Python绘制爱心代码（七夕限定版）

写在前面：

又到了一年一度的七夕节啦！你还在发愁送女朋友什么礼物，不知道怎样表达你满满的爱意吗？别担心，我来帮你！今天，我将教你使用Python绘制一个跳动的爱心，用创意和幽默为这个特殊的夜晚增添浪漫和趣味。话不多说先看示例：

在这里插入图片描述

话不多说，上代码：

这段代码使用Python的tkinter库实现了一个绘制心形动画的程序。下面是每个步骤的详细说明：

  1. 导入必要的库和模块：
    • random：用于生成随机数。
    • sin、cos、pi、log：数学函数，用于计算心形的坐标和力度。
    • tkinter：用于创建GUI界面。

代码示例：

import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter import *
  1. 定义常量和全局变量：
    • CANVAS_WIDTH、CANVAS_HEIGHT：画布的宽度和高度。
    • CANVAS_CENTER_X、CANVAS_CENTER_Y：画布中心的坐标。
    • IMAGE_ENLARGE：心形的放大倍数。
    • HEART_COLOR：心形的颜色。
    • heart：心形对象。

代码示例：

CANVAS_WIDTH = 640
CANVAS_HEIGHT = 640
CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2
CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2
IMAGE_ENLARGE = 11
HEART_COLOR = "#e77c8e"# 声明一个爱心对象
heart = None
  1. 定义生成心形的函数：
    • heart_function(t, shrink_ratio=IMAGE_ENLARGE)：根据参数t生成心形的坐标。
      • 通过数学公式计算生成心形的x和y坐标。
      • 将坐标进行缩放和平移，使心形位于画布中心。
      • 返回整数化后的坐标值。

代码示例：

def heart_function(t, shrink_ratio=IMAGE_ENLARGE):x = 16 * (sin(t) ** 3)y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))x *= shrink_ratioy *= shrink_ratiox += CANVAS_CENTER_Xy += CANVAS_CENTER_Yreturn int(x), int(y)
  1. 定义内部扩散和抖动函数：
    • scatter_inside(x, y, beta=0.15)：对坐标(x, y)进行内部扩散。
      • 根据指定的beta值计算扩散的比例。
      • 根据比例计算扩散后的坐标，并返回新的坐标值。
    • shrink(x, y, ratio)：对坐标(x, y)进行缩小。
      • 根据指定的ratio值计算缩小的比例。
      • 根据比例计算缩小后的坐标，并返回新的坐标值。

代码示例：

def scatter_inside(x, y, beta=0.15):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 - dydef shrink(x, y, ratio):force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6)dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)return x - dx, y - dy
  1. 定义心形类：
    • Heart：心形类的构造函数，用于生成心形的点集。
      • 初始化各个成员变量。
      • 调用build方法生成心形的点集。
      • 初始化随机光晕和帧数。
    • build(self, number)：生成心形的点集。
      • 根据指定的数量生成心形点集。
      • 对生成的点集进行内部扩散和抖动处理。
    • calc_position(x, y, ratio)：计算心形点的新位置。
      • 根据指定的力度和偏移计算点的新位置。
      • 返回新的坐标值。
    • calc(self, generate_frame)：计算每一帧的心形点集。
      • 根据当前帧数计算心形点集的相关参数。
      • 生成心形光晕点集和其他点集。
      • 将所有点集保存到列表中。
    • render(self, render_canvas, render_frame)：将心形点集渲染到画布上。
      • 遍历指定帧数的心形点集。
      • 绘制矩形代表心形点的位置和大小。

代码示例：

class Heart:def __init__(self, generate_frame=20):self._points = set()self._edge_diffusion_points = set()self._center_diffusion_points = set()self.all_points = {}self.build(2000)self.random_halo = 1000self.generate_frame = generate_framefor frame in range(generate_frame):self.calc(frame)def build(self, number):for _ in range(number):t = random.uniform(0, 2 * pi)x, y = heart_function(t)self._points.add((x, y))for _x, _y in list(self._points):for _ in range(3):x, y = scatter_inside(_x, _y, 0.05)self._edge_diffusion_points.add((x, y))point_list = list(self._points)for _ in range(4000):x, y = random.choice(point_list)x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)self._center_diffusion_points.add((x, y))@staticmethoddef calc_position(x, y, ratio):force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520)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 - dydef calc(self, generate_frame):ratio = 10 * curve(generate_frame / 10 * pi)halo_radius = int(4 + 6 * (1 + curve(generate_frame / 10 * pi)))halo_number = int(3000 + 4000 * abs(curve(generate_frame / 10 * pi) ** 2))all_points = []heart_halo_point = set()for _ in range(halo_number):t = random.uniform(0, 2 * pi)x, y = heart_function(t, shrink_ratio=11.6)x, y = shrink(x, y, halo_radius)if (x, y) not in heart_halo_point: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))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))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_pointsdef render(self, render_canvas, render_frame):for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)
  1. 定义画图函数：
    • draw(main, render_canvas, render_heart, render_frame=0)：绘制心形动画。
      • 清空画布内容。
      • 调用心形对象的渲染方法，绘制心形动画。
      • 在画布上绘制文本。
      • 使用after方法定时更新画面。

