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一、效果展示：
二、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。
10.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。
三、代码分析：
1. 程序初始化与显示设置：
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。
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)
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
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)
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。
四、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, self.colour)
# 初始化爆炸状态为 False
self.exploded = False
self.particles = []
# 爆炸产生的粒子数量范围
self.min_max_particles = vector(666, 999)
def update(self, win):
g = vector(0, ra.uniform(0.15, 0.4))
if not self.exploded:
# 给发射出的火花施加重力
self.firework.apply_force(g)
self.firework.move()
for tf in self.firework.trails:
tf.show(win)
self.show(win)
if self.firework.vel.y >= 0:
self.exploded = True
self.explode()
else:
for particle in self.particles:
# 给爆炸产生的粒子施加随机力
particle.apply_force(vector(g.x + ra.uniform(-1, 1) / 20, g.y / 2 + (ra.randint(1, 8) / 100)))
particle.move()
for t in particle.trails:
t.show(win)
particle.show(win)
def explode(self):
amount = ra.randint(int(self.min_max_particles.x), int(self.min_max_particles.y))
for i in range(amount):
# 在爆炸位置生成粒子对象并添加到粒子列表中
self.particles.append(Particle(self.firework.pos.x, self.firework.pos.y, False, self.colours))
def show(self, win):
# 绘制发射出的火花
pg.draw.circle(win, self.colour, (int(self.firework.pos.x), int(self.firework.pos.y)), self.firework.size)
def remove(self):
if self.exploded:
for p in self.particles:
if p.remove is True:
self.particles.remove(p)
if len(self.particles) == 0:
return True
else:
return False
# 粒子类
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(25, 35)
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))
def apply_force(self, force):
# 施加力
self.acc += force
def move(self):
if not self.firework:
# 爆炸产生的粒子减速
self.vel.x *= 0.8
self.vel.y *= 0.8
self.vel += self.acc
self.pos += self.vel
self.acc *= 0
if self.life == 0 and not self.firework:
# 判断是否超出爆炸半径
distance = math.sqrt((self.pos.x - self.origin.x) ** 2 + (self.pos.y - self.origin.y) ** 2)
if distance > self.explosion_radius:
self.remove = True
self.decay()
self.trail_update()
self.life += 1
def show(self, win):
# 绘制粒子
pg.draw.circle(win, (self.colour[0], self.colour[1], self.colour[2], 0), (int(self.pos.x), int(self.pos.y)), self.size)
def decay(self):
if 50 > self.life > 10:
ran = ra.randint(0, 30)
if ran == 0:
self.remove = True
elif self.life > 50:
ran = ra.randint(0, 5)
if ran == 0:
self.remove = True
def trail_update(self):
self.prev_posx.pop()
self.prev_posx.insert(0, int(self.pos.x))
self.prev_posy.pop()
self.prev_posy.insert(0, int(self.pos.y))
for n, t in enumerate(self.trails):
if t.dynamic:
t.get_pos(self.prev_posx[n + 1], self.prev_posy[n + 1])
else:
t.get_pos(self.prev_posx[n + 5], self.prev_posy[n + 5])
# 痕迹类
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
def get_pos(self, x, y):
self.pos = vector(x, y)
def show(self, win):
# 绘制痕迹
pg.draw.circle(win, self.colour, (int(self.pos.x), int(self.pos.y)), self.size)
def update(win, fireworks):
for fw in fireworks:
fw.update(win)
if fw.remove():
fireworks.remove(fw)
pg.display.update()
def fire():
screen = pg.display.set_mode((screenWidth, screenHeight - 66))
clock = pg.time.Clock()
fireworks = [Firework() for i in range(2)]
running = True
# 加载字体
font = pg.font.SysFont("simhei", 99)
# 渲染文本
text = '元 宵 安 康 !'
text_color = (255, 215, 0) # 字体颜色
rendered_text = font.render(text, True, text_color)
while running:
clock.tick(99)
for event in pg.event.get():
if event.type == pg.QUIT:
running = False
# 计算文本位置
text_width = rendered_text.get_width()
text_height = rendered_text.get_height()
text_x = (screenWidth - text_width) // 2
text_y = 180
screen.fill((20, 20, 30))
# 绘制文本
screen.blit(rendered_text, (text_x, text_y))
if ra.randint(0, 10) == 1:
fireworks.append(Firework())
update(screen, fireworks)
pg.quit()
quit()
if __name__ == "__main__":
fire()
五、结语
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