파이썬 멋진 불꽃놀이 고백 소스 코드

매일 코드를 입력하는 친구들, 코드도 멋지고 로맨틱해질 수 있다는 생각을 해보셨나요? 오늘은 Python을 사용하여 불꽃놀이를 시뮬레이션하는 방법을 가르쳐 드리겠습니다. 퇴근 후 언제든지 프로그램에서 불꽃놀이를 시작하도록 할 수도 있습니다.

Python 멋진 불꽃놀이 고백 소스 코드

이 흥미로운 작은 프로젝트는 약간의 시각화 기술, 100줄 이상의 Python 코드 및 프로그램 라이브러리 Tkinter만 필요합니다. 다음 효과:

이 튜토리얼을 학습한 후에는 이러한 불꽃놀이 쇼를 만들 수도 있습니다.

전체 컨셉 검토

저희 전체 컨셉은 비교적 간단합니다.

위 그림과 같이 화면상의 입자를 X개의 입자로 분할하여 폭발 효과를 시뮬레이션합니다. 입자는 "팽창"합니다. 즉, 입자는 일정한 속도와 서로 동일한 각도로 움직입니다. 이를 통해 확장되는 원 형태의 불꽃놀이를 시뮬레이션할 수 있습니다. 일정 시간이 지나면 입자는 "자유 낙하" 단계에 들어가며, 불꽃이 피었다가 꺼지는 것처럼 중력으로 인해 땅에 떨어지기 시작합니다.

(추천 학습: 프로그래밍 학습 과정)

기본 지식: Python과 Tkinter로 불꽃놀이 디자인하기

여기서 우리는 더 이상 모든 수학적 지식을 한꺼번에 버리지 않고, 코드를 작성하면서 이론에 대해 이야기합니다. 먼저, Python의 표준 GUI 라이브러리이며 다양한 프로젝트 및 프로그램 개발에 널리 사용되는 Tkinter를 설치하고 가져와야 합니다. Python에서 Tkinter를 사용하면 GUI 응용 프로그램을 빠르게 만들 수 있습니다.

import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
from time import time, sleep
from random import choice, uniform, randint
from math import sin, cos, radians

Tkinter 외에도 인터페이스에 아름다운 배경을 제공하기 위해 이미지 처리를 위한 PIL은 물론 시간, 무작위 및 수학과 같은 기타 패키지도 가져옵니다. 이를 통해 불꽃놀이 입자의 궤적을 더 쉽게 제어할 수 있습니다.

Tkinter 애플리케이션의 기본 설정은 다음과 같습니다:

root = tk.Tk()

Tkinter를 초기화하려면 Tk() 루트 위젯을 생성해야 합니다. 이는 창 관리자가 제공하는 제목 표시줄과 기타 장식이 있는 창입니다. 이 루트 위젯은 다른 위젯을 생성하기 전에 생성되어야 하며 루트 위젯은 하나만 있을 수 있습니다.

w = tk.Label(root, text="Hello Tkinter!")

이 코드 줄에는 Label 구성 요소가 포함되어 있습니다. Label 호출의 첫 번째 매개변수는 여기서 사용하는 "루트"인 상위 창의 이름입니다. 키워드 인수 "text"는 표시할 텍스트 내용을 지정합니다. 버튼, 캔버스 등 다른 위젯을 호출할 수도 있습니다.

w.pack()
root.mainloop()

다음 두 줄의 코드가 중요합니다. 여기서 패키징 방법은 Tkinter에게 사용된 위젯에 맞게 창 크기를 조정하도록 지시하는 것입니다. 창은 Tkinter 이벤트 루프에 들어가고 root.mainloop()에 의해 호출될 때까지 나타나지 않습니다. 스크립트는 창을 닫을 때까지 이벤트 루프에 유지됩니다.

불꽃놀이를 코드로 변환

이제 불꽃놀이의 각 입자를 나타내는 개체를 디자인합니다. 각 입자에는 모양과 움직임을 제어하는 ​​몇 가지 중요한 속성(크기, 색상, 위치, 속도 등)이 있습니다.

