[python趣味实战]----基于python代码实现浪漫爱心 დ-编程知识

正文

01-效果演示

下图是代码运行之后的爱心显示结果：

下面的视频该爱心是动态效果，较为简洁，如果需要使用，可以进行完善，这里只是一个趣味实战，下面将对代码实现进行非常详细地描述：

浪漫爱心

02-代码实现

下图是动态爱心代码实现，对所有代码进行详细解释如下：

         import random // 导入Python中的random模块，用于生成随机数。
        from math import sin, cos, pi, log // 从math模块中导入sin、cos、pi和log函数，用于数学计算。
        from tkinter import * // 从tkinter模块中导入所有内容，用于创建GUI界面。

        CANVAS_WIDTH = 640
        CANVAS_HEIGHT = 480
        CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2
        CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2

// 定义了一些常量：CANVAS_WIDTH, CANVAS_HEIGHT, CANVAS_CENTER_X, CANVAS_CENTER_Y，用于定义画布的大小和中心位置。

def center_window(root, width, height): // 定义了一个函数center_window，接受三个参数root（窗口对象），width（窗口宽度），height（窗口高度）

screenwidth = root.winfo_screenwidth(): // 使用winfo_screenwidth()方法获取屏幕的宽度，并将值赋给screenwidth变量

screenheight = root.winfo_screenheight(): // 使用winfo_screenheight()方法获取屏幕的高度，并将值赋给screenheight变量

size = '%dx%d+%d+%d' % (width, height, (screenwidth - width) / 2, (screenheight - height) / 2): // 构建一个字符串size，其中包括窗口的宽度和高度，以及窗口左上角的位置（居中显示计算）

root.geometry(size): // 使用geometry方法将窗口的大小和位置设置为size字符串中描述的值，从而将窗口居中显示在屏幕上

def heart_function(t, shrink_ratio): // 定义了一个心形函数heart_function，接受两个参数t（参数值）和shrink_ratio（缩小比率）

x = 16 * (sin(t) ** 3): // 计算心形曲线上点的x坐标，根据参数t的正弦值的三次方乘以16来计算

y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t)): // 计算心形曲线上点的y坐标，根据参数t的余弦值的线性组合来计算

x *= shrink_ratio: // 将计算出的x坐标乘以缩小比率shrink_ratio，用于对心形曲线进行缩放

y *= shrink_ratio: // 将计算出的y坐标乘以缩小比率shrink_ratio，用于对心形曲线进行缩放

x += CANVAS_CENTER_X: // 将x坐标移动到画布横向中心位置

y += CANVAS_CENTER_Y: // 将y坐标移动到画布纵向中心位置

return int(x), int(y): // 返回计算出的x和y坐标，使用int()函数将结果转换为整数类型。这样就得到了在画布上绘制心形图案所需要的坐标

Heart类用于生成心形图案，初始化时会生成心形曲线上的点，并根据一定的规则进行扩散。生成心形图案后，可以根据指定的帧数进行渲染。下面逐个分析:

def __init__(self, generate_frame=20): // 定义了Heart类的初始化方法，接受一个参数generate_frame，默认值为20。在这个方法中进行了一些初始化操作

self._points = set(): // 创建一个空集合_points，用于存储心形图案的点

self._edge_diffusion_points = set(): // 创建一个空集合_edge_diffusion_points，用于存储心形图案的边缘扩散点

self._center_diffusion_points = set(): // 创建一个空集合_center_diffusion_points，用于存储心形图案的中心扩散点

self.all_points = {}: // 创建一个空字典all_points，用于存储所有计算出的点

self.build(2000): // 调用build方法，传入参数2000，用于构建心形图案

self.random_halo = 1000: // 设置random_halo属性为1000，用于表示随机光晕的大小

self.generate_frame = generate_frame: // 将传入的generate_frame参数赋值给实例属性generate_frame，表示生成帧数

for frame in range(generate_frame):: // 遍历生成帧数的范围

self.calc(frame): // 调用calc方法，传入当前帧数frame作为参数，用于计算心形图案的点的位置。通过循环生成帧数次来完整绘制心形图案

def build(self, number): // 定义了Heart类中的build方法，接受一个参数number，用于生成指定数量的点

for _ in range(number):: // 遍历指定数量的次数

t = random.uniform(0, 2 * pi): // 生成一个随机的角度t，范围在0到2π之间

x, y = heart_function(t, 11): // 调用之前定义的heart_function函数，传入角度t和缩小比率11，计算得到心形曲线上的点的x和y坐标

