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Python跳动的爱心

跳动的爱心

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文章目录

  • 系列文章
  • 写在前面
  • 完整代码
  • 代码分析
  • 1. 导入库
  • 2. 全局变量定义
  • 3. Heart 类
  • 3.1 `__init__` 方法
  • 3.2 `build` 方法
  • 3.3 `calc_position` 方法
  • 3.4 `calc` 方法
  • 3.5 `render` 方法
  • 4. 辅助函数
  • 4.1 `heart_function`
  • 4.2 `scatter_inside`
  • 4.3 `shrink`
  • 4.4 `curve`
  • 5. 主程序和显示
  • 6. 总结
  • 写在最后

    • 写在前面

    Python语言实现李峋同款可写字版跳动的爱心的完整代码。

    完整代码

    import tkinter as tk
import tkinter.messagebox
import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter.constants import *

width = 888
height = 500
heartx = width / 2
hearty = height / 2
side = 11
heartcolor = "skyblue"  # 爱心颜色，可修改
word = "I Love You!"  # 想要写的字，可修改


# 爱心类
class Heart:
    def __init__(self, generate_frame=20):
        self._points = set()  # 原始爱心坐标集合
        self._edge_diffusion_points = set()  # 边缘扩散效果点坐标集合
        self._center_diffusion_points = set()  # 中心扩散效果点坐标集合
        self.all_points = {}  # 每帧动态点坐标
        self.build(2000)
        self.random_halo = 1000
        self.generate_frame = generate_frame
        for frame in range(generate_frame):
            self.calc(frame)

    def build(self, number):
        for _ in range(number):
            t = random.uniform(0, 2 * pi)
            x, y = heart_function(t)
            self._points.add((x, y))
        for _x, _y in list(self._points):
            for _ in range(3):
                x, y = scatter_inside(_x, _y, 0.05)
                self._edge_diffusion_points.add((x, y))
        point_list = list(self._points)
        for _ in range(4000):
            x, y = random.choice(point_list)
            x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)
            self._center_diffusion_points.add((x, y))
……

    代码分析

    这段代码是使用 tkinter 库编写的一个爱心动画程序。它展示了一个动态变化的爱心效果，并在屏幕中间显示 “I Love You!” 文字。代码包含了多个功能模块，下面将逐一分析每个部分的功能和工作原理。

    1. 导入库

    import tkinter as tk
import tkinter.messagebox
import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter.constants import *
  • tkinter：用于创建图形用户界面（GUI）。
  • random：用于生成随机数，控制动画中的随机效果。
  • math：用于数学计算，特别是三角函数和对数运算，用于生成爱心形状的数学公式。
  • tkinter.constants：提供一些常用常量，例如用于定位和对齐的常量（如 CENTER）。

    • 2. 全局变量定义

    width = 888
height = 500
heartx = width / 2
hearty = height / 2
side = 11
heartcolor = "skyblue"  # 爱心颜色，可修改
word = "I Love You!"  # 想要写的字，可修改
  • width 和 height：定义了画布的宽度和高度。
  • heartx 和 hearty：爱心的中心坐标。
  • side：定义了爱心图案的初始大小。
  • heartcolor：定义了爱心的颜色。
  • word：定义了显示在屏幕上的文字内容。

    • 3. Heart 类

    Heart 类负责生成和渲染动态的爱心效果。

    3.1 __init__ 方法
    def __init__(self, generate_frame=20):
    self._points = set()  # 原始爱心坐标集合
    self._edge_diffusion_points = set()  # 边缘扩散效果点坐标集合
    self._center_diffusion_points = set()  # 中心扩散效果点坐标集合
    self.all_points = {}  # 每帧动态点坐标
    self.build(2000)
    self.random_halo = 1000
    self.generate_frame = generate_frame
    for frame in range(generate_frame):
        self.calc(frame)
  • self._points、self._edge_diffusion_points、self._center_diffusion_points：分别存储爱心的原始点、边缘扩散效果点和中心扩散效果点。
  • self.all_points：保存每一帧的所有点数据。
  • self.build(2000)：构建爱心形状和扩散效果。
  • self.random_halo：用于控制光晕效果的强度。
  • self.generate_frame：决定生成的帧数，用于控制动画的流畅度。
    • 3.2 build 方法
    def build(self, number):
    for _ in range(number):
        t = random.uniform(0, 2 * pi)
        x, y = heart_function(t)
        self._points.add((x, y))
  • self._points：通过生成随机的 t 值，计算出爱心形状的点。heart_function(t) 是计算爱心形状的函数。
  • 扩散效果：通过向 self._edge_diffusion_points 和 self._center_diffusion_points 中添加更多的点来实现边缘和中心的扩散效果。
    • 3.3 calc_position 方法
    def calc_position(x, y, ratio):
    force = 1 / (((x - heartx) ** 2 + (y - hearty) ** 2) ** 0.520)  # 魔法参数
    dx = ratio * force * (x - heartx) + random.randint(-1, 1)
    dy = ratio * force * (y - hearty) + random.randint(-1, 1)
    return x - dx, y - dy

