在Pygame中绘制带箭头的向量：实现与优化

import pygame
import math
import ctypes # 用于错误弹窗，可选

# 初始化Pygame
pygame.init()

# 屏幕尺寸
SCREEN_WIDTH = 1380
SCREEN_HEIGHT = 720
display = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))
pygame.display.set_caption("Pygame 向量绘制教程")

# 颜色定义
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
GREEN = (0, 153, 51)
RED = (204, 0, 0)
BLUE = (0, 51, 204)
YELLOW = (255, 204, 0)

# 初始球体位置
ball_x, ball_y = 80, 610 # 调整为Y轴向下，620-10
ball_radius = 10

# 游戏主循环控制变量
running = True
is_dragging = False # 用于控制是否正在拖拽以绘制向量

# 原始代码中的angle函数示例 (不推荐)
# def angle(x,y):
#     if x>0:a=80
#     else:a=-80
#     return degrees(acos((x*a)/(abs(a)*vec_magnitude(x,y))))

def get_angle(dx, dy):
    """
    计算从(0,0)到(dx,dy)的向量与正X轴之间的角度（弧度）。
    使用atan2确保在所有象限的准确性。
    """
    return math.atan2(dy, dx)

def draw_vector_arrow(surface, color, start_pos, end_pos, line_width=3, arrow_head_length=15, arrow_head_width=8):
    """
    在Pygame表面上绘制一个带箭头的向量。

    参数:
        surface (pygame.Surface): 绘图表面。
        color (tuple): 向量的颜色 (R, G, B)。
        start_pos (tuple): 向量的起点 (x1, y1)。
        end_pos (tuple): 向量的终点 (x2, y2)。
        line_width (int): 向量线的宽度。
        arrow_head_length (int): 箭头头部从尖端向后延伸的长度。
        arrow_head_width (int): 箭头头部基线的一半宽度。
    """
    pygame.draw.line(surface, color, start_pos, end_pos, line_width)

    # 计算向量的dx和dy
    dx = end_pos[0] - start_pos[0]
    dy = end_pos[1] - start_pos[1]
    magnitude = math.sqrt(dx**2 + dy**2)

    if magnitude == 0:
        return # 向量长度为0，不绘制箭头

    # 计算单位方向向量
    uvx = dx / magnitude
    uvy = dy / magnitude

    # 计算单位垂直向量
    pvx = -uvy
    pvy = uvx

    # 箭头尖端
    tip = end_pos

    # 箭头基线的中心点 (从尖端向后移动arrow_head_length)
    base_center_x = tip[0] - uvx * arrow_head_length
    base_center_y = tip[1] - uvy * arrow_head_length

    # 箭头两个基点
    point1 = (base_center_x + pvx * arrow_head_width,
              base_center_y + pvy * arrow_head_width)
    point2 = (base_center_x - pvx * arrow_head_width,
              base_center_y - pvy * arrow_head_width)

    # 绘制箭头头部（一个三角形）
    pygame.draw.polygon(surface, color, [tip, point1, point2])

# 初始球体位置和半径
ball_x, ball_y = 80, 610
ball_radius = 10

# 游戏主循环控制变量
running = True
is_dragging = False # 用于控制是否正在拖拽以绘制向量
drag_start_pos = (0, 0) # 拖拽开始时的鼠标位置

# interaction 函数用于判断鼠标是否在球体上 (可优化为更精确的圆形碰撞检测)
def interaction(mouse_x, mouse_y, obj_x, obj_y, obj_radius):
    distance = math.sqrt((mouse_x - obj_x)**2 + (mouse_y - obj_y)**2)
    return distance <= obj_radius

try:
    while running:
        display.fill(BLACK) # 每次循环清空屏幕

        # 绘制球体
        pygame.draw.circle(display, GREEN, (int(ball_x), int(ball_y)), ball_radius)

        mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()

        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                running = False
            elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
                # 检查鼠标是否点击了球体
                if interaction(mouse_pos[0], mouse_pos[1], ball_x, ball_y, ball_radius):
                    is_dragging = True
                    drag_start_pos = mouse_pos # 记录拖拽开始位置
            elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONUP:
                is_dragging = False

        if is_dragging:
            # 当拖拽时，绘制从球体中心到当前鼠标位置的向量
            draw_vector_arrow(display, YELLOW, (ball_x, ball_y), mouse_pos, line_width=3, arrow_head_length=15, arrow_head_width=8)

        pygame.display.update() # 正确更新显示

    pygame.quit()

except Exception as e:
    # 错误处理，使用ctypes弹出消息框
    ctypes.windll.user32.MessageBoxW(0, str(e), "Pygame 错误", 16)