[Python急救站课程]动态爱心绘画

想不想画一个动态爱心来哄女朋友高兴呢？

那么它来啦

import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter import *

CANVAS_WIDTH = 640  # 画布的宽
CANVAS_HEIGHT = 480  # 画布的高
CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2  # 画布中心的X轴坐标
CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2  # 画布中心的Y轴坐标
IMAGE_ENLARGE = 11  # 放大比例
HEART_COLOR = "#ff2190"

def heart_function(t, shrink_ratio: float = IMAGE_ENLARGE):
    """
    “只是绘制了心形线上的点，并没有任何其他效果”
    “爱心函数生成器”
    :param shrink_ratio: 放大比例
    :param t: 参数
    :return: 坐标
    """
    # 原始xy用的float = IMAGE_ENLARGE，光环特效用的函数调用时传的实参，光环放大率11.6，心形11
    x = 16 * (sin(t) ** 3)  # 利用爱心函数公式计算x点坐标(极坐标公式?)
    y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))  # 利用爱心函数公式计算y点坐标(极坐标公式?)

    x *= shrink_ratio  # x点放大11.6倍
    y *= shrink_ratio  # y点放大11.6倍

    x += CANVAS_CENTER_X  # 将x点加上画布一半的宽，其实是让图像在中心显示
    y += CANVAS_CENTER_Y  # 将y点加上画布一半的高

    return int(x), int(y)  # 返回整型的x，y点

def scatter_inside(x, y, beta=0.15):  # beta：调用对象传递实参时就是实参，否则用形参定义的
    """
    随机内部扩散
    :param x: 原x
    :param y: 原y
    :param beta: 强度
    :return: 新坐标
    """
    ratio_x = - beta * log(random.random())  # random.random()随机生成0,1之间的浮点数，哈哈哈猜对了吧，每个点生成3个随机缩小的点
    ratio_y = - beta * log(random.random())  # 随机不到的就是空白呗
    '''
    剩下的就简单了，为什么使用log函数，log函数默认以e为底(ln)，
    在对数[0,1]之间y取值极大概率落在[-100,0]（比买彩票不中的概率还大，可以看一下函数曲线，然后看一下[0,1]对应的面积就知道了，大部分面积在[-1,0]之间）,
    加上-beta一个是让值为正，另一个是使3个点之间以及与x之间的差距不至于太大，beta=0.15，y也就是[0,0.15]
    然后随机不到的地方就是空白啦
    '''
    '''
    math.log() 方法语法如下：

    math.log(x[, base])
    参数说明：

    x -- 必需，数字。如果 x 不是一个数字，返回 TypeError。如果值为 0 或负数，则返回 ValueError。
    base -- 可选，底数，默认为 e。
    '''

    dx = ratio_x * (x - CANVAS_CENTER_X)  # 对原始点进行概率缩小
    dy = ratio_y * (y - CANVAS_CENTER_Y)

    return x - dx, y - dy  # 在画布中心的x，y在减去缩小的值返回

def shrink(x, y, ratio):
    """
    抖动
    :param x: 原x
    :param y: 原y
    :param ratio: 比例
    :return: 新坐标
    """
# (x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) 是一个[0,+∞]的数
# x的0.6次方是一个单调递增曲线，但是增幅不会特别大，1/x在[0,+∞]上单调递减，且大概率小于0.01
    force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6)  # 这个参数...
    '原始x，y坐标的平方和开0.6次方'
    dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)  # 在原坐标基础上修改，作为跳动的新坐标
    dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)
    return x - dx, y - dy  # 在x，y坐标点上做微调，实现局部跳动现象

def curve(p):
    """
    自定义曲线函数，调整跳动周期
    :param p: 参数
    :return: 正弦
    """
    # 可以尝试换其他的动态函数，达到更有力量的效果（贝塞尔？）
    return 2 * (2 * sin(4 * p)) / (2 * pi)  # 先单调递增，然后单调递减，达到跳动效果

class Heart:
    """
    爱心类
    """

