import math           # імпорт математичних функцій
from random import  * # імпорт генератора випадкових чисел
from tkinter import * # імпорт модуля tkinter

class Game():# клас гри
    W = 500  # ширина області
    H = 250  # висота області
    N = 29    # початкова кількість кругів
    def __init__(self): # ініціалізація з порожнім списком кругів
        self.balls = [] 

    def start(self):    # початок гри
        self.speed =33 # кількість тактів між відтвореннями зображень
        self.root = Tk()
        self.root.title("Злиття кругів") # назва вікна
        self.canvas = Canvas(self.root,width=Game.W,height=Game.H) # створення полотна
        self.canvas.pack() # розташування полотна
        i = 0
        while i<self.N:    # створення кругів 
            ball = Ball(self.canvas)
            i = i+1
            self.balls.append(ball)            
        self.step()          # запуск функції step (див. нижче)
        self.root.mainloop() # запуск циклу опрацювання подій

    def step(self):
        for ball in self.balls:      # для всіх кругів:
            ball.move()              # рух з можливим відбиванням від меж поля
            ovl = ball.testoverlap() # пошук номера круга з перетином
            if not ovl==-1:
                self.mergeball(ball,self.findball(ovl))
        self.root.after(self.speed, self.step) # наступний виклик step через self.speed тактів оновлення

    def findball(self, id): # пошук круга з номером id
        for ball in self.balls:
            if ball.ball == id:
                return ball

    def mergeball(self, b1,b2):     # злиття кругів b1 i b2
        self.canvas.delete(b1.ball) # вилучення зображення b1
        self.canvas.delete(b2.ball) # вилучення зображення b2

        # координати вектора швидкості результату злиття
        b1.dx = (b1.dx*b1.r**2 +b2.dx*b2.r**2)/(b1.r**2+b2.r**2)
        b1.dy = (b1.dy*b1.r**2 +b2.dy*b2.r**2)/(b1.r**2+b2.r**2)

        # координати центру результату злиття
        b1.x = (b1.x*b1.r**2 +b2.x*b2.r**2)/(b1.r**2+b2.r**2)
        b1.y = (b1.y*b1.r**2 +b2.y*b2.r**2)/(b1.r**2+b2.r**2)

        b1.r = math.sqrt(b1.r**2+b2.r**2) # новий розмір
        self.balls.remove(b2)             # видалення круга b2
        b1.color=choice(Ball.COLORS)      # зміна кольору
        b1.ball = self.canvas.create_oval(# зображення результату злиття b1 
            b1.x-b1.r, b1.y-b1.r,
            b1.x+b1.r, b1.y+b1.r,
            fill=b1.color)

class Ball:# клас кругів
    r = 10 # початковий розмір круга
    COLORS = ("yellow", "lightblue", "orange", "blue", "green", "red", "purple")

    def __init__(self, canvas):          # ініціалізація круга
        self.color = choice(Ball.COLORS) # випадковий колір
        self.canvas = canvas             # визначення поля 
                                         # випадкові координати
        self.x = randrange(Ball.r, Game.W-Ball.r)
        self.y = randrange(Ball.r, Game.H-Ball.r)
        self.r = self.r
        self.dx = 5 - randrange(10)      # випадкові швидкості
        self.dy = 5 - randrange(10)
        self.ball = canvas.create_oval(  # розташування круга
            self.x-Ball.r,
            self.y-Ball.r,
            self.x+Ball.r,
            self.y+Ball.r,
            fill=self.color)

    def testoverlap(self): # перевірка умови зіткнення 
        coords = self.canvas.coords(self.ball)
        overlap = set(self.canvas.find_overlapping(coords[0], coords[1], coords[2], coords[3]))
        # пошук списку об'єктів, що мають перетин з прямокутником з такими краями:
        # coords[0] - лівий
        # coords[1] - верхній
        # coords[2] - правий
        # coords[3] - нижній
        for bal in overlap:
            if not bal == self.ball:
                return bal
        return -1

    def move(self):  # рух кульки
        # пружне відбиття від меж області
        if self.x + self.r + self.dx > Game.W : self.dx = -self.dx
        if self.y + self.r +self.dy > Game.H : self.dy = -self.dy
        if self.x + self.dx < self.r : self.dx = -self.dx
        if self.y + self.dy < self.r : self.dy = -self.dy
        # прямолінійний рівномірний рух
        self.x = self.x + self.dx
        self.y = self.y + self.dy
        self.canvas.move(self.ball, self.dx, self.dy)

game = Game()
game.start()