時間已到深冬，今晚就是平安夜了，你會給你的男/女朋友送上一顆平安果嗎？

作為一名科技宅，很抱歉不能給每一位小夥伴都送上蘋果，那就送給大家一個技能吧，用各種程式語言手寫一顆聖誕樹，祈福各位關注我的小夥伴都平平安安！

C/C++

如何用 C 語言畫一個“聖誕樹”，就不介紹太簡單的方法了（for迴圈列印幾個' * '）。直接看網上大神寫的聖誕樹，有沒有很不錯的感覺！

下方是C語言原始碼，可以自行編譯執行。

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define PI 3.14159265359

float sx, sy;

float sdCircle(float px, float py, float r) {
  float dx = px - sx, dy = py - sy;
  return sqrtf(dx * dx + dy * dy) - r;
}

float opUnion(float d1, float d2) {
  return d1 < d2 ? d1 : d2;
}

#define T px + scale * r * cosf(theta), py + scale * r * sin(theta)

float f(float px, float py, float theta, float scale, int n) {
  float d = 0.0f;
  for (float r = 0.0f; r < 0.8f; r += 0.02f)
    d = opUnion(d, sdCircle(T, 0.05f * scale * (0.95f - r)));

  if (n > 0)
    for (int t = -1; t <= 1; t += 2) {
      float tt = theta + t * 1.8f;
      float ss = scale * 0.9f;
      for (float r = 0.2f; r < 0.8f; r += 0.1f) {
        d = opUnion(d, f(T, tt, ss * 0.5f, n - 1));
        ss *= 0.8f;
      }
    }

  return d;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  int n = argc > 1 ? atoi(argv[1]) : 3;
  for (sy = 0.8f; sy > 0.0f; sy -= 0.02f, putchar('\n'))
    for (sx = -0.35f; sx < 0.35f; sx += 0.01f)
      putchar(f(0, 0, PI * 0.5f, 1.0f, n) < 0 ? '*' : ' ');
}

由於原來聖誕樹的葉子和枝幹都是由' * '來代替，風格太過單一。經過作者的最佳化，成功升級為3D效果，還是蠻炫酷的。由於較過多的浮點運算，使得執行時間較長，執行下面的程式花了近1060s ，動手能力強的小夥伴可以嘗試最佳化一下。

下方是原始碼：

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define PI 3.14159265359f

float sx, sy;

typedef float Mat[4][4];
typedef float Vec[4];

void scale(Mat* m, float s) {
  Mat temp = { {s,0,0,0}, {0,s,0,0 }, { 0,0,s,0 }, { 0,0,0,1 } };
  memcpy(m, &temp, sizeof(Mat));
}

void rotateY(Mat* m, float t) {
  float c = cosf(t), s = sinf(t);
  Mat temp = { {c,0,s,0}, {0,1,0,0}, {-s,0,c,0}, {0,0,0,1} };
  memcpy(m, &temp, sizeof(Mat));
}

void rotateZ(Mat* m, float t) {
  float c = cosf(t), s = sinf(t);
  Mat temp = { {c,-s,0,0}, {s,c,0,0}, {0,0,1,0}, {0,0,0,1} };
  memcpy(m, &temp, sizeof(Mat));
}

void translate(Mat* m, float x, float y, float z) {
  Mat temp = { {1,0,0,x}, {0,1,0,y}, {0,0,1,z}, {0,0,0,1} };
  memcpy(m, &temp, sizeof(Mat));
}

void mul(Mat* m, Mat a, Mat b) {
  Mat temp;
  for (int j = 0; j < 4; j++)
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      temp[j][i] = 0.0f;
      for (int k = 0; k < 4; k++)
        temp[j][i] += a[j][k] * b[k][i];
    }
  memcpy(m, &temp, sizeof(Mat));
}

void transformPosition(Vec* r, Mat m, Vec v) {
  Vec temp = { 0, 0, 0, 0 };
  for (int j = 0; j < 4; j++)
    for (int i = 0; i < 4; i++)
      temp[j] += m[j][i] * v[i];
  memcpy(r, &temp, sizeof(Vec));
}

float transformLength(Mat m, float r) {
  return sqrtf(m[0][0] * m[0][0] + m[0][1] * m[0][1] + m[0][2] * m[0][2]) * r;
}

float sphere(Vec c, float r) {
  float dx = c[0] - sx, dy = c[1] - sy;
  float a = dx * dx + dy * dy;
  return a < r * r ? sqrtf(r * r - a) + c[2] : -1.0f;
}

