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敬请期待……

写在前面

Python模拟3D星空动画的完整代码。

技术需求

1. Python turtle 库：

   • turtle库用于在屏幕上绘制图形和实现动画。通过Turtle对象，可以控制绘制的形状、位置、颜色等属性，并进行动态更新。
   • turtle库的主要功能包括创建图形、设置画笔颜色、填充颜色、控制对象的速度和位置，以及隐藏和显示图形等。

2. Python random 库：

   • random库用于生成随机数。在这段代码中，它被用来随机生成星星的位置、大小和移动速度，增加了动画的多样性和不可预测性。
   • 例如，使用ra.uniform(0, 1)生成一个0到1之间的浮动数，来控制星星的大小；使用ra.randint()来生成随机的整数，以确定星星的初始位置和速度。

3. Turtle 对象的克隆：

   • 通过turtle.clone()方法，克隆一个turtle对象，使每颗星星都拥有独立的属性（如位置、速度和大小）。每颗星星都是turtle对象的一个副本，因此它们可以独立地移动和变化。

4. 循环控制：

   • 使用while True:无限循环和for循环来不断更新每颗星星的位置，使动画持续运行。
   • 通过不断更新星星的位置来创建动态效果，并且当星星移出屏幕时，通过隐藏、重新设置位置并显示来实现星星的“循环出现”效果。

5. 事件驱动模型：

   • tu.mainloop()启动了事件循环，保持图形窗口的持续显示和交互。这是turtle库和其他图形库常用的机制，用来让程序持续运行，直到用户关闭窗口。

完整代码

import turtle as tu
import random as ra
width, height = 800, 600
tu.setup(width, height)
tu.title("3D星空")
tu.bgcolor("black")
tu.delay(0)
t=tu.Turtle(visible=False,shape='circle')
t.pencolor("white")
t.fillcolor("white")
t.penup()
stars = []
……

代码分析

这段代码使用Python的turtle库创建了一个简单的3D星空动画效果，模拟了在黑暗背景上移动的星星。星星会随机生成，并且向左移动，当其移出屏幕时会重新出现在屏幕的右侧，从而形成一个连续的动态效果。代码的主要流程包括窗口设置、星星生成、星星移动和循环刷新。接下来，我将详细分析每个部分的功能及实现。

1. 导入库

import turtle as tu
import random as ra

这行代码导入了turtle和random模块，分别用于绘制图形和生成随机数。turtle库是Python自带的一个图形绘制库，常用于绘制各种图形和动画。random库则用于生成随机数，这在本代码中用于随机生成星星的位置、大小和移动速度。

2. 设置窗口尺寸和背景

width, height = 800, 600
tu.setup(width, height)
tu.title("3D星空")
tu.bgcolor("black")
tu.delay(0)

• width, height = 800, 600：定义了绘图窗口的宽度和高度为800x600像素。
• tu.setup(width, height)：设置绘图窗口的尺寸，宽度为800像素，高度为600像素。
• tu.title("3D星空")：设置窗口的标题为"3D星空"。
• tu.bgcolor("black")：设置窗口的背景色为黑色，这为星空提供了背景。
• tu.delay(0)：设置绘制的延迟为0，即关闭动画延迟，让图形的绘制过程尽量流畅。

3. 创建turtle对象

t = tu.Turtle(visible=False, shape='circle')
t.pencolor("white")
t.fillcolor("white")
t.penup()

这段代码创建了一个turtle对象t，用于绘制星星。具体细节如下：

• tu.Turtle(visible=False, shape='circle')：创建一个形状为圆形、初始状态不可见的turtle对象。星星将由这个turtle对象的克隆来表示。
• t.pencolor("white")：设置画笔颜色为白色，因为星星在黑色背景上应该是白色的。
• t.fillcolor("white")：设置填充颜色为白色，虽然在这段代码中没有使用填充，但它定义了默认的颜色。
• t.penup()：提升画笔，防止在移动过程中留下痕迹。

4. 创建星星

这部分代码用于生成99颗星星，每颗星星通过克隆t对象来创建。分析如下：

• stars = []：创建一个空的列表stars，用于存储所有的星星对象。
• for i in range(99):：循环99次，生成99颗星星。
• star = t.clone()：通过clone()方法克隆一个turtle对象，每颗星星都将是t对象的一个独立副本。每颗星星都是一个turtle对象，因此可以独立移动。
• s = ra.uniform(0, 1) / 3：生成一个0到1之间的随机数，并除以3，得到一个较小的值，作为星星的大小比例。shapesize(s, s)将星星的大小设置为这个比例，使星星看起来具有不同的尺寸。
• star.shapesize(s, s)：设置星星的形状大小，使得每颗星星的尺寸不同。
• star.speed(ra.randint(2, 5))：设置星星的移动速度为一个2到5之间的随机整数。turtle的速度决定了星星的移动速度，数字越小，星星越快。
• star.setx(ra.randint(width//2, width))：将星星的x坐标设置为从屏幕右侧开始的随机位置。ra.randint(width//2, width)生成一个位于屏幕右半部分的随机x坐标。
• star.sety(ra.randint(-height//2, height//2))：将星星的y坐标设置为一个在屏幕上下方向上的随机位置。ra.randint(-height//2, height//2)生成一个在窗口上下范围内的随机y坐标。
• star.showturtle()：显示克隆出来的星星，初始时它是不可见的。
• stars.append(star)：将新创建的星星添加到stars列表中，方便后续进行移动操作。

5. 星星的运动与循环

这部分代码实现了星星的不断移动，并且当星星移出屏幕时，它会重新出现在屏幕右侧。具体实现细节如下：

• while True:：使用无限循环，使得星星的运动不断进行。
• for star in stars:：遍历stars列表中的所有星星对象，每次循环处理一颗星星的移动。
• star.setx(star.xcor() - star.speed())：通过xcor()获取星星的当前x坐标，然后减去星星的速度，从而使星星向左移动。每颗星星的速度是随机的，因此它们的移动速度不同。
• if star.xcor() < -width//2:：判断星星的x坐标是否小于窗口左侧的边界。如果是，说明星星已经离开屏幕的左侧。
• star.hideturtle()：将星星隐藏，因为它需要重新生成位置。
• star.setx(ra.randint(width//2, width))：将星星的x坐标重置为屏幕右侧的随机位置，即让星星从右侧重新出现。
• star.sety(ra.randint(-height//2, height//2))：将星星的y坐标重置为一个新的随机值，使得星星的纵向位置也发生变化。
• star.showturtle()：重新显示星星，使它再次出现在屏幕上。

6. 主循环

tu.mainloop()启动turtle的主事件循环，保持图形窗口的持续显示。所有的图形绘制和动画效果都会在这个循环中持续进行。

7. 总结

通过这段代码，作者创建了一个简单而有趣的星空动画效果。每颗星星具有不同的大小、速度和初始位置，并且随着时间的推移，它们会不断地从右侧进入、向左移动并离开屏幕，形成了一个动态的星空效果。通过使用turtle库的克隆功能，代码实现了星星的生成和移动，使得每颗星星都是独立的个体，可以自由地在屏幕上移动。整体代码结构简单清晰，使用了random模块来增加随机性，使得每次运行时，星空的效果都不同，增强了互动性和趣味性。

写在后面

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