Python新春烟花

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代码分析

1. 程序初始化与显示设置

2. 烟花类 (Firework)

3. 粒子类 (Particle)

4. 痕迹类 (Trail)

5. 烟花更新与显示

6. 主函数 (fire)

7. 游戏循环

8. 总结

注意事项

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Python语言实现新年烟花秀的完整代码。

技术需求

  1. Pygame 库：Pygame 是 Python 的一个游戏开发库，用于制作视频游戏和图形应用程序。在此代码中，Pygame 被用来创建图形界面、绘制图形、处理用户输入和管理时间（帧率）。通过 pg.init() 初始化 Pygame，pg.display.set_mode() 创建屏幕，pg.draw.circle() 绘制圆形等操作。

  2. 随机数生成：代码广泛使用了 Python 的 random 库来生成随机数，这些随机数控制了烟花和粒子的颜色、速度、方向、爆炸大小等。ra.randint() 和 ra.uniform() 用于生成随机的整数和浮动数值，模拟烟花的自然和不确定性。

  3. 物理模拟：在代码中，物理效果主要体现在重力和粒子的运动上。使用 Pygame 提供的 Vector2 类来表示粒子的二维坐标和速度，模拟烟花粒子的运动和加速度。通过 apply_force() 和 move() 方法，粒子会受重力等外力影响，产生自然的运动轨迹。

  4. 粒子系统：烟花爆炸产生的效果是通过粒子系统实现的。每个烟花爆炸时会生成多个粒子对象，每个粒子都有自己的颜色、大小、速度和生命周期。粒子不断地移动并逐渐衰退，最终消失。粒子系统模拟了真实世界中烟花散开后的效果。

  5. 路径追踪（Trail）：每个粒子都有一个尾迹（Trail），在移动过程中，粒子在自己的路径上留下痕迹，这种效果通过记录粒子之前的多个位置来实现。Trail 类用于生成和显示粒子的路径。尾迹颜色和大小逐渐变化，模拟烟花轨迹逐渐消失的效果。

  6. 图形渲染：通过 Pygame 提供的 pg.draw.circle() 和 screen.blit() 方法，代码绘制了粒子、烟花和文本。screen.fill() 用于填充背景色，确保每一帧都能清除掉前一帧的内容。每个粒子和烟花的显示由 show() 方法控制，确保它们在屏幕上正确呈现。

  7. 动态文本渲染：使用 pg.font.SysFont() 和 font.render() 渲染文本。代码将 "Happy New Year!" 文本以特定字体和颜色显示在屏幕中央，模拟节日庆祝的氛围。

  8. 事件处理和程序控制：代码通过 pg.event.get() 获取并处理 Pygame 中的事件。pg.QUIT 事件用于监听关闭窗口的操作。游戏的主循环中使用了 running 标志来控制程序是否继续运行。通过 clock.tick(99) 控制帧率，确保每秒运行 99 帧。

  9. 对象导向编程：代码采用了面向对象的编程方式，定义了多个类（如 Firework、Particle 和 Trail）来封装烟花、粒子和痕迹的行为和属性。这种方式有助于代码的结构化和模块化，便于扩展和维护。

完整代码

import pygame as pg
import random as ra
import math

pg.init()
pg.display.set_caption("🎇")

winScreen = pg.display.Info()
screenWidth = winScreen.current_w
screenHeight = winScreen.current_h

vector = pg.math.Vector2

trail_colors = [(45, 45, 45), (60, 60, 60), (75, 75, 75), (125, 125, 125), (150, 150, 150)]


# 烟花类
class Firework:

    def __init__(self):
        # 随机生成颜色
        self.colour = (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255))
        # 随机生成三种颜色
        self.colours = (
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255)),
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255)),
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255))
        )
        # 生成一个表示发射出的火花的粒子对象
        self.firework = Particle(ra.randint(0,screenWidth), screenHeight, True, 
…………

代码分析

这段代码是使用 Python 和 Pygame 库实现的一个烟花动画程序。其主要功能是模拟烟花在屏幕上绽放的效果，结合了粒子系统和动态效果，通过类和方法进行模块化设计，具有较强的可扩展性。以下是对这段代码的详细分析，分为几个部分：程序初始化、类设计、粒子和火花效果的实现、显示与更新的过程以及主函数的运行机制。

1. 程序初始化与显示设置

pg.init()
pg.display.set_caption("🎇")

winScreen = pg.display.Info()
screenWidth = winScreen.current_w
screenHeight = winScreen.current_h

vector = pg.math.Vector2

程序开始时调用 pg.init() 来初始化 Pygame 库，这个调用非常关键，它会为所有 Pygame 模块做好初始化工作。接着，使用 pg.display.set_caption("🎇") 设置窗口标题为烟花的表情符号（🎇）。然后，通过 pg.display.Info() 获取当前屏幕的分辨率， screenWidth 和 screenHeight 分别存储屏幕的宽度和高度，用于后续创建窗口时设置显示区域大小。

vector = pg.math.Vector2 用于简化代码中二维向量的运算。pg.math.Vector2 提供了对二维向量的支持，可以很方便地进行加法、减法、乘法等操作。

2. 烟花类 (Firework)

class Firework:
    def __init__(self):
        self.colour = (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255))
        self.colours = (
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255)),
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255)),
            (ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255), ra.randint(0, 255))
        )
        self.firework = Particle(ra.randint(0,screenWidth), screenHeight, True, self.colour)
        self.exploded = False
        self.particles = []
        self.min_max_particles = vector(666, 999)

