元旦到了，手把手教你用 Python 制作一个炫酷烟花秀

大家好，我是小张，

今天是2021 的最后一天，到了这个时间点，部分小伙伴已经开始复盘这一年的得与失。比如今年增加了多少技能点，看了多少本书，写了多少篇文章或者年前的小目标实现进度大概多少等等；做一个象征性的年终总结来告别2021，迎接2022：

本篇文章，带大家用 Python 制作一个炫酷烟花秀，来迎接即将到来的元旦佳节。开始之前先看一下最终效果

环境介绍：

语言：Python；

库：Pygame；

原理介绍

在介绍代码之前，先介绍下 Pygame 绘制烟花的基本原理，烟花从发射到绽放一共分为三个阶段：

1，发射阶段：在这一阶段烟花的形状是线性向上，通过设定一组大小不同、颜色不同的点来模拟“向上发射” 的运动运动，运动过程中 5个点被赋予不同大小的加速度，随着时间推移，后面的点会赶上前面的点，最终所有点会汇聚在一起，处于 绽放准备阶段；

2，烟花绽放：烟花绽放这个阶段，是由一个点分散多个点向不同方向发散，并且每个点的移动轨迹可需要被记录，目的是为了追踪整个绽放轨迹。

3，烟花凋零，此阶段负责描绘绽放后烟花的效果，绽放后的烟花，而在每一时刻点的下降速度和亮度（代码中也叫透明度）是不一样的，因此在代码里，将烟花绽放后将每个点赋予两个属性：分别为重力向量和生命周期，来模拟烟花在不同时期时不同的展现效果，

代码实操

代码部分将烟花封装为三个类：

Firework : 烟花整体；

Particle：烟花粒子（包含轨迹）

Trail：烟花轨迹，本质上是一个点。

三个类之间的关系为：一个Firework 由多个 Particle 构成，而一个 Particle 由多个 Trail 构成

首先设置全局变量，例如重力向量，窗口大小，Trail 的颜色列表（多为灰色或白色）以及不同状态下 Trail 之间间隔

gravity = vector(0, 0.3)
DISPLAY_WIDTH = DISPLAY_HEIGHT = 800trail_colours = [(45, 45, 45), (60, 60, 60), (75, 75, 75), (125, 125, 125), (150, 150, 150)]
dynamic_offset = 1
static_offset = 3

创建 Trail 类，定义 show 方法绘制轨迹、get_pos 实时获取轨迹坐标

class Trail:def __init__(self, n, size, dynamic):self.pos_in_line = nself.pos = vector(-10, -10)self.dynamic = dynamicif self.dynamic:self.colour = trail_colours[n]self.size = int(size - n / 2)else:self.colour = (255, 255, 200)self.size = size - 2if self.size < 0:self.size = 0def get_pos(self, x, y):self.pos = vector(x, y)def show(self, win):pygame.draw.circle(win, self.colour, (int(self.pos.x), int(self.pos.y)), self.size)

Particle 类核心代码

class Particle:def __init__(self, x, y, firework, colour):self.firework = fireworkself.pos = vector(x, y)self.origin = vector(x, y)self.radius = 20self.remove = Falseself.explosion_radius = randint(5, 18)self.life = 0self.acc = vector(0, 0)# trail variablesself.trails = []  # stores the particles trail objectsself.prev_posx = [-10] * 10  # stores the 10 last positionsself.prev_posy = [-10] * 10  # stores the 10 last positionsif self.firework:self.vel = vector(0, -randint(17, 20))self.size = 5self.colour = colourfor i in range(5):self.trails.append(Trail(i, self.size, True))else:self.vel = vector(uniform(-1, 1), uniform(-1, 1))self.vel.x *= randint(7, self.explosion_radius + 2)self.vel.y *= randint(7, self.explosion_radius + 2)# 向量self.size = randint(2, 4)self.colour = choice(colour)# 5 个 tails总计for i in range(5):self.trails.append(Trail(i, self.size, False))def apply_force(self, force):self.acc += forcedef move(self):if not self.firework:self.vel.x *= 0.8self.vel.y *= 0.8self.vel += self.accself.pos += self.velself.acc *= 0if self.life == 0 and not self.firework:  # check if particle is outside explosion radiusdistance = math.sqrt((self.pos.x - self.origin.x) ** 2 + (self.pos.y - self.origin.y) ** 2)if distance > self.explosion_radius:self.remove = Trueself.decay()self.trail_update()self.life += 1def show(self, win):pygame.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):  # random decay of the particlesif 50 > self.life > 10:  # early stage their is a small chance of decayran = randint(0, 30)if ran == 0:self.remove = Trueelif self.life > 50:ran = randint(0, 5)if ran == 0:self.remove = True