    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 为了初始化这个变量可真不容易啊
        self.build(2000)
        # 将2000传进self.build函数做计算，猜测得到self._points，self._edge_diffusion_points，self._center_diffusion_points，self.all_points坐标

        self.random_halo = 1000

        self.generate_frame = generate_frame
        for frame in range(generate_frame):  # 前面只是定义了静态的点，这里是动态的灵魂
            self.calc(frame)  # 将frame传入self.calc函数做计算

    def build(self, number):
        # 爱心
        for _ in range(number):  # 循环2000次
            t = random.uniform(0, 2 * pi)  # 生成0,2π之间的随机浮点数
            x, y = heart_function(t)  # 将0,2π之间的随机浮点数放入heart_function进行计算
            self._points.add((x, y))  # 将整型的x，y点传给self._points,也就是传给原始爱心坐标集合
        # 至此爱心轮廓已经画好

        # 爱心内扩散
        for _x, _y in list(self._points):  # 取出x，y坐标
            for _ in range(3):  # 循环3次，猜测每个点生成缩小的3个点
                x, y = scatter_inside(_x, _y, 0.05)  # 将x,y,0.05传给scatter_inside函数，猜测是进行随机缩小点的定位
                self._edge_diffusion_points.add((x, y))  # 将返回的随机三个x，y值传给self._edge_diffusion_points，也就是边缘扩散效果点坐标集合
        # 至此内扩散轮廓已经画好

        # 爱心内再次扩散
        point_list = list(self._points)  # 将self._points转换为列表
        for _ in range(4000):  # 循环4000次
            x, y = random.choice(point_list)  # 随机选择点
            x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)  # x,y,0.17传给scatter_inside函数
            self._center_diffusion_points.add((x, y))  # 将返回的随机三个x，y值传给self._center_diffusion_points，也就是中心扩散效果点坐标集合

    @staticmethod
    def calc_position(x, y, ratio):
        # 调整缩放比例
        force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520)  # 魔法参数
        dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X) + random.randint(-1, 1)  # 将原来在心形线上的点打散
        dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y) + random.randint(-1, 1)

        return x - dx, y - dy

    def calc(self, generate_frame):
        ratio = 10 * curve(generate_frame / 10 * pi)  # 将实参传入curve进行计算，然后调参让跳动频率合适
        halo_radius = int(4 + 6 * (1 + curve(generate_frame / 10 * pi)))  # 外部光环计算

        halo_number = int(3000 + 4000 * abs(curve(generate_frame / 10 * pi) ** 2))

        all_points = []
        # print(generate_frame / 10 * pi,ratio,halo_radius,halo_number)
        # 光环
        heart_halo_point = set()  # 光环的点坐标集合
        for _ in range(halo_number):  # 循环3000-4500次不等，强化心形线上的点以及处理可能出现的重复点
            t = random.uniform(0, 2 * pi)  # 随机不到的地方造成爱心有缺口 返回0-2π之间的随机数
            x, y = heart_function(t, shrink_ratio=11.6)  # 魔法参数 将参数传递给heart_function

            x, y = shrink(x, y, halo_radius)  # 将x，y，半径传递给抖动函数shrink
            if (x, y) not in heart_halo_point:
                # 处理新的点
                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))

        # 轮廓
        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))

        # 内容
        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))

        for x, y in self._center_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_points

    def render(self, render_canvas, render_frame):  # 这里和上面没关系了，只是用到了self.generate_frame里面存储的内容
        for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:
            # 调用self.all_points字典，% 取余 ，self.all_points里面有20个key，依次取出来。
            render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)  # 以矩阵的形式表示粒子化状态，牛啊！！！

def draw(main: Tk, render_canvas: Canvas, render_heart: Heart, render_frame=0):
    render_canvas.delete('all')  # 将之前的内容清除掉
    render_heart.render(render_canvas, render_frame)  # 调用Heart类里面的render方法
    main.after(160, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)  # 等待160ms之后继续调用draw函数，并且生成第二个渲染框

if __name__ == '__main__':
    root = Tk()  # 实例化Tk对象
    canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)  # 创建画布，传入root.windows,背景颜色，宽和高
    canvas.pack()  # 显示画框
    heart = Heart()  # 实例化爱心类
    draw(root, canvas, heart)  # 传入root.windows,画布和爱心函数开始画画
    root.mainloop()  # 一直显示画框

程序运行如下：

我也是拿着这个成功俘获女朋友的芳心！