Python:動態粒子愛心

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代碼結構概述

這段代碼使用了 pygame 庫來創建一個動態的圖形窗口，繪制一個心形圖案，并在其中顯示閃爍的文本。代碼主要分為以下幾個部分：

  1. 初始化和設置
  2. 心形曲線的計算
  3. 粒子類的定義
  4. 生成粒子
  5. 文本設置
  6. 主循環

1. 初始化和設置

import pygame
import random
import math
import os# 初始化pygame
pygame.init()# 屏幕尺寸
WIDTH, HEIGHT = 800, 600
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("Dynamic Particle Heart")
  • 導入庫：首先導入所需的庫，pygame 用于圖形處理，random 用于生成隨機數，math 用于數學計算。
  • 初始化pygame：調用 pygame.init() 來初始化所有的 pygame 模塊。
  • 設置屏幕尺寸：定義窗口的寬度和高度，并創建一個窗口。
  • 設置窗口標題：使用 set_caption 設置窗口的標題。

2. 顏色定義

# 顏色定義
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
PURPLE = (128, 0, 128)  # 紫色的RGB值
  • 定義顏色：使用 RGB 顏色模式定義了白色、黑色和紫色。

3. 心形曲線的計算

# 心形方程
def heart_curve(t):x = 16 * math.sin(t) ** 3y = 13 * math.cos(t) - 5 * math.cos(2 * t) - 2 * math.cos(3 * t) - math.cos(4 * t)return x, y
  • 心形方程：定義了一個函數 heart_curve，接受一個參數 t（角度），并計算心形曲線的 x 和 y 坐標。這個公式通過三角函數生成心形的坐標。

4. 計算心形的最大寬度和高度

def get_heart_dimensions():max_x, min_x, max_y, min_y = -float('inf'), float('inf'), -float('inf'), float('inf')for i in range(0, 360, 1):angle_rad = math.radians(i)x, y = heart_curve(angle_rad)if x > max_x: max_x = xif x < min_x: min_x = xif -y > max_y: max_y = -y  # 注意：這里取負是因為pygame坐標系y軸向下if -y < min_y: min_y = -ywidth = max_x - min_xheight = max_y - min_yreturn width, height
  • 計算心形的尺寸：這個函數遍歷從 0 到 360 度的每個角度，計算心形的坐標，并找到心形的最大和最小 x、y 值，以便計算出心形的寬度和高度。

5. 粒子類的定義

class Particle:def __init__(self, x, y):self.x = xself.y = yself.size = random.randint(2, 5)self.color = PURPLEself.angle = random.uniform(0, math.pi * 2)self.speed = random.uniform(1, 3)self.lifetime = random.randint(50, 100)def move(self):self.x += math.sin(self.angle) * self.speedself.y -= math.cos(self.angle) * self.speedself.size -= 0.05self.lifetime -= 1if self.size <= 0 or self.lifetime <= 0:self.reset()def reset(self):angle_rad = random.uniform(0, math.pi * 2)x, y = heart_curve(angle_rad)self.x = x * scale_factor + WIDTH // 2self.y = -y * scale_factor + HEIGHT // 2self.size = random.randint(2, 5)self.angle = random.uniform(0, math.pi * 2)self.speed = random.uniform(1, 3)self.lifetime = random.randint(50, 100)def draw(self, screen):s = pygame.Surface((self.size * 2, self.size * 2), pygame.SRCALPHA)pygame.draw.circle(s, (*self.color[:3], self.lifetime * 2.55), (self.size, self.size), self.size)screen.blit(s, (self.x - self.size, self.y - self.size))
  • 粒子類：定義了一個 Particle 類，表示一個粒子。
    • 初始化方法：設置粒子的初始位置、大小、顏色、角度、速度和生命周期。
    • 移動方法：更新粒子的位置，減少大小和生命周期。如果粒子的大小或生命周期小于等于0，則重置粒子。
    • 重置方法：隨機生成新的位置、大小、角度和速度。
    • 繪制方法：在屏幕上繪制粒子。

6. 生成粒子

# 生成初始粒子
particles = [Particle(random.uniform(-width/2, width/2) * scale_factor + WIDTH // 2,random.uniform(-height/2, height/2) * scale_factor + HEIGHT // 2) for _ in range(10000)]
  • 創建粒子：生成 10,000 個粒子，并將它們存儲在 particles 列表中。每個粒子的位置是隨機的，基于心形的尺寸和縮放因子。