代码示例：

def draw(main: Tk, render_canvas: Canvas, render_heart: Heart, render_frame=0):render_canvas.delete('all')render_heart.render(render_canvas, render_frame)render_canvas.create_text(320, 320, text="宝贝爱你哟", fill='#e77c8e', font=('微软雅黑', 15, 'bold'))main.after(160, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)
  1. 主程序入口：
    • 判断是否为主程序执行。
    • 创建主窗口和画布对象。
    • 创建心形对象。
    • 调用绘制函数开始绘制心形动画。
    • 进入主循环，等待事件处理。

代码示例：

if __name__ == '__main__':root = Tk()root.title('宝贝爱你哟')canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)canvas.pack()heart = Heart()draw(root, canvas, heart)root.mainloop()

完整代码如下：

import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter import *CANVAS_WIDTH = 640  # 画布的宽
CANVAS_HEIGHT = 640  # 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 = "#e77c8e"  # 心的颜色#ff7171def heart_function(t, shrink_ratio: float = IMAGE_ENLARGE):"""“爱心函数生成器”:param shrink_ratio: 放大比例:param t: 参数:return: 坐标"""# 基础函数x = 16 * (sin(t) ** 3)y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))# 放大x *= shrink_ratioy *= shrink_ratio# 移到画布中央x += CANVAS_CENTER_Xy += CANVAS_CENTER_Yreturn int(x), int(y)def scatter_inside(x, y, beta=0.15):"""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())ratio_y = - beta * log(random.random())dx = ratio_x * (x - CANVAS_CENTER_X)dy = ratio_y * (y - CANVAS_CENTER_Y)return x - dx, y - dydef shrink(x, y, ratio):"""抖动:param x: 原x:param y: 原y:param ratio: 比例:return: 新坐标"""force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6)  # 这个参数...dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)return x - dx, y - dydef 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 * (3 * sin(4 * p)) / (2 * pi)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self.build(2000)self.random_halo = 1000self.generate_frame = generate_framefor frame in range(generate_frame):self.calc(frame)def build(self, number):# 爱心for _ in range(number):t = random.uniform(0, 2 * pi)  # 随机不到的地方造成爱心有缺口x, y = heart_function(t)self._points.add((x, y))# 爱心内扩散for _x, _y in list(self._points):for _ in range(3):x, y = scatter_inside(_x, _y, 0.05)self._edge_diffusion_points.add((x, y))# 爱心内再次扩散point_list = list(self._points)for _ in range(4000):x, y = random.choice(point_list)x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)self._center_diffusion_points.add((x, y))@staticmethoddef 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)dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y) + random.randint(-1, 1)return x - dx, y - dydef calc(self, generate_frame):ratio = 10 * curve(generate_frame / 10 * pi)  # 圆滑的周期的缩放比例halo_radius = int(4 + 6 * (1 + curve(generate_frame / 10 * pi)))halo_number = int(3000 + 4000 * abs(curve(generate_frame / 10 * pi) ** 2))all_points = []# 光环heart_halo_point = set()  # 光环的点坐标集合for _ in range(halo_number):t = random.uniform(0, 2 * pi)  # 随机不到的地方造成爱心有缺口x, y = heart_function(t, shrink_ratio=11.6)  # 魔法参数x, y = shrink(x, y, halo_radius)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_pointsdef render(self, render_canvas, render_frame):for x, y, size in self.all_points[render_frame % self.generate_frame]:render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)def draw(main: Tk, render_canvas: Canvas, render_heart: Heart, render_frame=0):render_canvas.delete('all')render_heart.render(render_canvas, render_frame)render_canvas.create_text(320, 320, text="宝贝爱你哟", fill='#e77c8e', font=('微软雅黑', 15, 'bold'))  # 此处可自定义main.after(160, draw, main, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)if __name__ == '__main__':root = Tk()  # 一个Tkroot.title('宝贝爱你哟')  # 此处可自定义canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)canvas.pack()heart = Heart()  # 心draw(root, canvas, heart)  # 开始画root.mainloop()

写在最后：

祝大家有一个愉快的七夕节，和心爱的人长长久久，百年好合！

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