'''
particles 类
粒子在空中随机生成随机，变成一个圈、下坠、消失
属性:
    - id: 粒子的id
    - x, y: 粒子的坐标
    - vx, vy: 在坐标的变化速度
    - total: 总数
    - age: 粒子存在的时长
    - color: 颜色
    - cv: 画布
    - lifespan: 最高存在时长
'''
class part:
    def __init__(self, cv, idx, total, explosion_speed, x=0., y=0., vx = 0., vy = 0., size=2., color = 'red', lifespan = 2, **kwargs):
        self.id = idx
        self.x = x
        self.y = y
        self.initial_speed = explosion_speed
        self.vx = vx
        self.vy = vy
        self.total = total
        self.age = 0self.color = color
        self.cv = cv
        self.cid = self.cv.create_oval(
            x - size, y - size, x + size,
            y + size, fill=self.color)
        self.lifespan = lifespan

원래 아이디어를 다시 생각해보면, 각 불꽃이 폭발하도록 보장해야 하는 모든 입자는 "확장", "낙하", "사라짐"이라는 3가지 단계를 거쳐야 한다는 것을 알게 될 것입니다. 따라서 아래와 같이 파티클 클래스에 모션 기능을 더 추가합니다.

def update(self, dt):
    # 粒子膨胀if self.alive() and self.expand():
        move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
        move_y = sin(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
        self.vx = move_x/(float(dt)*1000)
        self.vy = move_y/(float(dt)*1000)
        self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
    # 以自由落体坠落
    elif self.alive():
        move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))
        # we technically don't need to update x, y because move will do the job
        self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy+GRAVITY*dt)
        self.vy += GRAVITY*dt
    # 如果粒子的生命周期已过，就将其移除
    elif self.cid is not None:
        cv.delete(self.cid)
        self.cid = None

물론 이는 각 파티클이 피어나는 시간과 떨어지는 시간을 정의해야 한다는 의미이기도 합니다. 이 부분에서는 최상의 시각적 효과를 얻기 위해 더 많은 매개변수를 시도해야 합니다.

# 定义膨胀效果的时间帧
def expand (self):
    return self.age <= 1.2
# 检查粒子是否仍在生命周期内
def alive(self):
    return self.age <= self.lifespan

Tkinter 시뮬레이션 사용

이제 입자의 움직임을 개념화했지만 불꽃에는 입자가 하나만 있을 수 없고 불꽃쇼에도 불꽃이 하나만 있을 수 없다는 것은 분명합니다. 다음 단계는 Python과 Tkinter가 제어할 수 있는 방식으로 입자를 하늘로 지속적으로 "발사"하도록 하는 것입니다.

이 시점에서는 하나의 입자를 작동하는 것에서 여러 불꽃놀이와 각 불꽃놀이의 여러 입자를 화면에 표시하는 것으로 업그레이드해야 합니다.

저희 솔루션은 다음과 같습니다. 목록을 만들고 각 하위 목록은 입자 목록을 포함하는 불꽃입니다. 각 목록의 예는 동일한 x, y 좌표, 크기, 색상 및 초기 속도를 갖습니다.

numb_explode = randint(6,10)
# 为所有模拟烟花绽放的全部粒子创建一列列表
for point in range(numb_explode):
    objects = []
    x_cordi = randint(50,550)
    y_cordi = randint(50, 150)       
    size = uniform (0.5,3)
    color = choice(colors)
    explosion_speed = uniform(0.2, 1)
    total_particles = randint(10,50)
    for i in range(1,total_particles):
        r = part(cv, idx = i, total = total_particles, explosion_speed = explosion_speed, x = x_cordi, y = y_cordi, 
        color=color, size = size, lifespan = uniform(0.6,1.75))
        objects.append(r)
explode_points.append(objects)

다음 단계는 입자 속성이 정기적으로 업데이트되도록 하는 것입니다. 여기서는 0.01초마다 상태를 업데이트하고 1.8초 후에 업데이트를 중지하도록 입자를 설정했습니다. 즉, 각 입자는 1.6초 동안 존재하며, 그 중 1.2초는 "블룸" 상태이고 0.4초는 "하강" 상태입니다. Tkinter가 가장자리를 완전히 제거하기 전 가장자리에서 0.2초).

total_time = .0
# 在1.8秒时间帧内保持更新
while total_time < 1.8:
    sleep(0.01)
    tnew = time()
    t, dt = tnew, tnew - t
    for point in explode_points:
        for part in point:
            part.update(dt)
    cv.update()
    total_time += dt

现在，我们只需将最后两个gist合并为一个能被Tkinter调用的函数，就叫它simulate()吧。该函数会展示所有的数据项，并根据我们设置的时间更新每个数据项的属性。在我们的主代码中，我们会用一个alarm处理模块after()调用此函数，after()会等待一定的时间，然后再调用函数。

