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　　你有没有想过代码也可以很酷很浪漫，我这个天天敲代码的朋友？今天教大学用Python模拟绽放的烟花，下班后随时可以让程序为自己上演一场烟火秀。

　　python炫酷烟花表白源代码

　　这个有趣的小项目并不复杂，只需要一点可视化技巧，100多行Python代码和库Tkinter。最后，我们可以达到以下效果：

　　学完这个教程，你也可以做这样的烟火秀。

　　整体概念梳理

　　我们的整个想法相对简单。

　　如上图，这里我们通过将图片中的一个粒子分裂成X个粒子来模拟爆炸效果。粒子会“膨胀”，这意味着它们将以恒定的速度运动，并且彼此具有相同的角度。这将允许我们模拟烟花以向外扩展的圆圈的形式绽放的画面。经过一定时间后，粒子会进入“自由落体”阶段，即由于重力作用，开始向地面下落，就像绽放后熄灭的烟花一样。

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　　基本知识：用Python和Tkinter设计烟花

　　这里不是把所有的数学知识都扔掉，而是写代码，讲理论。首先确保安装并导入Tkinter，Tkinter是Python的标准GUI库，广泛应用于各种项目和程序开发中。在Python中使用Tkinter可以快速创建GUI应用。

　　将tkinter作为tk导入

　　从PIL进口图片，ImageTk

　　从时间导入时间，睡眠

　　从随机进口选择，统一，randint

　　从math导入sin，cos，弧度除了Tkinter，为了让界面有漂亮的背景，我们还导入了PIL进行图像处理，导入了其他的包，比如time，random，math。它们可以让我们更容易控制烟花粒子的轨迹。

　　Tkinter应用程序的基本设置如下：

　　Root=tk。Tk()为了初始化Tkinter，我们必须创建一个Tk () root小部件，它是一个窗口，带有标题栏和窗口管理器提供的其他装饰。根部件必须在我们创建其他小部件之前创建，并且只能有一个根部件。

　　w=tk。Label(root，text=Hello Tkinter！)这行代码包含标签部分。标签调用中的第一个参数是父窗口的名称，也就是我们这里使用的“根”。关键字“文本”表示显示的文本内容。还可以调用其他小部件：按钮、画布等等。

　　包装()

　　root.mainloop()的下两行代码非常重要。这里的打包方法是告诉Tkinter调整窗口大小以适合所用的小部件。在我们进入Tkinter事件循环并被root.mainloop()调用之前，窗口不会出现。该脚本将停留在事件循环中，直到我们关闭窗口。

　　将fireworks翻译成代码。

　　现在我们设计一个对象来表示fireworks事件中的每个粒子。每个粒子都有一些控制其外观和运动的重要属性：大小、颜色、位置、速度等等。

　　粒子类别

　　粒子在空气中随机产生，变成一个圈，落下，消失。

　　属性：

　　-id:粒子的id

　　-粒子的x，y:坐标

　　-vx，vy:改变坐标中的速度

　　-总计：英镑

　　粒子存在的持续时间

　　-颜色：颜色

　　-cv:帆布

　　-lifespan:最长持续时间

　　第：类零件

　　def __init__(self，cv，idx，total，explosion_speed，x=0。y=0。vx=0。vy=0。大小=2。color=red ，寿命=2，**kwargs):

　　self.id=idx

　　self.x=x

　　self.y=y

　　self.initial_speed=爆炸_速度

　　self.vx=vx

　　self.vy=vy

　　self.total=总计

　　self.age=0self.color=color

　　self.cv=cv

　　self.cid=self.cv

　　.create_oval(

　　 x - size, y - size, x + size,

　　 y + size, fill=self.color)

　　 self.lifespan = lifespan如果我们回过头想想最开始的想法，就会意识到必须确保每个烟花绽放的所有粒子必须经过3个不同的阶段，即“膨胀”“坠落”和“消失”。所以我们向粒子类中再添加一些运动函数，如下所示：

def update(self, dt):
　　 # 粒子膨胀if self.alive() and self.expand():
　　 move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
　　 move_y = sin(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
　　 self.vx = move_x/(float(dt)*1000)
　　 self.vy = move_y/(float(dt)*1000)
　　 self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
　　 # 以自由落体坠落
　　 elif self.alive():
　　 move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))
　　 # we technically don't need to update x, y because move will do the job
　　 self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy+GRAVITY*dt)
　　 self.vy += GRAVITY*dt
　　 # 如果粒子的生命周期已过，就将其移除
　　 elif self.cid is not None:
　　 cv.delete(self.cid)
　　 self.cid = None