7. 文本設置

# 字體設置
font_size = 48  # 字體大小
font_path = "./test.ttf"  # 確保字體文件在當前目錄下
font = pygame.font.Font(font_path, font_size)  # 使用指定字體
text = "多想再見你 哪怕一眼匆匆就別離"
text_surface = font.render(text, True, WHITE)  # 渲染文本
text_rect = text_surface.get_rect(center=(WIDTH // 2, HEIGHT // 2))  # 文本居中
  • 設置字體：定義字體大小和路徑，渲染文本并計算文本的矩形區域，以便后續居中顯示。

8. 主循環

# 主循環
running = True
clock = pygame.time.Clock()
blink_counter = 0
blink_rate = 10  # 每10幀閃爍一次while running:for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:running = Falsescreen.fill(BLACK)# 繪制心形曲線points = []for i in range(0, 360, 1):angle_rad = math.radians(i)x, y = heart_curve(angle_rad)x = x * scale_factor + WIDTH // 2y = -y * scale_factor + HEIGHT // 2points.append((x, y))pygame.draw.lines(screen, PURPLE, False, points, 2)  # 使用lines代替polygon# 更新和繪制粒子for particle in particles:particle.move()particle.draw(screen)# 繪制閃爍的文本if blink_counter % blink_rate < blink_rate / 2:  # 每隔一段時間閃爍# 隨機生成顏色random_color = (random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255))text_surface = font.render(text, True, random_color)  # 渲染文本screen.blit(text_surface, text_rect)  # 繪制文本blink_counter += 1pygame.display.flip()clock.tick(60)pygame.quit()
  • 主循環：程序的核心部分。
    • 事件處理：檢查是否有退出事件。
    • 清屏：用黑色填充屏幕。
    • 繪制心形曲線：計算心形的每個點并繪制。
    • 更新和繪制粒子：讓每個粒子移動并繪制在屏幕上。
    • 繪制閃爍的文本：每隔一定的幀數，隨機生成文本顏色并繪制文本。
    • 更新顯示：調用 pygame.display.flip() 更新屏幕，clock.tick(60) 控制幀率為 60 幀每秒。

9. 退出

pygame.quit()
  • 退出程序：當主循環結束后，調用 pygame.quit() 關閉窗口并清理資源。

總結

這段代碼結合了圖形繪制、動畫效果和文本渲染，展示了如何使用 pygame 創建一個動態的視覺效果。通過理解每個部分的功能，你可以更好地掌握 pygame 的使用，并進行更復雜的項目開發。

完整代碼

import pygame
import random
import math
import os# 初始化pygame
pygame.init()# 屏幕尺寸
WIDTH, HEIGHT = 800, 600
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("Dynamic Particle Heart")# 顏色定義
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
PURPLE = (128, 0, 128)  # 紫色的RGB值# 心形方程
def heart_curve(t):x = 16 * math.sin(t) ** 3y = 13 * math.cos(t) - 5 * math.cos(2 * t) - 2 * math.cos(3 * t) - math.cos(4 * t)return x, y# 計算心形的最大寬度和高度
def get_heart_dimensions():max_x, min_x, max_y, min_y = -float('inf'), float('inf'), -float('inf'), float('inf')for i in range(0, 360, 1):angle_rad = math.radians(i)x, y = heart_curve(angle_rad)if x > max_x: max_x = xif x < min_x: min_x = xif -y > max_y: max_y = -y  # 注意：這里取負是因為pygame坐標系y軸向下if -y < min_y: min_y = -ywidth = max_x - min_xheight = max_y - min_yreturn width, heightwidth, height = get_heart_dimensions()
scale_factor = min(WIDTH / (width * 1.2), HEIGHT / (height * 1.2))  # 增加一點額外的空間# 粒子類
class Particle:def __init__(self, x, y):self.x = xself.y = yself.size = random.randint(2, 5)self.color = PURPLEself.angle = random.uniform(0, math.pi * 2)self.speed = random.uniform(1, 3)self.lifetime = random.randint(50, 100)def move(self):self.x += math.sin(self.angle) * self.speedself.y -= math.cos(self.angle) * self.speedself.size -= 0.05self.lifetime -= 1if self.size <= 0 or self.lifetime <= 0:self.reset()def reset(self):angle_rad = random.uniform(0, math.pi * 2)x, y = heart_curve(angle_rad)self.x = x * scale_factor + WIDTH // 2self.y = -y * scale_factor + HEIGHT // 2self.size = random.randint(2, 5)self.angle = random.uniform(0, math.pi * 2)self.speed = random.uniform(1, 3)self.lifetime = random.randint(50, 100)def draw(self, screen):s = pygame.Surface((self.size * 2, self.size * 2), pygame.SRCALPHA)pygame.draw.circle(s, (*self.color[:3], self.lifetime * 2.55), (self.size, self.size), self.size)screen.blit(s, (self.x - self.size, self.y - self.size))# 生成初始粒子
particles = [Particle(random.uniform(-width/2, width/2) * scale_factor + WIDTH // 2,random.uniform(-height/2, height/2) * scale_factor + HEIGHT // 2) for _ in range(10000)]# 字體設置
font_size = 48  # 字體大小
font_path = "./test.ttf"  # 確保字體文件在當前目錄下
font = pygame.font.Font(font_path, font_size)  # 使用指定字體
text = "多想再見你 哪怕一眼匆匆就別離"
text_surface = font.render(text, True, WHITE)  # 渲染文本
text_rect = text_surface.get_rect(center=(WIDTH // 2, HEIGHT // 2))  # 文本居中# 主循環
running = True
clock = pygame.time.Clock()
blink_counter = 0
blink_rate = 10  # 每10幀閃爍一次while running:for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:running = Falsescreen.fill(BLACK)# 繪制心形曲線points = []for i in range(0, 360, 1):angle_rad = math.radians(i)x, y = heart_curve(angle_rad)x = x * scale_factor + WIDTH // 2y = -y * scale_factor + HEIGHT // 2points.append((x, y))pygame.draw.lines(screen, PURPLE, False, points, 2)  # 使用lines代替polygon# 更新和繪制粒子for particle in particles:particle.move()particle.draw(screen)# 繪制閃爍的文本if blink_counter % blink_rate < blink_rate / 2:  # 每隔一段時間閃爍# 隨機生成顏色random_color = (random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255))text_surface = font.render(text, True, random_color)  # 渲染文本screen.blit(text_surface, text_rect)  # 繪制文本blink_counter += 1pygame.display.flip()clock.tick(60)pygame.quit()