self._points.add((x, y)): // 将计算出的点的坐标添加到_points集合中，第一个for循环结束后，_points集合中包含了心形曲线上的点

for _x, _y in list(self._points):: // 遍历_points集合中的所有点

for _ in range(3):: // 嵌套循环，执行3次

self._edge_diffusion_points.add((x, y)): // 将当前点加入_edge_diffusion_points集合中，实现边缘扩散

point_list = list(self._points): // 将_points集合转换为列表point_list

for _ in range(4000):: // 遍历4000次

x, y = random.choice(point_list): // 从point_list中随机选择一个点的坐标

self._center_diffusion_points.add((x, y)): // 将选定的点作为中心点，加入_center_diffusion_points集合中，实现中心扩散

@staticmethod: // 标记下面的calc_position方法为静态方法，即不需要实例化对象也可以直接调用该方法

def calc_position(x, y, ratio): // 定义了静态方法calc_position，接受三个参数x（x坐标）、y（y坐标）和ratio（比率）

force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520): // 计算力（force），根据点到画布中心的距离的0.520次方来计算

dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X) + random.randint(-1, 1): // 计算x方向上的偏移量，根据比率、力和距离画布中心的偏移，再加上一个随机值

dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y) + random.randint(-1, 1): // 计算y方向上的偏移量，同样根据比率、力和距离画布中心的偏移，再加上一个随机值

return x - dx, y - dy: // 返回新计算出的x和y坐标，通过减去对应的偏移量，实现点的位置更新

这个静态方法calc_position用于根据点与画布中心的距离，以及指定的比率，计算点的新位置偏移量，从而实现点的移动。同时添加了一些随机性以增加点的变化

def calc(self, generate_frame): // 定义了Heart类中的calc方法，接受一个参数generate_frame，用于计算心形图案的点的位置

ratio = 10: // 设置比率为10

halo_radius = int(4 + 6): // 计算光晕的半径为10

halo_number = int(3000 + 4000): // 设置生成的光晕点的数量在7000左右

all_points = []: // 创建一个空列表all_points，用于存储所有计算出的点

heart_halo_point = set(): // 创建一个空集合heart_halo_point，用于存储心形光晕点

第一个循环用于生成心形光晕点，并添加到all_points列表中。随机选取角度t，计算心形曲线上的点坐标，加入heart_halo_point集合，加入随机偏移，选择大小，将点信息加入all_points列表

第二个循环遍历心形曲线上的点，通过调用calc_position方法计算新的位置坐标，加入all_points列表

第三个循环遍历边缘扩散点，同样通过调用calc_position方法计算新的位置坐标，加入all_points列表

self.all_points[generate_frame] = all_points: // 将生成的所有点信息存储在all_points字典中，以当前帧数generate_frame作为键值

通过这些步骤，calc方法计算了心形图案上的点的新的位置，并将结果存储在all_points字典中

def render(self, render_canvas, render_frame): // 定义了Heart类中的render方法，接受两个参数render_canvas（用于绘制点的画布）和render_frame（当前帧数）

for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:: // 遍历all_points字典中与当前帧数对应的点的信息

alpha = int(((render_frame % self.generate_frame) / self.generate_frame) * 255): // 计算当前帧数对总帧数取余再除以总帧数后的比例，并将其转换为alpha值（0-255范围）

color = f"#{alpha:02X}0000": // 根据计算得到的alpha值生成颜色字符串，格式为RGBA中的R=alpha，G=0，B=0，表示红色

render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=color): // 在绘制点的画布上创建一个矩形，以(x, y)为左上角坐标，(x+size, y+size)为右下角坐标，填充颜色为之前计算得到的红色

root = Tk(): // 创建一个Tkinter应用程序的根窗口对象root

root.title("浪漫爱心"): // 设置窗口的标题为"浪漫爱心"

center_window(root, CANVAS_WIDTH, CANVAS_HEIGHT): // 调用center_window函数来将窗口居中显示在屏幕上，参数包括窗口对象root以及指定的画布宽度和高度

canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH): // 在窗口root上创建一个Canvas对象canvas，背景颜色为黑色，指定画布的高度和宽度为预定义的值CANVAS_HEIGHT和CANVAS_WIDTH

