如何使用Python來制作酷炫的圖形

1. 什么是turtle

turtle又稱為海龜繪圖，是Wally Feurzeig， Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所創(chuàng)造的 Logo 編程語言的python實(shí)現(xiàn)。turtle是基于tkinter圖形界面設(shè)計(jì)的。

turtle模擬了人在畫布前畫畫的過程：給你一支筆（Pen）， 下筆（pendown），移動畫筆繪制你的圖形，然后填色等等。turtle提供了幾種簡單的命令，通過組合他們的順序，只要夠耐心，turtle可以畫出令人驚嘆的作品，很適合用來引導(dǎo)小朋友學(xué)習(xí)編程。

先來感受下作品：

2. turtle例子

我們通過一個(gè)簡單的例子來了解turtle的基本操作

import turtle

# screen 畫布屬性設(shè)置

canvas = turtle.Screen（）

canvas.bgcolor（“white”）

# 畫筆設(shè)置

pen = turtle.Pen（）

pen.hideturtle（）

pen.color（‘red’， ‘yellow’）

# 開始畫第一個(gè)部分，并填充顏色

pen.begin_fill（）

while True：

pen.forward（200）

pen.left（170）

if abs（pen.pos（）） 《 1：

break

pen.end_fill（）

# 提筆， 移動位置，畫第二個(gè)部分

pen.penup（）

pen.goto（-100， -100）

pen.pendown（）

for i in range（5）：

pen.forward（30） #長度300像素

pen.right（144） #轉(zhuǎn)角144度

turtle.done（）

從上面可知turtle有兩個(gè)部分組成畫筆Turtle 和 畫布Screen， Turtle在Screen上移動來作畫。需要注意的是，turtle起始的位置是（0， 0），位于畫布中心，左邊和下邊的坐標(biāo)為負(fù)值。畫筆Turtle重要操作：

畫筆申明：如果畫筆上有很多畫筆需要 申明 turtle.Pen（），否則 默認(rèn)是一個(gè)畫筆，無需申明，如turtle.forward（50）就是表示畫筆向前移動50

畫筆顏色：color（‘red’， ‘yellow’）， 第一個(gè)red表示畫筆顏色， yellow表示填充顏色

填充的范圍：begin_fill（）和end_fill（）之間的部分

畫筆的移動：forward是向前多少距離，left是向左角度， 與之對應(yīng)的是向后backward 和向右right。goto（）是移動到某個(gè)坐標(biāo)值

畫筆的當(dāng)前屬性：如位置pos（）即海龜當(dāng)前的坐標(biāo) （x，y） ，還有如朝向角度值：heading（）

畫筆的控制：penup和pendown，默認(rèn)畫筆是在pendown狀態(tài)下，只要有移動就會在畫布上畫出圖形，如果需要調(diào)整位置，在另外一個(gè)位置下筆，需要先penup，否則移動畫筆時(shí)也會有線條出來。這個(gè)和現(xiàn)實(shí)中畫畫是一樣的。

畫筆的可見性：正常情況下畫筆時(shí)一個(gè)箭頭的形狀，可以通過hideturtle（）和showturtle（）隱藏和顯示畫筆

Screen重要操作：

設(shè)置背景顏色：bgcolor（“white”）

3. 其他turtle功能

除了上面例子中涉及到turtle常用功能函數(shù)，還有一些重要的功能。

圓形circle（）前面的例子給出的是直線的例子（直線可以構(gòu)成三角形，多邊形等），另外一個(gè)重要的圖形是圓形turtle.circle（radius， extent=None， steps=None）我們來看一個(gè)太極的例子：