我们这里设置让Tkinter等待100个单位（1秒钟）再调取simulate。

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    cv = tk.Canvas(root, height=600, width=600)
    # 绘制一个黑色背景
    cv.create_rectangle(0, 0, 600, 600, fill="black")
    cv.pack()
    root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
    # 在1秒后才开始调用stimulate()
    root.after(100, simulate, cv)
    root.mainloop()

好了，这样我们就用Python代码放了一场烟花秀：

本文只一个简单版本，等进一步熟悉Tkinter后，还可以添加更多颜色更漂亮的背景照片，让代码为你绽放更美的烟花！

以下是全部代码：

import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
from time import time, sleep
from random import choice, uniform, randint
from math import sin, cos, radians
# 模拟重力
GRAVITY = 0.05
# 颜色选项（随机或者按顺序）
colors = ['red', 'blue', 'yellow', 'white', 'green', 'orange', 'purple', 'seagreen', 'indigo', 'cornflowerblue']
'''
particles 类
粒子在空中随机生成随机，变成一个圈、下坠、消失
属性:
    - id: 粒子的id
    - x, y: 粒子的坐标
    - vx, vy: 在坐标的变化速度
    - total: 总数
    - age: 粒子存在的时长
    - color: 颜色
    - cv: 画布
    - lifespan: 最高存在时长
'''
class Particle:
    def __init__(self, cv, idx, total, explosion_speed, x=0., y=0., vx=0., vy=0., size=2., color='red', lifespan=2,
                 **kwargs):
        self.id = idx
        self.x = x
        self.y = y
        self.initial_speed = explosion_speed
        self.vx = vx
        self.vy = vy
        self.total = total
        self.age = 0self.color = color
        self.cv = cv
        self.cid = self.cv.create_oval(
            x - size, y - size, x + size,
            y + size, fill=self.color)
        self.lifespan = lifespan
    def update(self, dt):
        self.age += dt
        # 粒子范围扩大
        if self.alive() and self.expand():
            move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
            move_y = sin(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
            self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
            self.vx = move_x / (float(dt) * 1000)
        # 以自由落体坠落
        elif self.alive():
            move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total))
            # we technically don't need to update x, y because move will do the job
            self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy + GRAVITY * dt)
            self.vy += GRAVITY * dt
        # 移除超过最高时长的粒子
        elif self.cid is not None:
            cv.delete(self.cid)
            self.cid = None
    # 扩大的时间
    def expand (self):
        return self.age <= 1.2
    # 粒子是否在最高存在时长内
    def alive(self):
        return self.age <= self.lifespan
&#39;&#39;&#39;
循环调用保持不停
&#39;&#39;&#39;
def simulate(cv):
    t = time()
    explode_points = []
    wait_time = randint(10, 100)
    numb_explode = randint(6, 10)
    # 创建一个所有粒子同时扩大的二维列表
    for point in range(numb_explode):
        objects = []
        x_cordi = randint(50, 550)
        y_cordi = randint(50, 150)
        speed = uniform(0.5, 1.5)
        size = uniform(0.5, 3)
        color = choice(colors)
        explosion_speed = uniform(0.2, 1)
        total_particles = randint(10, 50)
        for i in range(1, total_particles):
            r = Particle(cv, idx=i, total=total_particles, explosion_speed=explosion_speed, x=x_cordi, y=y_cordi,
                         vx=speed, vy=speed, color=color, size=size, lifespan=uniform(0.6, 1.75))
            objects.append(r)
        explode_points.append(objects)
    total_time = .0
    # 1.8s内一直扩大
    while total_time < 1.8:
        sleep(0.01)
        tnew = time()
        t, dt = tnew, tnew - t
        for point in explode_points:
            for item in point:
                item.update(dt)
        cv.update()
        total_time += dt
    # 循环调用
    root.after(wait_time, simulate, cv)
def close(*ignore):
    """退出程序、关闭窗口"""
    global root
    root.quit()
if __name__ == &#39;__main__&#39;:
    root = tk.Tk()
    cv = tk.Canvas(root, height=400, width=600)
    # 选一个好看的背景会让效果更惊艳！
    image = Image.open("./image.jpg")
    photo = ImageTk.PhotoImage(image)
    cv.create_image(0, 0, image=photo, anchor=&#39;nw&#39;)
    cv.pack()
    root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
    root.after(100, simulate, cv)
    root.mainloop()

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