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Python實現漂浮愛心動畫的完整代碼。

技術需求

1. Turtle 圖形庫：

   • 通過 turtle 庫進行圖形繪制，創建了動態的愛心動畫。使用 Pen() 創建畫筆對象，控制畫筆的運動、繪制和顏色等屬性。turtle 庫還提供了繪制基本幾何圖形（如圓形、直線等）的功能，適用于動畫和圖形界面的創建。

2. 面向對象編程 (OOP)：

   • 通過定義 Heart 類來實現愛心的對象化管理。每個愛心具有自己的屬性（如位置、速度、顏色、半徑等）和方法（如移動、繪制等）。這種設計方式使得每個愛心的行為獨立且封裝，方便管理和擴展。

3. 隨機數生成：

   • 使用 random 庫生成隨機數，為每個愛心的屬性（如位置、大小、顏色、速度）賦予隨機值，使得每次運行時愛心的位置、運動軌跡和速度都不相同，從而增加了動畫的隨機性和趣味性。

4. 數學計算：

   • 使用 math 庫中的三角函數 sin() 來控制愛心左右的擺動。通過正弦函數的變化，愛心的水平運動軌跡呈現波動效果，模擬了自然的漂浮感覺。

5. 動態畫布更新：

   • 使用 tu.tracer(0) 和 tu.update() 來優化畫布的更新。tu.tracer(0) 禁用自動刷新，避免每次繪制時屏幕的閃爍；tu.update() 在所有繪制完成后一次性刷新屏幕，提高了動畫的流暢度。

6. 無限循環與實時動畫：

   • 通過 while True 無限循環實現了愛心的持續漂浮和動態更新，模擬了連續的動畫效果。每次循環都會更新愛心的位置，并重繪它們。

完整代碼

import turtle as tu
import random as ra
import mathtu.setup(1.0, 1.0)
tu.screensize(1.0, 1.0)
t = tu.Pen()
t.ht()
colors = ['pink']
class Heart():    #每個愛心（愛心類）def __init__(self):self.r = ra.randint(10,15)        #愛心的半徑self.x = ra.randint(-1000,1000)   #愛心的橫坐標self.y = ra.randint(-500,500)     #愛心的縱坐標self.f = ra.uniform(-3.14,3.14)   #愛心左右移動呈正弦函數self.speed = ra.randint(5,10)     #愛心移動速度self.color = ra.choice(colors)    #愛心的顏色self.outline = 1                  #愛心的外框大小（可不要）
……

代碼分析

這段 Python 代碼使用 turtle 庫和 random 庫創建了一種動態效果，其中多個愛心在屏幕上飄浮，模擬愛心隨時間和運動的變化。下面將從代碼的各個部分進行詳細分析，重點關注代碼的功能、實現過程、以及相關的技術細節。

1. 引入必要的庫

import turtle as tu
import random as ra
import math

這段代碼導入了三個庫：

• turtle：Python 的一個圖形繪制模塊，常用于繪制簡單的圖形和動畫。
• random：用于生成隨機數的庫，代碼中用它來隨機生成愛心的屬性（位置、速度等）。
• math：提供數學運算支持，在這里用來處理一些運動的三角函數，特別是愛心的左右擺動。

2. 設置屏幕參數

tu.setup(1.0, 1.0)
tu.screensize(1.0, 1.0)

• tu.setup(1.0, 1.0) 設置了屏幕的寬度和高度為 1.0，即使用屏幕的最大范圍。
• tu.screensize(1.0, 1.0) 設置了屏幕的顯示區域，參數也為最大。

3. 創建畫筆對象

t = tu.Pen()
t.ht()

• t = tu.Pen() 創建了一個畫筆對象 t，可以用它來控制 Turtle 畫筆的狀態和位置。
• t.ht() 隱藏了畫筆。因為我們不需要在屏幕上看到畫筆本身，只需繪制出愛心圖形。

4. 定義顏色列表

colors = ['pink']

這里的顏色列表只包含一個顏色 'pink'，表示所有愛心的顏色都將是粉色。這也使得整個動畫具有統一的風格。

5. 定義 Heart 類

• Heart 類用于表示一個愛心對象，每個實例代表一個漂浮的愛心。
• self.r：隨機生成愛心的半徑，取值范圍是 10 到 15。
• self.x 和 self.y：隨機生成愛心的初始位置，x 在橫軸上取值范圍為 -1000 到 1000，y 在縱軸上取值范圍為 -500 到 500。
• self.f：隨機生成一個角度值，用于控制愛心的左右移動，范圍是 -π 到 π。
• self.speed：隨機生成愛心的速度，取值范圍為 5 到 10。
• self.color：愛心的顏色，這里是從 colors 列表中隨機選取顏色，雖然目前 colors 列表只有 'pink' 一個顏色，但可以方便未來擴展。
• self.outline：愛心的外框線寬，默認值為 1。

6. move 方法

• 該方法控制愛心的位置更新和漂浮。
• 首先判斷愛心是否在畫布范圍內 (self.y <= 500)。
  • 如果愛心仍在畫布內，self.y += self.speed 使愛心垂直方向上向下移動，self.x += self.speed * math.sin(self.f) 控制愛心在水平方向上的移動，self.f += 0.1 使得愛心的左右運動呈現正弦波狀。
  • 如果愛心超出了畫布的下邊界 (self.y > 500)，則重新生成一個新的愛心對象，并將其初始位置設置為畫布的上方。

7. draw 方法

• draw 方法負責使用 turtle 繪制愛心形狀。
  • t.pensize(self.outline) 設置畫筆的外框寬度。
  • t.penup() 抬起畫筆，移動到指定位置后再繪制。
  • t.goto(self.x, self.y) 將畫筆移動到當前愛心的隨機位置。
  • t.pendown() 放下畫筆開始繪制。
  • 使用 begin_fill() 和 end_fill() 方法填充愛心內部顏色為粉色。
  • 通過 t.setheading(120) 設置畫筆的初始角度，t.circle(self.r, 195) 畫出愛心的兩個半圓部分，t.fd(self.r * 2.4) 和 t.left(90) 繪制愛心的底部。

8. 創建多個愛心對象

Hearts = []            # 用列表保存所有愛心
for i in range(100):Hearts.append(Heart())

• Hearts 列表用于保存所有的愛心對象。通過 for 循環，創建 100 個 Heart 實例，并將其添加到 Hearts 列表中。

9. 設置背景顏色

tu.bgcolor('black')

• 這行代碼將畫布的背景色設置為黑色，能讓粉色的愛心更加突出。

10. 漂浮效果的實現

• 進入一個無限循環，模擬愛心漂浮的過程。
• tu.tracer(0) 禁用畫布的自動刷新，以提高性能，避免每次繪制都更新屏幕。
• t.clear() 清除當前的繪圖，準備進行下一次繪制。
• 使用 for i in range(50) 來控制當前繪制 50 個愛心對象。
  • Hearts[i].move() 調用每個愛心的 move 方法，使愛心根據隨機屬性移動。
  • Hearts[i].draw() 繪制愛心。
• tu.update() 刷新畫布，顯示更新后的圖形。

11. 總結

這段代碼通過定義 Heart 類，結合隨機生成的屬性和移動機制，使用 turtle 庫繪制了一個動態的愛心飄浮效果。每個愛心都有隨機的顏色、速度、位置和運動軌跡，模擬了愛心在畫布上自由飄浮的效果。這種設計方法不僅實現了動態效果，還通過面向對象的設計，使得代碼結構清晰易于擴展。

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