用Python放一场烟花秀

昨天在图书馆做了一个Python的小项目。利用了一点python的可视化技巧，做出烟花绽放的效果。
文章的灵感来自网络上一位大神，这里附上他的原文地址。
一.编译环境
Pycharm
二.模块
1.tkinter：这个小项目的主角，是一个python图形模块。且Python3已经自带了该模块，不用另外安装。它有点像java中的swing图形模块（由众多组件集成，组件通过创建实例添加，组件通过坐标定位在窗口上）。
2.PIL：Python Imaging Library，是Python平台的图像处理标准模块。在Python3也是自带的，在这个项目中用于背景图片的导入。
3.time：相信这个模块大家都不会陌生，导入它用来控制烟花的绽放，坠落及消失时间。
4.random：随机数模块，用于生成烟花随机坐标点，随机绽放速度，随机消失时间。
5.math：这个模块大家应该也很熟悉了，导入它的目的是使烟花绽放的粒子以一定角度散开。
三.效果

项目最终实现的效果就跟上面一样了。

四.代码
以下是我学习（copy）了那位大神的代码，再添加了一些浅显的注解。

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
#重力变量
GRAVITY=0.5
#listof colors,can choose randomly or use as queue(FIFO
colors=['red','blue','yellow','white','green','orange','purple','seagreen','indigo','cornflowerblue']
'''
create a class for particles粒子
particles are emitted almost randomly on the sky,
forming around(组成一个圈) of circle(a star)before falling and getting removed from canvas

Attributes(属性)：
id:每个特定烟花的标识符
x，y：烟花的绽放坐标
vx,vy:烟花的绽放速度
total:一颗烟花里的星星总数
age:一颗星星会在画布上停留多久
color:自我移植
cv:画布
lifespan:星星在画布上停留的最后时间
'''
class part:#为每一个烟花绽放出来的粒子单独构建一个类的对象
    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#每个烟花的特定标识符
        self.x=x#烟花的绽放x轴
        self.y=y#烟花的绽放x轴
        self.initial_speed=explosion_speed#初速度
        self.vx=vx#外放x轴速度
        self.vy=vy#外放y轴速度
        self.total=total#绽放的粒子数
        self.age=0#已停留时间
        self.color=color#颜色
        self.cv=cv#画布
        self.cid=self.cv.create_oval(x-size,y-size,x+size,y+size,fill=self.color)#create_oval()创建一个椭圆，参数为左上x，左上y，右下x，右下y，填满的颜色，该函数返回一个id
        self.lifespan=lifespan#应该停留时间
    def update(self,dt):#更新数据，已停留时间增加
        self.age+=dt
        #粒子膨胀
        if self.alive() and self.expand():#如果停留时间（2s）足够&&膨胀时间（1.2s）足够
            move_x=cos(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed#粒子的x轴继续膨胀
            move_y=sin(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed#粒子的y轴继续膨胀
            self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)#根据id把画布上的粒子移动x和y个距离
            self.vx=move_x/(float(dt)*1000)
        #以自由落体坠落
        elif self.alive():#如果只是停留时间足够，说明膨胀到最大了，应该准备下坠
            move_x=cos(radians(self.id*360/self.total))#x轴继续膨胀
            self.cv.move(self.cid,self.vx+move_x,self.vy+GRAVITY*dt)#而y轴按照重力因素做落体运动，但实际上这个重力是v而不是a
            self.vy+=GRAVITY*dt#更新一下y轴

        elif self.cid is not None:#如果粒子的生命周期已过，就将其移除
            cv.delete(self.cid)#删除该粒子对象
            self.cid=None
    #定义膨胀效果的时间帧
    def expand(self):
        return self.age<=1.2#膨胀时间小于1.2s
    #检查粒子是否仍在生命周期内
    def alive(self):#已停留时间是不是比应该停留时间短
        return self.age<=self.lifespan
'''
烟花模拟回路：
递归调用来在画布上重复发出新的烟火
通过每个“部件”对象内部的更新协议，每次调用时都要在画布上创建并绘制列表（星列表，每个星列表成员都是粒子列表）来重复地在画布上发出新的焰火
'''
#生成新的一轮爆炸
def simulate(cv):
    t=time()#time()函数返回自1970年后经过的浮点秒数，精确到小数点后6位
    explode_points=[]#爆炸点列表--烟花列表
    wait_time=randint(10,100)#随机生成一个int n,10<=n<=100
    numb_explode=randint(6,10)#爆炸的个数是6~10
    #为所有模拟烟花绽放的全部例子创建一列列表
    for point in range(numb_explode):#遍历爆炸的个数
        objects=[]#这是每个点的爆炸粒子列表
        x_cordi=randint(50,550)#每个点的爆炸x轴
        y_cordi=randint(50,150)#爆炸y轴
        speed=uniform(0.5,1.5)#随机生成一个float speed，0.5<=speed<1.5
        size=uniform(0.5,3)#随机生成一个float size,0.5<=size<3
        color=choice(colors)#choice（）是python内置函数，随机返回元组，列表，或字符串的一个成员
        explosion_speed=uniform(0.2,1)#爆炸的绽放速度也要随机出来
        total_particles=randint(10,50)#爆炸出来的粒子数半径也随机
        for i in range(1,total_particles):#同一个烟花爆炸出来的粒子的大小，速度，坐标都是相同的
            r = part(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))#把上述参数带入，但他们每个粒子的生存时间是自己独立的
            objects.append(r)#添加进粒子列表里
        explode_points.append(objects)#把该粒子列表添加进烟花列表里

    total_time=.0#先把时间置0
    #在1.8秒时间帧内保持更新
    while total_time<1.8:
        sleep(0.01)#让画面暂停0.01s
        tnew=time()#刷新时间
        t,dt=tnew,tnew-t#时间等于新时间，与上次时间间隔为tnew-t
        for point in explode_points:#遍历烟花列表
            for item in point:#遍历烟花里的粒子列表
                item.update(dt)#更新时间
        cv.update()#刷新页面
        total_time+=dt#为上面的while循环增加时间
    root.after(wait_time,simulate,cv)#将组件置于其他组件之后，就是放在最顶层，覆盖下面的，这里递归第哦啊用了自己，形成新的一轮爆炸
def close(*ignore):
    #打开模拟循环并关闭窗口
    global root
    root.quit()

if __name__=="__main__":
    root=tk.Tk()
    cv=tk.Canvas(root,height=600,width=700)#绘制一个画布
    #绘制一个黑色背景
    #cv.create_rectangle(0,0,600,600,fill="black")
    #use a nice background image
    image=Image.open("L:\PyCharm Community Edition 2018.2.2\Python_program\image.jpg")
    photo=ImageTk.PhotoImage(image)
    cv.create_image(0,0,image=photo,anchor='nw')#在画板上绘制一张图片
    cv.pack()#把cv添加进去
    root.protocol("WM_DELETE_WINDOW",close)
    #在0.1s后才开始调用stimulate()
    root.after(100,simulate,cv)#调用stimulate生成一轮烟花绽放效果
    root.mainloop()#执行root，生成窗口
#让我更加明白了python的一切皆对象

五.结尾
这篇博客暂时就这样，如果有机会会重新做一遍，不过最大的可能就是遥遥无期了。先打算对项目做如下修改：
1.增加鼠标交互功能，用户鼠标点击位置额外生成烟花绽放；
2.增加文字绘制功能，在背景图中隐藏有字样，烟花绽放后落于字样中的粒子不消失，而是定格在窗口中。