【python 小白到精通】第五章：面向对象编程 - 三星运行模拟

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前言

这一章学习了面向对象编程，需要掌握的内容包括：会调用对象的方法和属性；如何编写类。

这一章课程中有个模拟双星运行的小程序，为了增进理解，我改了改代码，成了模拟三星运行。

为什么使用面向对象

完成一些简单任务时，使用面向对象常常会需要写更多的代码，那我们为什么要使用面向对象呢？

由于面向对象的一些特性 （这里不细说），我们可以设计出低耦合的系统，更容易修改和维护

三星运行模拟

我们把星球作为对象，设计一个星球类，类中就包含了星球的一些性质。然后在主程序中调用星球的方法，让它自己的事情自己做。

模拟三星运行时遇到了一些问题，常常几个星球跑不了一会儿就飞开了。
在多次调整参数后，它才终于可以多一起运行一会而，最终被我调成了类似恒星系的结构（有一个大质量的中心星球）。本来是想试试能不能出现三体那种效果的。

定义星球类

import math


class Planet:
    Number = 0

    def __init__(self, color, mass, position, v_init):
        Planet.Number += 1
        self.color = color
        self.mass = mass
        self.x, self.y = position
        self.vx, self.vy = v_init

    def v_change(self, f, t=1e-3):
        fx, fy = f
        ax, ay = fx / self.mass, fy / self.mass
        self.vx += ax * t
        self.vy += ay * t

    def p_change(self, t=1e-3):
        self.x += self.vx * t
        self.y += self.vy * t

    def gravity(self, other_planet):
        distance = math.sqrt((self.x - other_planet.x) ** 2 + (self.y - other_planet.y) ** 2)
        f = self.mass * other_planet.mass / (distance ** 2)
        fx = (other_planet.x - self.x) / distance * f
        fy = (other_planet.y - self.y) / distance * f
        return fx, fy
    
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主程序

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import animation

fig = plt.figure()

point_1 = Planet('r', 100, (-3, -3), (0, 0.3))
point_2 = Planet('r', 10, (5, -5), (0, -3))
point_3 = Planet('r', 0.1, (0, 10), (3, 0))

def animate(i):
    fig.clear()
    for _ in range(500):
        f_21 = point_1.gravity(point_2)
        f_31 = point_1.gravity(point_3)
        f_12 = point_2.gravity(point_1)
        f_32 = point_2.gravity(point_3)
        f_13 = point_3.gravity(point_1)
        f_23 = point_3.gravity(point_2)

        point_1.p_change()
        point_1.v_change(f_21)
        point_1.v_change(f_31)

        point_2.p_change()
        point_2.v_change(f_12)
        point_2.v_change(f_32)

        point_3.p_change()
        point_3.v_change(f_13)
        point_3.v_change(f_23)

    plt.scatter(point_1.x, point_1.y, c='r')  # 红色星球
    plt.scatter(point_2.x, point_2.y, c='b')  # 蓝色星球
    plt.scatter(point_3.x, point_3.y, c='g')  # 绿色星球

    plt.xlim(-20, 20)
    plt.ylim(-20, 20)
    plt.draw()


ani = animation.FuncAnimation(fig=fig, func=animate, frames=100, interval=1, blit=False)
plt.show()

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完

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