Python烟花代码的性能调优：优化算法，提升视觉效果，让你的烟花表演更加震撼

# 1. Python烟花代码基础**

Python烟花代码是一种使用Python编程语言创建逼真的烟花效果的代码。它利用粒子系统和烟花爆炸算法来模拟烟花在空中的运动和爆炸效果。

**粒子系统**

粒子系统由大量称为粒子的微小对象组成。每个粒子都有自己的位置、速度和颜色。粒子系统算法控制粒子的生成、运动和消失。烟花代码中，粒子代表烟花爆炸时产生的火花和烟雾。

**烟花爆炸算法**

烟花爆炸算法模拟烟花爆炸时的物理效果。它计算爆炸半径、粒子生成数量和粒子运动轨迹。通过调整算法参数，可以控制烟花爆炸的大小、形状和颜色。

# 2. 烟花代码优化算法

### 2.1 粒子系统优化

#### 2.1.1 优化粒子生成算法

**优化目标：**提高粒子生成效率，减少不必要的粒子生成。

**优化策略：**

1. **基于概率生成粒子：**根据需要生成粒子的区域大小和粒子密度，设置一个概率阈值，只有当随机数小于该阈值时才生成粒子。
2. **使用空间哈希表：**将生成区域划分为多个网格，每个网格存储该区域内的粒子。当生成新粒子时，先检查该粒子所在网格中是否存在其他粒子，如果存在则跳过生成。

**代码块：**

import random

def generate_particles(area_size, particle_density, probability_threshold):
    """
    优化后的粒子生成算法

    参数：
        area_size: 生成区域大小
        particle_density: 粒子密度
        probability_threshold: 生成概率阈值
    """

    particles = []
    for i in range(area_size):
        for j in range(area_size):
            if random.random() < probability_threshold:
                particles.append((i, j))
    return particles

**逻辑分析：**

1. `generate_particles()` 函数接收区域大小、粒子密度和概率阈值作为参数。
2. 遍历生成区域中的每个网格。
3. 对于每个网格，生成一个随机数，如果随机数小于概率阈值，则生成一个粒子并将其添加到粒子列表中。
4. 返回生成的粒子列表。

#### 2.1.2 优化粒子运动算法

**优化目标：**提高粒子运动效率，减少不必要的粒子运动计算。

**优化策略：**

1. **基于空间哈希表进行粒子移动：**将生成区域划分为多个网格，每个网格存储该区域内的粒子。当粒子移动时，只检查该粒子所在网格和相邻网格中的其他粒子。
2. **使用运动预测：**根据粒子的当前速度和加速度，预测粒子在下一帧的位置。如果预测位置与其他粒子没有重叠，则无需进行碰撞检测。

**代码块：**

import math

def move_particles(particles, area_size):
    """
    优化后的粒子运动算法

    参数：
        particles: 粒子列表
        area_size: 生成区域大小
    """

    for particle in particles:
        # 预测粒子下一帧的位置
        new_x = particle[0] + particle[2]
        new_y = particle[1] + particle[3]

        # 检查预测位置是否与其他粒子重叠
        if not check_collision(new_x, new_y, particles, area_size):
            # 更新粒子位置
            particle[0] = new_x
            particle[1] = new_y

def check_collision(x, y, particles, area_size):
    """
    检查粒子是否与其他粒子重叠

    参数：
        x: 粒子x坐标
        y: 粒子y坐标
        particles: 粒子列表
        area_size: 生成区域大小
    """

    for other_particle in particles:
        if (x - other_particle[0])**2 + (y - other_particle[1])**2 < area_size**2:
            return True
    return False

**逻辑分析：**

1. `move_particles()` 函数接收粒子列表和生成区域大小作为参数。
2. 遍历粒子列表中的每个粒子。
3. 预测粒子的下一帧位置。
4. 调用 `check_collision()` 函数检查预测位置是否与其他粒子重叠。
5. 如果没有重叠，则更新粒子位置。
6. `check_collision()` 函数接收粒子的 x 和 y 坐标、粒子列表和生成区域大小作为参数。
7. 遍历粒子列表中的每个粒子。
8. 计算粒子与其他粒子之间的距离。
9. 如果距离小于生成区域大小，则返回 `True`，表示存在重叠。否则返回 `False`。

### 2.2 烟花爆炸算法优化

#### 2.2.1 优化爆炸半径计算

**优化目标：**提高爆炸半径计算效率，减少不必要的计算。

**优化策略：**

1. **基于空间哈希表进行爆炸半径计算：**将生成区域划分为多个网格，每个网格存储该区域内的粒子。当烟花爆炸时，只计算该烟花所在网格和相邻网格中的粒子的距离。
2. **使用预计算爆炸半径：**在烟花爆炸之前，预计算出爆炸半径内的所有粒子。当烟花爆炸时，直接使用预计算的粒子列表，无需进行额外的距离计算。

**代码块：**

import math

def calculate_explosion_radius(explosion_point,