Firework 类是整个烟花效果的核心。该类模拟了烟花从发射到爆炸的全过程。在构造函数中，首先随机生成烟花的颜色 self.colour，并且生成三种不同的颜色 self.colours，这些颜色将在爆炸后用于粒子的显示。

self.firework = Particle(ra.randint(0,screenWidth), screenHeight, True, self.colour) 创建了一个粒子对象，模拟烟花发射时的火花。self.exploded 用于标记烟花是否已经爆炸，self.particles 存储爆炸后的所有粒子。self.min_max_particles 表示爆炸后产生粒子的数量范围。

3. 粒子类 (Particle)

class Particle:
    def __init__(self, x, y, firework, colour):
        self.firework = firework
        self.pos = vector(x, y)
        self.origin = vector(x, y)
        self.radius = 25
        self.remove = False
        self.explosion_radius = ra.randint(15, 25)
        self.life = 0
        self.acc = vector(0, 0)
        self.trails = []
        self.prev_posx = [-10] * 10
        self.prev_posy = [-10] * 10
        if self.firework:
            self.vel = vector(0, -ra.randint(17, 20))
            self.size = 5
            self.colour = colour
            for i in range(5):
                self.trails.append(Trail(i, self.size, True))
        else:
            self.vel = vector(ra.uniform(-1, 1), ra.uniform(-1, 1))
            self.vel.x *= ra.randint(7, self.explosion_radius + 2)
            self.vel.y *= ra.randint(7, self.explosion_radius + 2)
            self.size = ra.randint(2, 4)
            self.colour = ra.choice(colour)
            for i in range(5):
                self.trails.append(Trail(i, self.size, False))

Particle 类代表了烟花中的单个粒子。它包含了烟花发射和爆炸过程中粒子的所有物理属性和视觉效果。

  • self.pos 是粒子的位置，self.origin 是初始位置。
  • self.vel 和 self.acc 分别表示粒子的速度和加速度，使用 pg.math.Vector2 进行向量运算。
  • self.trails 存储粒子的痕迹（烟花尾迹），它是一个列表，包含多个 Trail 对象。
  • self.life 控制粒子的生命周期，self.remove 标记粒子是否应该被移除。

在构造函数中，依据粒子是烟花发射出来的火花还是爆炸后的粒子，设置了不同的初速度、大小、颜色等属性。火花的速度较大，并且其尾迹动态显示；爆炸后的粒子速度较小，颜色随机。

4. 痕迹类 (Trail)

class Trail:
    def __init__(self, n, size, dynamic):
        self.pos_in_line = n
        self.pos = vector(-10, -10)
        self.dynamic = dynamic
        if self.dynamic:
            self.colour = trail_colors[n]
            self.size = int(size - n / 2)
        else:
            self.colour = (255, 255, 200)
            self.size = size - 2
            if self.size < 0:
                self.size = 0

Trail 类表示粒子尾迹的效果。在构造函数中，self.dynamic 用于区分动态尾迹和静态尾迹。动态尾迹的颜色和大小会随着时间变化，静态尾迹则显示为固定的颜色和较小的尺寸。

5. 烟花更新与显示

def update(win, fireworks):
    for fw in fireworks:
        fw.update(win)
        if fw.remove():
            fireworks.remove(fw)

    pg.display.update()

update 函数用于更新所有烟花的状态。它遍历每个烟花对象，调用其 update 方法来处理烟花的动画效果。如果某个烟花的所有粒子已经移除，则从 fireworks 列表中删除该烟花。

6. 主函数 (fire)

def fire():
    screen = pg.display.set_mode((screenWidth, screenHeight - 66))
    clock = pg.time.Clock()
    fireworks = [Firework() for i in range(2)]
    running = True
    font = pg.font.SysFont("comicsansms", 99)
    text = "Happy New Year!"
    text_color = (255, 190, 200)
    rendered_text = font.render(text, True, text_color)

fire 函数是程序的主入口，负责创建窗口、初始化时钟、设置烟花效果和显示文本。

首先，使用 pg.display.set_mode 创建窗口，并根据屏幕大小动态设置窗口的尺寸。接着，创建一个时钟对象 clock，用于控制游戏的帧率。fireworks 列表初始化了两个烟花对象。文本部分使用 pg.font.SysFont 加载系统字体，生成一个显示“Happy New Year!”的文本，并计算文本在屏幕上的位置。

7. 游戏循环

while running:
    clock.tick(99)
    for event in pg.event.get():
        if event.type == pg.QUIT:
            running = False
    screen.fill((20, 20, 30))
    screen.blit(rendered_text, (text_x, text_y))
    if ra.randint(0, 10) == 1:
        fireworks.append(Firework())
    update(screen, fireworks)

游戏进入主循环，每一帧更新烟花的状态并显示在屏幕上。通过 clock.tick(99) 控制帧率为 99 帧每秒。每次循环中，如果有退出事件，则终止程序。窗口背景色填充为深色 (20, 20, 30)，然后绘制上一步计算出的文本。

在每一帧中，可能会随机生成新的烟花对象（通过 ra.randint(0, 10) == 1 来决定），然后更新所有烟花的显示效果。

8. 总结

这段代码通过精心设计的 Firework、Particle 和 Trail 类，以及通过粒子系统模拟了烟花从发射到爆炸的过程。每个粒子都有自己的物理行为，如速度、加速度和尾迹效果，且随着时间的推移，粒子的生命周期逐渐结束，最终消失。这段代码不仅展示了烟花的动画效果，还包含了多种粒子动态效果，如随机颜色、速度、尾迹

注意事项

如遇到问题"no module named pygame"，请在终端输入"pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pygame"，等待pygame库安装完成后再运行程序

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我是一只有趣的兔子，感谢你的喜欢！

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