Firework 类核心代码

class Firework:def __init__(self):# 随机颜色self.colour = (randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255))self.colours = ((randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)),(randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)),(randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)))self.firework = Particle(randint(0, DISPLAY_WIDTH), DISPLAY_HEIGHT, True,self.colour)  # Creates the firework particleself.exploded = Falseself.particles = []self.min_max_particles = vector(100, 225)def update(self, win):  # called every frameif not self.exploded:self.firework.apply_force(gravity)self.firework.move()for tf in self.firework.trails:tf.show(win)self.show(win)if self.firework.vel.y >= 0:self.exploded = Trueself.explode()else:for particle in self.particles:particle.apply_force(vector(gravity.x + uniform(-1, 1) / 20, gravity.y / 2 + (randint(1, 8) / 100)))particle.move()for t in particle.trails:t.show(win)particle.show(win)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 Trueelse:return False

最后，写一个 main 方法来对 pygame 环境进行初始化，例如背景图片，文字，设置页面刷新间隔，程序中设置的每 60ms 刷新一次。

pygame.display.set_caption("Fireworks in Pygame") # 标题background = pygame.image.load("img/1.png") # 背景myfont = pygame.font.Font("img/simkai.ttf",80)myfont1 = pygame.font.Font("img/simkai.ttf", 30)testsurface = myfont.render("元旦快乐",False,(255,255,255))testsurface1 = myfont1.render("By:小张Python", False, (255, 255, 255))# pygame.image.load("")win = pygame.display.set_mode((DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT))# win.blit(background)clock = pygame.time.Clock()fireworks = [Firework() for i in range(2)]  # create the first fireworksrunning = Truewhile running:clock.tick(60)win.fill((20, 20, 30))  # draw backgroundwin.blit(background,(0,0))win.blit(testsurface,(200,200))win.blit(testsurface1, (300,200))if randint(0, 20) == 1:  # create new fireworkfireworks.append(Firework())update(win, fireworks)

另外程序中会对你的按键命令进行监控：

当按下键 1时，会立即生成一个新的 “烟花”；
当按下键 2时，会同时生成 10 个 “烟花”

        for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:running = Falseif event.type == pygame.KEYDOWN:  # Change game speed with number keysif event.key == pygame.K_1: # 按下 1fireworks.append(Firework())if event.key == pygame.K_2: # 按下 2 加入10个烟花for i in range(10):fireworks.append(Firework())

总的来说，整个小案例的代码量不算很多，一共250行左右，但案例中涉及到较为复杂的绘制逻辑和抽象的类之间的封装关系，因此大家理解代码相对会需要耗费点时间。

小结

写到这里，本篇文章算基本结束了，主要介绍就是如何用 Pygame 来模拟一个烟花绽放过程，核心内容大致两点：第一，如何用绘制点的方式来模拟烟花绽放运动轨迹；第二介绍Pygame 一些基础用法：替换背景，绘制文字，更新状态等功能；

本期案例完整代码获取方式：关注微信公众号(【小张Python】）后台回复关键字：211231 即可

好了，以上就是文章的全部内容了，也是在 2021 年写的最后一篇文章，如果对你有所帮助的话，点个赞鼓励一下我呗，我们明年见~