520到了，没时间买花？我们来生成一个电子的。
Python不仅是一种强大的编程语言，用于开发应用程序和分析数据，它也可以用来创造美丽的艺术作品。在这篇博客中，我们将探索如何使用Python生成一束玫瑰花的图像。
准备工作
首先，确保你的环境中安装了以下库：
matplotlib：一个用于创建图表的库。numpy：一个用于数值计算的库。
你可以使用pip来安装这些库：
pip install matplotlib numpy
绘制玫瑰花
我们将使用极坐标系中的玫瑰曲线（Rose Curve）公式来绘制玫瑰花。玫瑰曲线的公式是：
r=cos(kθ)
其中，( r ) 是半径，( \theta ) 是角度，( k ) 是一个常数，决定了花瓣的数量。
导入库
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
定义玫瑰曲线函数
def rose_curve(theta, k):
r = np.cos(k * theta)
return r
绘制函数
theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000) # 定义theta的范围
k = 5 # 花瓣的数量
r = rose_curve(theta, k)
x = r * np.cos(theta)
y = r * np.sin(theta)
plt.figure(figsize=(6, 6))
plt.plot(x, y, 'r') # 使用红色绘制玫瑰花
plt.axis('equal') # 确保x轴和y轴的刻度相同
plt.title('A Rose in Python')
plt.show()
生成动态爱心代码
import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter import *
# 定义画布尺寸和颜色
CANVAS_WIDTH = 640
CANVAS_HEIGHT = 480
CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2
CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2
IMAGE_ENLARGE_FACTOR = 11
HEART_COLOR = "#FF69B4"
def generate_heart_coordinate(t, shrink_ratio=IMAGE_ENLARGE_FACTOR):
"""
生成爱心函数的坐标
:param t: 参数，控制爱心的形状
:param shrink_ratio: 爱心的缩放比例
:return: 爱心的坐标 (x, y)
"""
# 基础函数，生成爱心的基本形状
x = 16 * (sin(t) ** 3)
y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))
# 放大爱心
x *= shrink_ratio
y *= shrink_ratio
# 将爱心移到画布中央
x += CANVAS_CENTER_X
y += CANVAS_CENTER_Y
return int(x), int(y)
def scatter_inside(x, y, beta=0.15):
"""
随机内部扩散，用于生成爱心内部的点
:param x: 原点的 x 坐标
:param y: 原点的 y 坐标
:param beta: 扩散强度
:return: 新点的坐标 (x, y)
"""
ratio_x = - beta * log(random.random())
ratio_y = - beta * log(random.random())
dx = ratio_x * (x - CANVAS_CENTER_X)
dy = ratio_y * (y - CANVAS_CENTER_Y)
return x - dx, y - dy
def shrink_coordinate(x, y, ratio):
"""
抖动效果，用于调整爱心的跳动
:param x: 原点的 x 坐标
:param y: 原点的 y 坐标
:param ratio: 抖动的比例
:return: 新点的坐标 (x, y)
"""
force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6) # 调整爱心跳动的参数
dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)
dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)
return x - dx, y - dy
def custom_curve(p):
"""
自定义曲线函数，调整跳动周期
:param p: 参数，控制曲线的形状
:return: 正弦值，用于调整爱心的跳动
"""
# 可以尝试换其他的动态函数，达到更有力量的效果（如贝塞尔曲线）
return 2 * (2 * sin(4 * p)) / (2 * pi)
class BeatingHeart:
"""
跳动的爱心类
"""
def __init__(self, generate_frame=20):
self._original_points = set() # 原始爱心的坐标集合
self._edge_diffusion_points = set() # 边缘扩散效果的点坐标集合
self._center_diffusion_points = set() # 中心扩散效果的点坐标集合
self.all_frame_points = {} # 每帧的动态点坐标
self.build(2000)
self.random_halo = 1000
self.generate_frame = generate_frame
for frame in range(generate_frame):
self.calculate_frame(frame)
def build(self, number_of_points):
# 生成原始爱心的坐标
for _ in range(number_of_points):
t = random.uniform(0, 2 * pi) # 随机参数，用于生成不完整的爱心
x, y = generate_heart_coordinate(t)
self._original_points.add((x, y))
# 生成爱心内扩散的点
for x, y in list(self._original_points):
for _ in range(3):
x, y = scatter_inside(x, y, 0.05)
self._edge_diffusion_points.add((x, y))
# 生成爱心内再次扩散的点
point_list = list(self._original_points)
for _ in range(6000):
x, y = random.choice(point_list)
x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)
self._center_diffusion_points.add((x, y))
@staticmethod
def calculate_position(x, y, ratio):
# 调整缩放比例
force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520) # 调整爱心跳动的参数
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 - dy
def calculate_frame(self, frame_number):
ratio = 10 * custom_curve(frame_number / 10 * pi) # 圆滑的周期的缩放比例
halo_radius = int(4 + 6 * (1 + custom_curve(frame_number / 10 * pi)))
halo_number = int(3000 + 4000 * abs(custom_curve(frame_number / 10 * pi) ** 2))
all_points = []
# 生成光环的点
heart_halo_points = set()
for _ in range(halo_number):
t = random.uniform(0, 4 * pi)
x, y = generate_heart_coordinate(t, shrink_ratio=11.5)
x, y = shrink_coordinate(x, y, halo_radius)
if (x, y) not in heart_halo_points:
# 处理新的点
heart_halo_points.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))
# 生成爱心轮廓的点
for x, y in self._original_points:
x, y = self.calculate_position(x, y, ratio)
size = random.randint(1, 3)
all_points.append((x, y, size))
# 生成爱心内容的点
for x, y in self._edge_diffusion_points:
x, y = self.calculate_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.calculate_position(x, y, ratio)
size = random.randint(1, 2)
all_points.append((x, y, size))
self.all_frame_points[frame_number] = all_points
def render(self, render_canvas, render_frame):
for x, y, size in self.all_frame_points[render_frame % self.generate_frame]:
render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)
def draw(main_window, render_canvas, render_heart, render_frame=0):
render_canvas.delete('all')
render_heart.render(render_canvas, render_frame)
main_window.after(160, draw, main_window, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)
if __name__ == '__main__':
root = Tk()
root.title('Beating Heart')
canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)
canvas.pack()
heart = BeatingHeart()
draw(root, canvas, heart)
Label(root, text="比心", bg="black", fg="#FF69B4", ).place(relx=.5, rely=.5, anchor=CENTER)
# 在爱心中间加上字
Label(root, text="爱你", bg="black", fg="#FF69B4", font=('宋体', 18)).place(relx=.50, rely=.1, anchor=CENTER)
# 在爱心上面加上字
root.mainloop()结果
惊不惊喜，意不意外
通过改变变量k的值，你可以生成不同数量花瓣的玫瑰花。
结论
使用Python生成艺术作品是一个有趣且富有创造性的过程。通过简单的数学公式和编程技巧，我们可以创造出自然界中的美丽图案。