float opUnion(float z1, float z2) {
  return z1 > z2 ? z1 : z2;
}

float f(Mat m, int n) {
  float z = -1.0f;
  for (float r = 0.0f; r < 0.8f; r += 0.02f) {
    Vec v = { 0.0f, r, 0.0f, 1.0f };
    transformPosition(&v, m, v);
    z = opUnion(z, sphere(v, transformLength(m, 0.05f * (0.95f - r))));
  }

  if (n > 0) {
    Mat ry, rz, s, t, m2, m3;
    rotateZ(&rz, 1.8f);

    for (int p = 0; p < 6; p++) {
      rotateY(&ry, p * (2 * PI / 6));
      mul(&m2, ry, rz);
      float ss = 0.45f;
      for (float r = 0.2f; r < 0.8f; r += 0.1f) {
        scale(&s, ss);
        translate(&t, 0.0f, r, 0.0f);
        mul(&m3, s, m2);
        mul(&m3, t, m3);
        mul(&m3, m, m3);
        z = opUnion(z, f(m3, n - 1));
        ss *= 0.8f;
      }
    }
  }

  return z;
}

float f0(float x, float y, int n) {
  sx = x;
  sy = y;
  Mat m;
  scale(&m, 1.0f);
  return f(m, n);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  int n = argc > 1 ? atoi(argv[1]) : 3;
  float zoom = argc > 2 ? atof(argv[2]) : 1.0f;
  for (float y = 0.8f; y > -0.0f; y -= 0.02f / zoom, putchar('\n'))
    for (float x = -0.35f; x < 0.35f; x += 0.01f / zoom) {
      float z = f0(x, y, n);
      if (z > -1.0f) {
        float nz = 0.001f;
        float nx = f0(x + nz, y, n) - z;
        float ny = f0(x, y + nz, n) - z;
        float nd = sqrtf(nx * nx + ny * ny + nz * nz);
        float d = (nx - ny + nz) / sqrtf(3) / nd;
        d = d > 0.0f ? d : 0.0f;
        // d = d < 1.0f ? d : 1.0f;
        putchar(".-:=+*#%@@"[(int)(d * 9.0f)]);
      }
      else
        putchar(' ');
    }
}

python

提供一種最簡單的python實現方法，哈哈！不喜勿噴！

原始碼如下：

height = 5

stars = 1
for i in range(height):
    print((' ' * (height - i)) + ('*' * stars))
    stars += 2
print((' ' * height) + '|')

也可以使用簡單的圖形庫Turtle來實現，就像下面這樣子。原理也很簡單，參照前面最簡單的實現方法，載入圖形庫後把原有的*使用綠色的方塊代替，在各個角和頂部採用紅色圓形代替，樹幹用棕色方塊代替即可，最後在適當潤色一下。

當然還有另外一種實現方式，是一種動態的效果。

下面是原始碼：

from turtle import *
import random
import time

n = 80.0

speed("fastest")
screensize(bg='seashell')
left(90)
forward(3*n)
color("orange", "yellow")
begin_fill()
left(126)

for i in range(5):
    forward(n/5)
    right(144)
    forward(n/5)
    left(72)
end_fill()
right(126)

color("dark green")
backward(n*4.8)
def tree(d, s):
    if d <= 0: return
    forward(s)
    tree(d-1, s*.8)
    right(120)
    tree(d-3, s*.5)
    right(120)
    tree(d-3, s*.5)
    right(120)
    backward(s)
tree(15, n)
backward(n/2)

for i in range(200):
    a = 200 - 400 * random.random()
    b = 10 - 20 * random.random()
    up()
    forward(b)
    left(90)
    forward(a)
    down()
    if random.randint(0, 1) == 0:
            color('tomato')
    else:
        color('wheat')
    circle(2)
    up()
    backward(a)
    right(90)
    backward(b)
time.sleep(60)

JAVA

這款JAVA版本的聖誕樹和前面Python版本類似，不同的地方在於此版本引用的較多的素材和動態效果，在點選了左上角的按鈕為ON之後開始播放音樂，聖誕樹也開始閃爍變化。

這裡放出作者的github連結，作者為[codeXiaoMing]：

https://github.com/codeXiaoMing/christmasTree/tree/master

大家學會了嗎？快去編譯打包一下發給朋友吧！

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