用matplotlib生成一个炫酷的爱心

news2025/4/12 22:12:23

在这里插入图片描述
下面是结合数学方程和可视化技巧，生成一个炫酷的爱心效果：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation
# 创建画布
fig = plt.figure(figsize=(8, 8))
ax = plt.axes(xlim=(-2.5, 2.5), ylim=(-3, 2))
ax.set_facecolor('black')  # 设置黑色背景
plt.axis('off')
# 爱心参数方程（改进版）
def heart(t):
    t = np.radians(t)
    x = 1.5 * (16 * np.sin(t)**3)
    y = 1.5 * (13 * np.cos(t) - 5 * np.cos(2*t) - 2 * np.cos(3*t) - np.cos(4*t))
    return x/20, y/20  # 缩放尺寸
# 生成角度数组
theta = np.linspace(0, 360, 1000)
# 初始化散点
scat = ax.scatter([], [], c=[], cmap='rainbow', s=40, alpha=0.7, edgecolors='w')
# 创建动画函数
def animate(angle):
    # 生成旋转矩阵
    rad = np.radians(angle)
    rot_matrix = np.array([[np.cos(rad), -np.sin(rad)],
                           [np.sin(rad), np.cos(rad)]])
    
    # 生成基础爱心坐标
    x, y = heart(theta)
    points = np.vstack((x, y))
    
    # 应用旋转
    rotated = np.dot(rot_matrix, points)
    
    # 颜色渐变参数（随时间变化）
    colors = np.sin(0.1*theta + np.radians(angle)*2)
    
    # 更新散点属性
    scat.set_offsets(rotated.T)
    scat.set_array(colors)
    scat.set_sizes(np.linspace(30, 60, len(theta)))  # 大小渐变
    
    # 添加随机星星特效
    stars_x = np.random.uniform(-2.5, 2.5, 30)
    stars_y = np.random.uniform(-3, 2, 30)
    sizes = np.random.uniform(10, 100, 30)
    plt.scatter(stars_x, stars_y, s=sizes, c='white', alpha=0.3, edgecolors='none')
    
    return scat,
# 创建动画
ani = FuncAnimation(fig, animate, frames=np.arange(0, 360, 2), interval=50)
# 添加标题
plt.title('Creative Rotating Heart', color='white', fontsize=16, y=0.9)
# 显示动画
plt.show()

代码解析：

数学方程：使用改进的心形参数方程，通过组合多个余弦项创建更柔和的爱心形状
动态效果：

实时旋转：使用旋转矩阵实现平滑旋转
颜色渐变：彩虹色系映射结合角度参数
大小渐变：点的大小从30到60渐变

视觉效果增强：

黑色背景与白色边框点
半透明效果（alpha=0.7）
随机星星特效（每次刷新随机生成）

参数调整技巧：

缩放系数（1.5倍原始方程）
角度采样密度（1000个点）
旋转速度（每帧2度）

进阶改进建议：

添加3D效果：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
# 在z轴添加波动：z = 0.5 * np.sin(2*t)

自定义颜色映射：

colors = np.linspace(0, 1, len(theta))
cmap = plt.cm.get_cmap('hsv', 256)

添加交互功能：

def onclick(event):
    # 点击生成文字特效
    plt.text(event.xdata, event.ydata, '❤', color='red', fontsize=20)
fig.canvas.mpl_connect('button_press_event', onclick)