補充解說

讓我詳細解釋這個代碼的運行邏輯：

  1. 初始化階段：
# 初始化基本設置
pygame.init()
WIDTH, HEIGHT = 800, 600
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))# 心形方程定義
def heart_curve(t):x = 16 * math.sin(t) ** 3y = 13 * math.cos(t) - 5 * math.cos(2 * t) - 2 * math.cos(3 * t) - math.cos(4 * t)return x, y
  1. 粒子系統：
class Particle:def __init__(self, x, y):# 初始化粒子位置、大小、速度等屬性self.x = xself.y = yself.size = random.randint(2, 5)self.angle = random.uniform(0, math.pi * 2)self.speed = random.uniform(1, 3)self.lifetime = random.randint(50, 100)
  1. 粒子移動和重置邏輯：
def move(self):# 移動粒子self.x += math.sin(self.angle) * self.speedself.y -= math.cos(self.angle) * self.speedself.size -= 0.05self.lifetime -= 1# 當粒子生命周期結束時重置if self.size <= 0 or self.lifetime <= 0:self.reset()def reset(self):# 重置粒子到心形曲線上的隨機位置angle_rad = random.uniform(0, math.pi * 2)x, y = heart_curve(angle_rad)self.x = x * scale_factor + WIDTH // 2self.y = -y * scale_factor + HEIGHT // 2# 重置其他屬性

運行流程：

  1. 初始化：

    • 創建10000個隨機分布的粒子
    • 每個粒子有隨機的位置、大小、速度和生命周期

  2. 主循環：

while running:screen.fill(BLACK)  # 清空屏幕# 繪制心形輪廓# 更新和繪制所有粒子for particle in particles:particle.move()particle.draw(screen)
  1. 粒子運動機制：
    • 每個粒子按照自己的角度和速度移動
    • 當粒子生命周期結束時，通過reset()函數重生在心形曲線上
    • 這創造了粒子似乎在"靠近"心形的視覺效果

關于"靠近"效果的實現：

  • 這個效果是通過粒子的生命周期系統實現的
  • 當粒子消失時，它們會在心形曲線上重生（reset()函數）
  • 隨著時間推移，越來越多的粒子會重生在心形曲線上
  • 這創造了粒子群似乎在向心形聚集的視覺效果

核心實現在reset()函數：

def reset(self):angle_rad = random.uniform(0, math.pi * 2)x, y = heart_curve(angle_rad)  # 在心形曲線上選擇新位置

這不是真正的"靠近"運動，而是通過粒子的死亡和重生機制，逐漸在心形輪廓上形成粒子群，創造出視覺上的聚集效果。

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