使用Python生成一束玫瑰花

520到了，没时间买花？我们来生成一个电子的。

Python不仅是一种强大的编程语言，用于开发应用程序和分析数据，它也可以用来创造美丽的艺术作品。在这篇博客中，我们将探索如何使用Python生成一束玫瑰花的图像。

准备工作

首先，确保你的环境中安装了以下库：

• matplotlib：一个用于创建图表的库。
• numpy：一个用于数值计算的库。

你可以使用pip来安装这些库：

pip install matplotlib numpy

绘制玫瑰花

我们将使用极坐标系中的玫瑰曲线（Rose Curve）公式来绘制玫瑰花。玫瑰曲线的公式是：

r=cos(kθ)

其中，( r ) 是半径，( \theta ) 是角度，( k ) 是一个常数，决定了花瓣的数量。

导入库

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

定义玫瑰曲线函数

def rose_curve(theta, k):r = np.cos(k * theta)return r

绘制函数

theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000)  # 定义theta的范围
k = 5  # 花瓣的数量r = rose_curve(theta, k)
x = r * np.cos(theta)
y = r * np.sin(theta)plt.figure(figsize=(6, 6))
plt.plot(x, y, 'r')  # 使用红色绘制玫瑰花
plt.axis('equal')  # 确保x轴和y轴的刻度相同
plt.title('A Rose in Python')
plt.show()

生成动态爱心代码

import random
from math import sin, cos, pi, log
from tkinter import *# 定义画布尺寸和颜色
CANVAS_WIDTH = 640
CANVAS_HEIGHT = 480
CANVAS_CENTER_X = CANVAS_WIDTH / 2
CANVAS_CENTER_Y = CANVAS_HEIGHT / 2
IMAGE_ENLARGE_FACTOR = 11
HEART_COLOR = "#FF69B4"def generate_heart_coordinate(t, shrink_ratio=IMAGE_ENLARGE_FACTOR):"""生成爱心函数的坐标:param t: 参数，控制爱心的形状:param shrink_ratio: 爱心的缩放比例:return: 爱心的坐标 (x, y)"""# 基础函数，生成爱心的基本形状x = 16 * (sin(t) ** 3)y = -(13 * cos(t) - 5 * cos(2 * t) - 2 * cos(3 * t) - cos(4 * t))# 放大爱心x *= shrink_ratioy *= shrink_ratio# 将爱心移到画布中央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，用于生成爱心内部的点:param x: 原点的 x 坐标:param y: 原点的 y 坐标:param beta: 扩散强度:return: 新点的坐标 (x, y)"""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_coordinate(x, y, ratio):"""抖动效果，用于调整爱心的跳动:param x: 原点的 x 坐标:param y: 原点的 y 坐标:param ratio: 抖动的比例:return: 新点的坐标 (x, y)"""force = -1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.6)  # 调整爱心跳动的参数dx = ratio * force * (x - CANVAS_CENTER_X)dy = ratio * force * (y - CANVAS_CENTER_Y)return x - dx, y - dydef custom_curve(p):"""自定义曲线函数，调整跳动周期:param p: 参数，控制曲线的形状:return: 正弦值，用于调整爱心的跳动"""# 可以尝试换其他的动态函数，达到更有力量的效果（如贝塞尔曲线）return 2 * (2 * sin(4 * p)) / (2 * pi)class BeatingHeart:"""跳动的爱心类"""def __init__(self, generate_frame=20):self._original_points = set()  # 原始爱心的坐标集合self._edge_diffusion_points = set()  # 边缘扩散效果的点坐标集合self._center_diffusion_points = set()  # 中心扩散效果的点坐标集合self.all_frame_points = {}  # 每帧的动态点坐标self.build(2000)self.random_halo = 1000self.generate_frame = generate_framefor frame in range(generate_frame):self.calculate_frame(frame)def build(self, number_of_points):# 生成原始爱心的坐标for _ in range(number_of_points):t = random.uniform(0, 2 * pi)  # 随机参数，用于生成不完整的爱心x, y = generate_heart_coordinate(t)self._original_points.add((x, y))# 生成爱心内扩散的点for x, y in list(self._original_points):for _ in range(3):x, y = scatter_inside(x, y, 0.05)self._edge_diffusion_points.add((x, y))# 生成爱心内再次扩散的点point_list = list(self._original_points)for _ in range(6000):x, y = random.choice(point_list)x, y = scatter_inside(x, y, 0.17)self._center_diffusion_points.add((x, y))@staticmethoddef calculate_position(x, y, ratio):# 调整缩放比例force = 1 / (((x - CANVAS_CENTER_X) ** 2 + (y - CANVAS_CENTER_Y) ** 2) ** 0.520)  # 调整爱心跳动的参数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 calculate_frame(self, frame_number):ratio = 10 * custom_curve(frame_number / 10 * pi)  # 圆滑的周期的缩放比例halo_radius = int(4 + 6 * (1 + custom_curve(frame_number / 10 * pi)))halo_number = int(3000 + 4000 * abs(custom_curve(frame_number / 10 * pi) ** 2))all_points = []# 生成光环的点heart_halo_points = set()for _ in range(halo_number):t = random.uniform(0, 4 * pi)x, y = generate_heart_coordinate(t, shrink_ratio=11.5)x, y = shrink_coordinate(x, y, halo_radius)if (x, y) not in heart_halo_points:# 处理新的点heart_halo_points.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))# 生成爱心轮廓的点for x, y in self._original_points:x, y = self.calculate_position(x, y, ratio)size = random.randint(1, 3)all_points.append((x, y, size))# 生成爱心内容的点for x, y in self._edge_diffusion_points:x, y = self.calculate_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.calculate_position(x, y, ratio)size = random.randint(1, 2)all_points.append((x, y, size))self.all_frame_points[frame_number] = all_pointsdef render(self, render_canvas, render_frame):for x, y, size in self.all_frame_points[render_frame % self.generate_frame]:render_canvas.create_rectangle(x, y, x + size, y + size, width=0, fill=HEART_COLOR)def draw(main_window, render_canvas, render_heart, render_frame=0):render_canvas.delete('all')render_heart.render(render_canvas, render_frame)main_window.after(160, draw, main_window, render_canvas, render_heart, render_frame + 1)if __name__ == '__main__':root = Tk()root.title('Beating Heart')canvas = Canvas(root, bg='black', height=CANVAS_HEIGHT, width=CANVAS_WIDTH)canvas.pack()heart = BeatingHeart()draw(root, canvas, heart)Label(root, text="比心", bg="black", fg="#FF69B4", ).place(relx=.5, rely=.5, anchor=CENTER)# 在爱心中间加上字Label(root, text="爱你", bg="black", fg="#FF69B4", font=('宋体', 18)).place(relx=.50, rely=.1, anchor=CENTER)# 在爱心上面加上字root.mainloop()

结果

惊不惊喜，意不意外

通过改变变量k的值，你可以生成不同数量花瓣的玫瑰花。

结论

使用Python生成艺术作品是一个有趣且富有创造性的过程。通过简单的数学公式和编程技巧，我们可以创造出自然界中的美丽图案。