关于python:Python可视化物理随机过程pygame学习笔记2

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一、扩散景象的简略的介绍

在物理中有很多的随机过程,咱们能够利用 pygame 中不错的可视化办法来进行物理随机过程的展现。

在此处,咱们展现一下,物理之中的热学外面的扩算景象的可视化出现。

所谓的热学外面的扩散景象就是说:本来分子或者原子在某一个关闭体系外部,然而,一旦关上这个关闭体系,那么分子或者原子就是会向内部进行扩散,而且,能够说基本不可能返回到最后的状态了。

第一个随机景象:

液体中的扩散:

第二个随机景象:

粒子的随机静止过程:

以上这个图片是最常见的液体外部的扩散的例子了。

当然,咱们在此处所写的是小球的扩散代码了啦。

二、代码实现

此处给出代码以及代码的具体正文讲解:

import pygame
# 导入游戏库

import pygame.locals
# 导入游戏库中的所有常量

import sys
# 导入零碎交互模式的库

import time
# 导入工夫的模块

import random
# 导入随机模块

import math
# 导入数学库模块

color_of_ball = 138, 43, 226
# 设置球的色彩

color_of_screen = 72, 209, 204
# 设置屏幕的色彩

color_of_rect = 25, 25, 112
# 设置矩形框框的色彩

RADIUS = 10
# 设置半径

N = 100
# 设置球的个数


if __name__ == '__main__':

    t1 = time.time()
    # 记录一下开始的工夫

    pygame.init()
    # 初始化

    screen = pygame.display.set_mode((1000, 800))
    # 屏幕

    pygame.display.set_caption("Knocking Balls")
    # 设置名称

    vx_list = []
    vy_list = []
    # 设置速度的列表来存储不同的球的速度,别离存储 x 方向以及 y 方向

    for i in range(N):
        # 生成速度
        vx_list.append(random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2))
        vy_list.append(random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2))

    x_list = []
    y_list = []
    # 存储坐标

    for i in range(N):
        # 生成坐标
        x_list.append(random.randint(400, 600))
        y_list.append(random.randint(300, 500))

    while True:
        for event in pygame.event.get():
            # 设置完结的条件为:按下一个敞开的按钮

            if event.type == pygame.locals.QUIT:
                sys.exit()

        screen.fill(color_of_screen)
        # 设置屏幕的色彩
        for i in range(N):
            t2 = time.time()
            dt = t2 - t1
            if dt > 10:
                # 如果大于了十秒,那么咱们就去掉框框,使得小球能够随机的静止,从而会使得小球扩散进来
                for j in range(N):
                    if j != i:
                        # 本人不能和本人进行碰撞
                        # 思考到会产生碰撞
                        if math.sqrt((x_list[i] - x_list[j]) ** 2 + (y_list[i] - y_list[j]) ** 2) <= RADIUS * 2:
                            # 如果会产生碰撞那么就从新随机的设置速度
                            vx_list[i] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vx_list[j] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vy_list[i] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vy_list[j] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                # 不能从边界进来了呦
                if x_list[i] <= RADIUS or x_list[i] >= 1000 - RADIUS:
                    # 如果到了边界,那么就使得相应的方向上的速度反向
                    vx_list[i] = - vx_list[i]
                if y_list[i] <= RADIUS or y_list[i] >= 800 - RADIUS:
                    # 如果到了边界,那么就使得相应的方向上的速度反向
                    vy_list[i] = - vy_list[i]
            else:
                # 在十秒以内的话,咱们就使得框框出现进去,小球不能够出框框
                for j in range(N):
                    if j != i:
                        # 本人不能和本人进行碰撞
                        # 思考到会产生碰撞
                        if math.sqrt((x_list[i] - x_list[j]) ** 2 + (y_list[i] - y_list[j]) ** 2) <= RADIUS * 2:
                            # 如果会产生碰撞那么就从新随机的设置速度
                            vx_list[i] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vx_list[j] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vy_list[i] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                            vy_list[j] = random.random() * 2 * (- 1) ** random.randint(1, 2)
                # 不能从边界进来了呦
                if x_list[i] < RADIUS + 390 or x_list[i] > 610 - RADIUS:
                    # 如果到了边界,那么就使得相应的方向上的速度反向
                    vx_list[i] = - vx_list[i]
                if y_list[i] < RADIUS + 290 or y_list[i] > 510 - RADIUS:
                    # 如果到了边界,那么就使得相应的方向上的速度反向
                    vy_list[i] = - vy_list[i]
                    
                    
                # 绘制一个矩形来框住所有的球,这些球不能抛出框框到框框的里面去
                
                pygame.draw.rect(screen, color_of_rect, (380, 280, 240, 240), width=3)
            
            # 进行挪动小球的地位
            x_list[i] += vx_list[i]
            y_list[i] += vy_list[i]
            
            # 绘制小球的地位以及大小色彩等信息
            pygame.draw.circle(screen, color_of_ball, (x_list[i], y_list[i]), RADIUS, width=5)
        
        time.sleep(0.001)
        # 睡眠 0.001 秒钟的工夫
        
        pygame.display.update()
        # 更新画面 

三、运行代码的成果展现

这里我的代码实现的是:小球在一直的静止,同时彼此之间会产生一些碰撞以及其余的一些相互作用,这是一个动静的成果,然而,因为目前这里不不便发一个视频,所以,我才用不同的阶段应用不同的图片来示意进去了啦。

图片 1、

初始的状态:

图片 2、

框框存在时的装态:

图片 3、

去掉框框当前不久的装态:

图片 4、

较长时间当前的状态:

四、总结

综上所述,咱们应用 Python 代码实现了随机扩散景象的可视化解决,咱们应用了 Pygame 这个模块使得扩散过程清晰的出现了进去。

而且,咱们也能够看到在去掉框框当前,小球都会向别的方向随机的扩散,最初的后果是小球简直会平均的散布在整个屏幕之上,而且不会回归到最开始的状态的,这是因为熵增原理导致的后果,零碎会趋向于无序而不是有序,所以会简直平均的散布于屏幕之内。再制作网络游戏的国产中和物理也是非亲非故的。

总之,感激大家的浏览以及反对了啦。

谢谢大家提出倡议或者意见,敬请期待各位大佬的斧正。

后续还会持续推出 Pygame 的学习笔记,心愿大家敬请期待。

正文完
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