计算机仿真之Lunar Lander,,

计算机仿真之Lunar Lander,,

　　Lunar Lander

　　开始时飞船离月球表面有一定距离，月球的重力开始把它向下拉，我们必须使用推进器让它的降落放慢，使它平缓着陆。

　　这个程序看上去是像下图这样的。

　　左边的小灰条是推进器，用鼠标上下拖动可以控制发动机的推力，燃料表指出你还剩下多少燃料，上面的文本给出了速度、加速度、高度和推力的有关信息。

　　模拟着际

　　为了模拟飞船着陆，必须理解重力和飞船发动机作用力相互之间如何平衡。

　　在这个仿真中，我们假设重力是恒定的，事实上并不是这样，不过只要飞船离月球不太远，重力几乎是恒定的(对我们的仿真来说非常接近恒定了)。

　　术语箱

　　速度（velocity）与速率“speed”含义几乎是一样的，不过速度还包括方向，而速率不包括方向，例如，“每小时50公里”描述的是速率，而“每小时向北50公里”描述的就是速度，很多人可能会使用“速率”，但实际上他们所指的是“速度”，反之亦然，有些人谈到“速度”时所指的其实是“速率”。在我们的程序中，我们需要知道飞船是向上还是向下，所以会使用速度。

　　加速度（acceleration）是指速度变化得多快，正的加速度表示速度在增加，负加速度表示速度在减少。

　　发动机的作用力取决于燃烧了多少燃料，有时这个作用力会大于重力，有时可能比重力小，发动机关闭时，作用力就是0，此时只剩下重力。

　　要得到对飞船的总作用力或净作用力，只需把两个作用力相加，因为它们的方向相反，所以一个为正，另一个为负。

　　一旦得到飞船上的净作用力，可以利用一个公式得出它的速度和位置。

　　我们的仿真必须跟踪以下几点。

　　飞船距离月球的高度，以及飞船的速度和加速度

　　飞船的质量（随着燃料的消耗，质量会变化）

　　发动机的推力或作用力，使用的推力越大，燃料燃烧得就越快。

　　飞船上有多少燃料，推进器燃烧燃料时，飞船会变轻，但是如果所有燃料都耗光，就不再有推力。

　　飞船上的重力，这取决于月球的大小，以及飞船和燃料的质量。

　　又是Pygame

　　我们还是使用Pygame建立这个仿真，这里将用Pygame的时钟滴答作为我们的时间单位，对于每一个滴答，我们会检查对飞船的净作用力，并更新高度、速度、加速度和剩余和燃料，然后使用这个信息更新图片和文本。

　　由于动画非常简单，这里不打算用一个动画精灵表示飞船，不过我们会对推进器使用一个精灵（灰色矩形），因为这样就能很容易地用鼠标拖动，燃料表是用Pygame的draw.rect()方法画的两个矩形，文本用Pygame.font对象建立，就像前面PyPong中的做法一样。

　　代码要完成以下工作。

　　初始化游戏—建立Pygame窗口、加载图像，为变量设置一些初始值。

　　为推进器定义精灵类。

　　计算高度、速度、加速度和燃料消耗。

　　显示这个信息

　　更新燃料表

　　显示火箭火焰（取决于推力，尾焰大小会改变）

　　把所有内容“块移”（blit）到屏幕，检查鼠标事件，更新推进器位置，并检查飞船是否已经着陆-----这就是主Pygame事件循环。

　　显示“游戏结束”和最终统计信息。

　　代码清单24-1显示了Lunar Lander的代码，相应的文件是Listing_24-1.py，可以在examplesLunarLander文件夹找到这个文件，或者也可以在网站（www.helloworldbook.com）上找到，在文件夹和网站上还可以找到相关的图片（飞船和月球）。查看代码和说明，一定要确保你能理解所有内容，先不用担心高度、速度和加速度的公式，在高中物理中将会学到这些知识，不过考完试后可能很快就会忘掉（除非你在美国航空航天局工作）。也许这个程序能帮你记住这些公式！

　　试着运行这个程序，没准你会发现自己是一个不错的飞船驾驶员！如果你认为这太简单了，可以修改代码，让重力更大一些，使飞船更重（质量更大），或者减少一些燃料，还可以设置一个不同的起始高度或速度，你是程序员，所以游戏该怎么做由你来决定。

　　Lunar Lander 仿真主要考虑重力，在本章后面的内容，我们将讨论仿真中另一个重要的因素----时间，我们会建立一个需要跟踪时间的仿真。