canvas.pack(): // 将Canvas对象canvas放置到窗口中进行显示

heart = Heart(): // 创建一个Heart类的实例对象heart，用于生成心形图案并进行后续的计算和渲染

通过以上代码，创建了一个Tkinter窗口并在窗口中显示了一个黑色背景的Canvas画布，同时生成了一个Heart类的实例对象heart，准备后续使用该对象进行心形图案的绘制和动画效果展示。

def draw(main, render_canvas, render_heart, render_frame=0): // 定义了一个名为draw的函数，接受四个参数，分别为main（主窗口对象），render_canvas（用于绘制的画布对象），render_heart（Heart类实例对象），render_frame（当前帧数，默认为0）

render_canvas.delete('all'): // 在每次绘制之前，清空画布上的所有内容

render_heart.render(render_canvas, render_frame): // 调用Heart类中的render方法，将当前帧数和绘制的画布传入，用于绘制心形图案上的点

main.after(300, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1): // 使用Tkinter中的after方法，设置300毫秒后执行draw函数，实现动画效果。同时将main窗口对象、render_canvas画布对象、render_heart对象以及更新后的render_frame作为参数传入

Label(root, text="I Love You", bg="black", fg="#FF0000", font="Helvetic 20 bold").place(relx=.5, rely=.5, anchor=CENTER): // 创建一个标签对象，显示文本"I Love You"，设置背景颜色为黑色，前景色为红色，字体为Helvetica 20粗体，在窗口中居中显示

root.mainloop(): // 进入Tkinter的主事件循环，等待响应用户事件，保持窗口显示

通过以上代码，实现了一个动画效果，不断更新心形图案的点的位置并在画布上绘制，同时在窗口中显示 “I Love You” 的标签文本。整个程序会持续运行，直到用户关闭窗口。

import random   
from math import sin, cos, pi, log   
from tkinter import *CANVAS_WIDTH = 640
CANVAS_HEIGHT = 480
CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2
CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2def center_window(root, width, height):screenwidth = root.winfo_screenwidth()  screenheight = root.winfo_screenheight()  size = '%dx%d+%d+%d' % (width, height, (screenwidth - width) / 2, (screenheight - height) / 2)  root.geometry(size)  def heart_function(t, shrink_ratio):x = 16 * (sin(t) ** 3)y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))x *= shrink_ratioy *= shrink_ratiox += CANVAS_CENTER_Xy += CANVAS_CENTER_Yreturn int(x), int(y)class Heart:def __init__(self, generate_frame=20):self._points = set()  self._edge_diffusion_points = set()  self._center_diffusion_points = set()  self.all_points = {}  self.build(2000)self.random_halo = 1000self.generate_frame = generate_framefor 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, 11)self._points.add((x, y))for _x, _y in list(self._points):for _ in range(3):x, y = _x, _yself._edge_diffusion_points.add((x, y))point_list = list(self._points)for _ in range(4000):x, y = random.choice(point_list)self._center_diffusion_points.add((x, y))@staticmethoddef calc_position(x, y, ratio):force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520)dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X) + random.randint(-1, 1)dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y) + random.randint(-1, 1)return x - dx, y - dydef calc(self, generate_frame):ratio = 10halo_radius = int(4 + 6)halo_number = int(3000 + 4000)all_points = []heart_halo_point = set()for _ in range(halo_number):t = random.uniform(0, 2 * pi)x, y = heart_function(t, 11.6)x, y = x, yif (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))for x, y in self._points:x, y = self.calc_position(x, y, ratio)size = random.randint(1, 3)all_points.append((x, y, size))for x, y in self._edge_diffusion_points:x, y = self.calc_position(x, y, ratio)size = random.randint(1, 2)all_points.append((x, y, size))self.all_points[generate_frame] = all_pointsdef render(self, render_canvas, render_frame):for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:alpha = int(((render_frame % self.generate_frame) / self.generate_frame) * 255)color = f"#{alpha:02X}0000"render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=color)root = Tk()
root.title("浪漫爱心")
center_window(root, CANVAS_WIDTH, CANVAS_HEIGHT)  canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)
canvas.pack()heart = Heart()def draw(main, render_canvas, render_heart, render_frame=0):render_canvas.delete('all')render_heart.render(render_canvas, render_frame)main.after(300, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)draw(root, canvas, heart, 0)Label(root, text="I Love You", bg="black", fg="#FF0000", font="Helvetic 20 bold").place(relx=.5, rely=.5, anchor=CENTER)root.mainloop()