当然，这也意味着我们必须定义每个粒子绽放多久、坠落多久。这部分需要我们多尝试一些参数，才能达到最佳视觉效果。

# 定义膨胀效果的时间帧
　　def expand (self):
　　 return self.age <= 1.2
　　# 检查粒子是否仍在生命周期内
　　def alive(self):
　　 return self.age <= self.lifespan

使用Tkinter模拟

　　现在我们将粒子的移动概念化，不过很明显，一个烟花不能只有一个粒子，一场烟花秀也不能只有一个烟花。我们下一步就是让Python和Tkinter以我们可控的方式向天上连续“发射”粒子。

　　到了这里，我们需要从操作一个粒子升级为在屏幕上展现多个烟花及每个烟花中的多个粒子。

　　我们的解决思路如下：创建一列列表，每个子列表是一个烟花，其包含一列粒子。每个列表中的例子有相同的x,y坐标、大小、颜色、初始速度。

numb_explode = randint(6,10)
　　# 为所有模拟烟花绽放的全部粒子创建一列列表
　　for point in range(numb_explode):
　　 objects = []
　　 x_cordi = randint(50,550)
　　 y_cordi = randint(50, 150) 
　　 size = uniform (0.5,3)
　　 color = choice(colors)
　　 explosion_speed = uniform(0.2, 1)
　　 total_particles = randint(10,50)
　　 for i in range(1,total_particles):
　　 r = part(cv, idx = i, total = total_particles, explosion_speed = explosion_speed, x = x_cordi, y = y_cordi, 
　　 color=color, size = size, lifespan = uniform(0.6,1.75))
　　 objects.append(r)
　　explode_points.append(objects)

我们下一步就是确保定期更新粒子的属性。这里我们设置让粒子每0.01秒更新它们的状态，在1.8秒之后停止更新（这意味着每个粒子的存在时间为1.6秒，其中1.2秒为“绽放”状态，0.4秒为“坠落”状态，0.2秒处于Tkinter将其完全移除前的边缘状态）。

total_time = .0
　　# 在1.8秒时间帧内保持更新
　　while total_time < 1.8:
　　 sleep(0.01)
　　 tnew = time()
　　 t, dt = tnew, tnew - t
　　 for point in explode_points:
　　 for part in point:
　　 part.update(dt)
　　 cv.update()
　　 total_time += dt

现在，我们只需将最后两个gist合并为一个能被Tkinter调用的函数，就叫它simulate()吧。该函数会展示所有的数据项，并根据我们设置的时间更新每个数据项的属性。在我们的主代码中，我们会用一个alarm处理模块after()调用此函数，after()会等待一定的时间，然后再调用函数。

　　我们这里设置让Tkinter等待100个单位（1秒钟）再调取simulate。

if __name__ == '__main__':
　　 root = tk.Tk()
　　 cv = tk.Canvas(root, height=600, width=600)
　　 # 绘制一个黑色背景
　　 cv.create_rectangle(0, 0, 600, 600, fill="black")
　　 cv.pack()
　　 root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
　　 # 在1秒后才开始调用stimulate()
　　 root.after(100, simulate, cv)
　　 root.mainloop()

