Python 实现跨年烟花秀

写在前面

Python 语言结合 Pygame 库实现新年烟花秀的完整代码。

技术需求

1. Pygame 库：用于创建图形界面、绘制图形、处理用户输入和管理时间。通过 pg.init() 初始化，pg.display.set_mode() 创建屏幕。
2. 随机数生成：使用 random 库控制烟花和粒子的颜色、速度、方向等，模拟自然效果。
3. 物理模拟：利用 Vector2 类表示坐标和速度，模拟重力和粒子运动轨迹。
4. 粒子系统：烟花爆炸产生多个粒子对象，每个粒子拥有独立属性（颜色、大小、生命周期）。
5. 路径追踪（Trail）：记录粒子位置生成尾迹，模拟轨迹消失效果。
6. 图形渲染：使用 pg.draw.circle() 和 screen.fill() 绘制粒子与背景。
7. 动态文本渲染：显示 "Happy New Year!" 文本。
8. 事件处理：监听窗口关闭事件，控制程序运行状态。
9. 面向对象编程：封装 Firework、Particle、Trail 类以模块化设计。

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)]

# 痕迹类 (Trail)
class Trail:
    def __init__(self, index, size, dynamic):
        self.index = index
        self.size = size
        self.dynamic = dynamic
        self.color = trail_colors[index] if index < len(trail_colors) else (255, 255, 255)
        self.alpha = 255

    def show(self, win):
        # 简化绘制逻辑，实际需根据位置绘制
        pass

# 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))

    def apply_force(self, force):
        self.acc += force / self.size

    def move(self):
        self.vel += self.acc
        self.pos += self.vel
        self.acc = vector(0, 0)
        self.life += 1
        if self.life > 100: # 假设生命周期
            self.remove = True

    def show(self, win):
        pg.draw.circle(win, self.colour, (int(self.pos.x), int(self.pos.y)), self.size)

    def remove_check(self):
        return self.remove

# 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)

    def update(self, win):
        g = vector(0, ra.uniform(0.15, 0.4))
        if not self.exploded:
            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:
                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):
            self.particles.append(Particle(self.firework.pos.x, self.firework.pos.y, False, self.colours))

    def show(self, win):
        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_check():
                    self.particles.remove(p)
            if len(self.particles) == 0:
                return True
        return False

# 更新函数
def update(screen, fireworks):
    for fw in fireworks:
        fw.update(screen)
    fireworks[:] = [fw for fw in fireworks if not fw.remove()]

# 主函数 (fire)
def fire():
    screen = pg.display.set_mode((screenWidth, screenHeight))
    clock = pg.time.Clock()
    running = True
    fireworks = []
    font = pg.font.SysFont('Arial', 50)
    text = font.render("Happy New Year!", True, (255, 255, 255))
    text_rect = text.get_rect(center=(screenWidth // 2, screenHeight // 2))

    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(text, text_rect)
        if ra.randint(0, 10) == 1:
            fireworks.append(Firework())
        update(screen, fireworks)
        pg.display.flip()

    pg.quit()

if __name__ == "__main__":
    fire()

代码分析

1. 程序初始化与显示设置

调用 pg.init() 初始化库，设置窗口标题。获取屏幕分辨率并存储为 screenWidth 和 screenHeight。使用 pg.math.Vector2 进行向量运算。

2. 烟花类 (Firework)

核心类，模拟发射到爆炸过程。构造函数中随机生成颜色，创建初始火花粒子。update 方法处理重力作用下的上升及爆炸触发。

3. 粒子类 (Particle)

代表单个粒子。包含位置、速度、加速度、生命周期等属性。区分发射火花与爆炸粒子，设置不同的初速度与颜色。提供 apply_force 和 move 方法模拟物理运动。

4. 痕迹类 (Trail)

表示粒子尾迹。构造函数中区分动态与静态尾迹，设置颜色与尺寸。

5. 烟花更新与显示

update 函数遍历烟花列表，调用各对象的更新方法。移除已结束的粒子或烟花对象。

6. 主函数 (fire)

创建窗口与时钟，初始化烟花列表与文本渲染。计算文本居中位置。

7. 游戏循环

主循环控制帧率（99 FPS）。检测退出事件，填充背景色，绘制文本。随机生成新烟花，更新所有状态并刷新显示。

注意事项

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