    这个方法用于计算每个点在动画过程中移动的偏移量。偏移量的计算考虑了距离和比例，并加入了一些随机偏差，使得效果更加自然。

    3.4 calc 方法
    def calc(self, generate_frame):
    ratio = 10 * curve(generate_frame / 10 * pi)
    halo_radius = int(4 + 6 * (1 + curve(generate_frame / 10 * pi)))
    halo_number = int(3000 + 4000 * abs(curve(generate_frame / 10 * pi) ** 2))
    all_points = []
    heart_halo_point = set()
    for _ in range(halo_number):
        t = random.uniform(0, 2 * pi)
        x, y = heart_function(t, shrink_ratio=11.6)
        x, y = shrink(x, y, halo_radius)
        if (x, y) not in heart_halo_point:
            heart_halo_point.add((x, y))
            x += random.randint(-14, 14)
            y += random.randint(-14, 14)
            size = random.choice((1, 2, 2))
            all_points.append((x, y, size))
  • 计算每一帧的变化，更新爱心的点和光晕效果。
  • halo_radius 和 halo_number 控制了光晕的半径和数量。
  • 使用 heart_function 和 shrink 方法来计算爱心边缘的点，并将它们加入 all_points 列表。
    • 3.5 render 方法
    def render(self, render_canvas, render_frame):
    for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:
        render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=heartcolor)
  • 渲染当前帧的所有点，使用 create_rectangle 方法在画布上绘制矩形来表示每个点。
  • 点的大小由 size 控制，颜色是 heartcolor。

    • 4. 辅助函数

    4.1 heart_function
    def heart_function(t, shrink_ratio: float = side):
    x = 16 * (sin(t) ** 3)
    y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))
    x *= shrink_ratio
    y *= shrink_ratio
    x += heartx
    y += hearty
    return int(x), int(y)
  • 该函数根据 t 参数计算出爱心的坐标，使用的是数学公式生成爱心形状的点。
  • shrink_ratio 控制爱心大小。
    • 4.2 scatter_inside
    def scatter_inside(x, y, beta=0.15):
    ratio_x = - beta * log(random.random())
    ratio_y = - beta * log(random.random())
    dx = ratio_x * (x - heartx)
    dy = ratio_y * (y - hearty)
    return x - dx, y - dy
  • 模拟点的散射效果，控制点在爱心内部的分布。
    • 4.3 shrink
    def shrink(x, y, ratio):
    force = -1 / (((x - heartx) ** 2 + (y - hearty) ** 2) ** 0.6)
    dx = ratio * force * (x - heartx)
    dy = ratio * force * (y - hearty)
    return x - dx, y - dy
  • 通过计算一个缩放因子来调整点的位置，使其从爱心的中心向外扩展或收缩。
    • 4.4 curve
    def curve(p):
    return 2 * (2 * sin(4 * p)) / (2 * pi)
  • 用于生成平滑的周期性变化，控制动画中的点移动。

    • 5. 主程序和显示

    def love():
    root = tk.Tk()
    screenwidth = root.winfo_screenwidth()
    screenheight = root.winfo_screenheight()
    x = (screenwidth - width) // 2
    y = (screenheight - height) // 2 - 66
    root.geometry("%dx%d+%d+%d" % (width, height, x, y))
    root.title("❤")
    canvas = tk.Canvas(root, bg='black', height=height, width=width)
    canvas.pack()
    heart = Heart()
    draw(root, canvas, heart)
    tk.Label(root, text=word, bg="black", fg="skyblue", font="Helvetic 25 bold").place(relx=.5, rely=.5, anchor=CENTER)
    root.mainloop()
  • 创建主窗口并设置其尺寸和标题。
  • 创建一个画布并使用 Heart 类生成爱心效果。
  • 使用 draw 函数每隔一定时间刷新一次画布，渲染新的帧。
  • 在窗口中间显示 “I Love You!” 文字。

    • 6. 总结

    这段代码通过使用 tkinter 和数学函数，创建了一个动态的爱心动画，展现了光晕效果和扩散效果，使得爱心看起来更加生动和浪漫。通过对动画帧的控制，爱心的形状和运动轨迹会不断变化，生成了一个流畅的动态效果。这不仅是一个简单的 GUI 程序，还融合了数学和物理模拟的概念。

    写在最后

    我是一只有趣的兔子，感谢你的喜欢！

    作者：Want595

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