Python Tkinter实现彩球碰撞屏保代码详解
本文介绍如何使用Python的Tkinter库开发一个彩球碰撞屏幕保护程序。文章详细解析了ScreenSaver与RandomBall类的架构设计,涵盖球的随机生成、运动逻辑及边界反弹算法。同时包含2018年12月15日更新的退出机制优化,通过messagebox实现用户确认退出功能。适合Python初学者学习GUI界面开发与基础动画原理。
本文展示如何利用Tkinter库构建一个彩色球体碰撞的屏幕保护程序,供读者参考学习。
系统架构与设计思路
一、系统架构与设计思路
(1) 主函数部分:
main()函数:负责通过实例化类来启动整个程序;
(2) 核心类定义:
ScreenSaver():用于初始化屏幕保护界面及主画布,并调用创建球体、控制运动等相关函数; RandomBall():定义单个球体的基本属性,以及球的创建与运动逻辑函数;
(3) 对象逻辑:针对单个球体,需实现创建、运动(含碰撞反弹)功能,并通过循环调用实现多个球体同时存在的视觉效果;
create_ball():用于创建单个球体的函数; move_ball():用于更新单个球体位置的函数;
(4) 20181215版本更新:对原有屏保程序的退出环节进行了扩展,引入messabox工具创建消息对话框,询问用户是否退出。点击“确定”按钮将直接退出程序,点击“取消”则继续运行屏保。
程序的整体架构与思路如下所示:

二、代码具体实现
基于上述设计思路,使用Python语言编写屏保程序,具体代码如下:
代码具体实现
import random
import tkinter
import tkinter.messagebox
class RandomBall():
'''
单个球定义、运动的类
'''
def __init__(self, root_canvas, width, height):
'''
参数说明:
canvas:从ScreenSaver类中传入的画布
width,height:从SS类中传入的宽高,即屏幕宽高
'''
# 将传入变量赋为RB类的属性
self.canvas = root_canvas
self.width = width
self.height = height
# 随机生成球的中心坐标
self.xcenter = random.randint(100, width-100)
self.ycenter = random.randint(100, height-100)
# 随机生成球的运动速度
self.xvelocity = random.randint(8,16)
self.yvelocity = random.randint(8,16)
# 计算球的半径
self.radius = random.randint(60, 100)
# 利用十六进制随机数与lambda表达式生成球的颜色
# RGB表示法:三个数字,每个数字的值是0-255之间,表示红绿蓝三个颜色的大小
# 在某些系统中,直接用英文单词表示也可以,比如red,green
color = lambda : random.randint(0,255)
self.color = '#%02x%02x%02x' % (color(),color(),color())
# 创建球的函数
def create_ball(self):
'''
用构造函数定义的变量值,在canvas上画一个球
'''
# tkinter没有画圆形函数
# 只有一个画椭圆函数,画椭圆需要定义两个坐标,
# 在一个长方形内画椭圆,我们只需要定义长方形左上角和右下角就好
# 求两个坐标的方法是,已知圆心的坐标,则圆心坐标减去半径能求出
# 左上角坐标,加上半径能求出右下角坐标(向右x为正,向下y为正)
xleftup = self.xcenter - self.radius
yleftup = self.ycenter - self.radius
xrightdown = self.xcenter + self.radius
yrightdown = self.ycenter + self.radius
# 创建球
self.item = self.canvas.create_oval(xleftup,yleftup,
xrightdown,yrightdown,
fill=self.color,
outline=self.color)
# 球运动的函数
def move_ball(self):
# 计算球移动后的中心点坐标
self.xcenter += self.xvelocity
self.ycenter += self.yvelocity
# 当球与边框发生碰撞时,需要进行回弹操作,即对应方向的速度取负
if self.xcenter + self.radius >= self.width:
self.xvelocity = - self.xvelocity
if self.xcenter - self.radius <= 0:
self.xvelocity = - self.xvelocity
if self.ycenter + self.radius >= self.height:
self.yvelocity = - self.yvelocity
if self.ycenter - self.radius <= 0:
self.yvelocity = - self.yvelocity
# 在canvas上移动球,前提是create_ball已经调用
self.canvas.move(self.item, self.xvelocity, self.yvelocity)
class ScreenSaver():
'''
屏保定义类
程序启动
'''
def __init__(self):
# 创建球存储列表
self.balls = []
# 随机生成球的数量
self.num = random.randint(10,20)
# 利用tkinter生成root窗口
self.root = tkinter.Tk()
# 获取屏幕宽、高尺寸
root_w, root_h = self.root.winfo_screenwidth(), self.root.winfo_screenheight()
# 取消边框
self.root.overrideredirect(1)
# 绑定退出函数与相应动作
self.root.bind('<Motion>', self.myquit)
self.root.bind('<Key>', self.myquit)
self.root.bind('<Any-Button>', self.myquit)
# 创建画布,配置尺寸与颜色属性
self.canvas = tkinter.Canvas(self.root, width=root_w, height=root_h)
self.canvas.pack()
# 利用循环与RandomBall类在画布上画球,并append到列表中
for i in range(self.num):
ball = RandomBall(self.canvas, width=root_w, height=root_h)
ball.create_ball()
self.balls.append(ball)
# 调用球运动函数
self.run_screen_saver()
# 启用tkinter时间消息循环mainloop
self.root.mainloop()
# 球运动函数
def run_screen_saver(self):
# 循环实例化的ball调用move_ball函数
for ball in self.balls:
ball.move_ball()
# 使用after实现递归,通过不断调用各球的move_ball函数,实现位置刷新
self.root.after(50, self.run_screen_saver)
# 停止运行
# 此处e只是利用了事件处理机制,际上并不关心事件的类型
def myquit(self, e):
# 扩展:
# 此屏保程序扩展成,一旦捕获事件,则判断屏保不退出
# 显示一个Button,Button上显示事件类型,点击Button后屏保才退出
if tkinter.messagebox.askokcancel("彩球碰撞", '确定退出?'):
self.root.destroy()
else:
pass
if __name__ == '__main__':
# 启动屏保
ScreenSaver()
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