import turtle

from turtle import * #從turtle中導(dǎo)出所有模塊

radius = 100 #半徑為100

color（“black”， “black”） #畫線顏色黑色，填充顏色黑色

begin_fill（） #開始填充

circle（radius/2， 180） #逆時(shí)針畫圈，半徑為50，180°

circle（radius， 180） #逆時(shí)針畫圈，半徑為100，180°

left（180） #轉(zhuǎn)向180°

circle（-radius/2， 180） #順時(shí)針畫圈，半徑50，180°

end_fill（） #填充結(jié)束#移動到畫太極圖黑色的小圈位置，開始畫小白圈

left（90）#左轉(zhuǎn)向90°，海龜頭垂直水平線向上

penup（）#提筆，不留痕跡

forward（radius*0.35）#向前，半徑的0.35=35像素

right（90）#右轉(zhuǎn)向90°，海龜頭與右側(cè)水平線同向

pendown（）#落筆，開始畫線#開始畫太極圖黑色部分的小白圈

color（“white”， “white”）#畫線顏色為白色，填充顏色為白色

begin_fill（）#開始填充

circle（radius*0.15）#逆時(shí)針畫圈，半徑的0.15=15像素（35+15+15+35=100）

end_fill（） #填充結(jié)束

left（90）#左轉(zhuǎn)向90°

penup（）#提筆，不留痕跡

backward（radius*0.7）#后退往下走，為半徑的0.7=70，此時(shí)海龜頭朝上與水平垂直

pendown（）#落筆，開始留下痕跡

left（90）#左轉(zhuǎn)90°，此時(shí)海龜頭與左側(cè)水平同向#開始畫太極圖白色部分里的小黑圈

color（“black”， “black”）#畫線顏色為黑色，填充為黑色

begin_fill（）#開始填充

circle（radius*0.15）#開始逆時(shí)針畫圈，半徑的0.15=15個(gè)像素

end_fill（） #填充完畢

right（90）#再右轉(zhuǎn)90°，此時(shí)海龜頭垂直水平線向上

penup（）#提筆，不留痕跡

backward（radius*0.65）#后退為半徑的0.65=65個(gè)像素，往下到達(dá)太極圖黑色半圈的底點(diǎn)處

right（90）#右轉(zhuǎn)90°，海龜頭與右側(cè)水平線同向

pendown（）#落筆，開始留下痕跡

circle（radius， 180）#逆時(shí)針畫圈，半徑100，180°，畫太極圖的白色部分的大圈

hideturtle（）#隱藏筆頭hideturtle

turtle.done（）

radius：半徑， radius 為正值則朝逆時(shí)針方向繪制圓弧，否則朝順時(shí)針方向

extent：表示是否畫部分的圓，如半圓是180，默認(rèn)是一整個(gè)圓

steps：是表示畫圓用多少個(gè)多邊形來畫。圓其實(shí)是無窮多個(gè)多邊形來近似得到。不過一般情況下，一定程度的多邊形，肉眼就會人為圓的幅度是光滑的

可以看出太極圖有2個(gè)小半圓和2個(gè)大半圓，以及2個(gè)更小的整圓構(gòu)成。

動畫控制turtle繪制圖像的過程其實(shí)是動態(tài)的，每繪制一個(gè)部分畫面可以理解為一個(gè)視頻幀，畫完視頻就結(jié)束。所以turtle除了可以繪制圖形，還可以用來做動畫演示或者交互游戲也是可以。下面以一個(gè)例子說明下：

import turtle， time

# 初始不更新畫面

turtle.tracer（0）

# 地板墻

wall = turtle.Pen（）

wall.pencolor（‘red’）

wall.pensize（10）

wall.hideturtle（）

wall.penup（）

wall.goto（-300， -200）

wall.pendown（）

wall.forward（600）

# 小球

R = 15

ball = turtle.Turtle（‘circle’）

ball.shapesize（R / 10）

ball.penup（）

pos_x， pos_y = ［100， 100］

pos_x， pos_y = ball.pos（）

ball.goto（pos_x， pos_y）

wall_x， wall_y = wall.pos（）

# 球參數(shù)

FPS = 60 # 每秒60幀

G = 0.03 # 模擬重力加速度

DRAG = 0.9956 # 阻力

v_y = 1 # 初始速度

while True：

# 清除印章

ball.clearstamps（）

v_y += G # 模擬重力加速度

if pos_y - R - 10 《 wall_y： # 撞地面

v_y *= -1

pos_x， pos_y = pos_x， pos_y - v_y

ball.goto（pos_x， pos_y）

v_y = v_y * DRAG

# 通過印章顯示球

ball.stamp（）

# 更新畫面信息

turtle.update（）

time.sleep（1 / FPS）

4. 更多的例子

玫瑰曲線

from turtle import *

from math import *

color（“red”）

def draw（a，end）：

t=0

while t《（14*end）：

x=a*sin（t*3.14）*cos（t）

y=a*sin（t*3.14）*sin（t）

goto（x，y）

t=t+0.03

draw（100，3.14）

螺旋

import turtle

t=turtle.Pen（）

for x in range（360）：

t.forward（x）

t.left（59）

done（）

扇子

from turtle import *

forward（200）

left（90）

fillcolor（‘red’）

begin_fill（）

circle（100，180）

end_fill（）

left（90）

forward（100）

for i in range（17）：

left（10）

pencolor（‘yellow’）

forward（100）

backward（100）

left（100）

pensize（10）

pencolor（‘red’）

forward（100）

hideturtle（）

done（）

5. 總結(jié)

本文分享了python的logo語言turtle庫，可以繪制圖畫和動畫?？偨Y(jié)如下：

turtle兩個(gè)重要元素：畫布Screen和畫筆Turtle

默認(rèn)當(dāng)前為一個(gè)畫筆，turtle.Pen（）申明多個(gè)畫筆

畫筆屬性：顏色color， 大小pensize，位置pos

畫筆填充：begin_fill（）和end_fill（）

畫筆移動：前后forward和backward， 角度left和right

圓形畫筆：circle

畫筆控制：penup 和pendown

動畫控制：update和trace追蹤

責(zé)任編輯：haq