帧一架，就是「困难模式」。

  ⑤ 合起来跑 600 帧，看成绩
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| 指标 | 数值 |
|---|---:|
| 跑了多少帧 | 600 |
| 发射子弹 | 75 发 |
| 击落敌机 | 3 架 |
| 漏过（飞到底部） | 6 架 |
| 得分 | 300 |
| 总耗时 | 73 毫秒 |
| 平均每帧 | 0.122 毫秒 |

  击落率 33.3%（击落 / 击落加漏过）
  ! 固定了随机种子，这组数每次跑都一样——能复现，才敢拿来当结论。

第一段那四个位置要连着看：0 和 -700 起步，150 帧后是 453 和 -247，300 帧后变成 -497 和 203。 上下换位了，因为它俩轮流接对方的班。这就是「无限滚动」的全部秘密。 第二段那个「移动 60 次之后 x = 0」说明边界夹住了； 「移动 240 次之后 x = 400」说明右边也夹住了（480 减 40 的宽度）。 不加夹边界，这两个数会变成负数和五百多。 第三段要看的不是「发了 75 发」这个数，是「池子共 64 发」和「此刻在用 7 发」。 同一时刻在飞的子弹很少，所以 64 个池子绰绰有余。 真做弹幕游戏才需要几百上千，那时候池子的作用才明显。 第四段那个「每 30 帧一架」就是难度的旋钮。 而且敌机速度是 1.6 到 2.8 之间随机的——同一时刻生成的敌机不会并排走，看起来才不像「复制粘贴」。 这套代码跑完的结果是击落 3 架、漏过 6 架，击落率 33%。 数字不好看，但它反映的是真实参数： 子弹每 8 帧一发、敌机每 30 帧一架，火力确实不够。想改就从这三个常量下手。

30 秒实验

1. 把敌机的生成间隔从 30 改成 15，重跑，看击落数和漏过数怎么变。
2. 把子弹的发射间隔从 8 改成 4，再看击落率——是不是翻倍了？
3. 把 pr.x = max(0, min(...)) 那一行注释掉，重跑，看 x 跑到多少去了。

常见误区

1. 「背景用一张很大的图往下挪就行。」挪完就空了。 两张交替才是「无限」的写法，一张图只能滚一个屏高。
2. 「子弹每发都是新对象，反正 Python 有垃圾回收。」能跑，但每帧都在造和扔。 池子把「分配」这件事从循环里挪出去了。
3. 「敌机越快越难。」难度的旋钮有三个：来得多快、飞得多快、子弹有多密。 只调一个往往调不出你想要的手感。

四个角色都会动了，最后一篇补齐界面和兜底：记分牌、暂停框、音效、异常处理。

• ☐ （本篇完，下一篇 3.4 小部件、音乐与异常处理）

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