好了，这样我们就用Python代码放了一场烟花秀：

　　本文只一个简单版本，等进一步熟悉Tkinter后，还可以添加更多颜色更漂亮的背景照片，让代码为你绽放更美的烟花！

　　以下是全部代码：

import tkinter as tk
　　from PIL import Image, ImageTk
　　from time import time, sleep
　　from random import choice, uniform, randint
　　from math import sin, cos, radians
　　# 模拟重力
　　GRAVITY = 0.05
　　# 颜色选项（随机或者按顺序）
　　colors = ['red', 'blue', 'yellow', 'white', 'green', 'orange', 'purple', 'seagreen', 'indigo', 'cornflowerblue']
　　'''
　　particles 类
　　粒子在空中随机生成随机，变成一个圈、下坠、消失
　　属性:
　　 - id: 粒子的id
　　 - x, y: 粒子的坐标
　　 - vx, vy: 在坐标的变化速度
　　 - total: 总数
　　 - age: 粒子存在的时长
　　 - color: 颜色
　　 - cv: 画布
　　 - lifespan: 最高存在时长
　　'''
　　class Particle:
　　 def __init__(self, cv, idx, total, explosion_speed, x=0., y=0., vx=0., vy=0., size=2., color='red', lifespan=2,
　　 **kwargs):
　　 self.id = idx
　　 self.x = x
　　 self.y = y
　　 self.initial_speed = explosion_speed
　　 self.vx = vx
　　 self.vy = vy
　　 self.total = total
　　 self.age = 0self.color = color
　　 self.cv = cv
　　 self.cid = self.cv.create_oval(
　　 x - size, y - size, x + size,
　　 y + size, fill=self.color)
　　 self.lifespan = lifespan
　　 def update(self, dt):
　　 self.age += dt
　　 # 粒子范围扩大
　　 if self.alive() and self.expand():
　　 move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
　　 move_y = sin(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
　　 self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
　　 self.vx = move_x / (float(dt) * 1000)
　　 # 以自由落体坠落
　　 elif self.alive():
　　 move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total))
　　 # we technically don't need to update x, y because move will do the job
　　 self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy + GRAVITY * dt)
　　 self.vy += GRAVITY * dt
　　 # 移除超过最高时长的粒子
　　 elif self.cid is not None:
　　 cv.delete(self.cid)
　　 self.cid = None
　　 # 扩大的时间
　　 def expand (self):
　　 return self.age <= 1.2
　　 # 粒子是否在最高存在时长内
　　 def alive(self):
　　 return self.age <= self.lifespan
　　'''
　　循环调用保持不停
　　'''
　　def simulate(cv):
　　 t = time()
　　 explode_points = []
　　 wait_time = randint(10, 100)
　　 numb_explode = randint(6, 10)
　　 # 创建一个所有粒子同时扩大的二维列表
　　 for point in range(numb_explode):
　　 objects = []
　　 x_cordi = randint(50, 550)
　　 y_cordi = randint(50, 150)
　　 speed = uniform(0.5, 1.5)
　　 size = uniform(0.5, 3)
　　 color = choice(colors)
　　 explosion_speed = uniform(0.2, 1)
　　 total_particles = randint(10, 50)
　　 for i in range(1, total_particles):
　　 r = Particle(cv, idx=i, total=total_particles, explosion_speed=explosion_speed, x=x_cordi, y=y_cordi,
　　 vx=speed, vy=speed, color=color, size=size, lifespan=uniform(0.6, 1.75))
　　 objects.append(r)
　　 explode_points.append(objects)
　　 total_time = .0
　　 # 1.8s内一直扩大
　　 while total_time < 1.8:
　　 sleep(0.01)
　　 tnew = time()
　　 t, dt = tnew, tnew - t
　　 for point in explode_points:
　　 for item in point:
　　 item.update(dt)
　　 cv.update()
　　 total_time += dt
　　 # 循环调用
　　 root.after(wait_time, simulate, cv)
　　def close(*ignore):
　　 """退出程序、关闭窗口"""
　　 global root
　　 root.quit()
　　if __name__ == '__main__':
　　 root = tk.Tk()
　　 cv = tk.Canvas(root, height=400, width=600)
　　 # 选一个好看的背景会让效果更惊艳！
　　 image = Image.open("./image.jpg")
　　 photo = ImageTk.PhotoImage(image)
　　 cv.create_image(0, 0, image=photo, anchor='nw')
　　 cv.pack()
　　 root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
　　 root.after(100, simulate, cv)
　　 root.mainloop()

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