用Python创作酷炫的几何图形
本文转载自微信公众号「Python中文社区」，作者wedo实验君。转载本文请联系Python中文社区公众号。
成都创新互联主营施秉网站建设的网络公司,主营网站建设方案,重庆APP开发公司,施秉h5小程序定制开发搭建,施秉网站营销推广欢迎施秉等地区企业咨询
1. 什么是turtle
turtle又称为海龟绘图，是Wally Feurzeig, Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所创造的 Logo 编程语言的python实现。turtle是基于tkinter图形界面设计的。
turtle模拟了人在画布前画画的过程：给你一支笔(Pen)， 下笔(pendown)，移动画笔绘制你的图形，然后填色等等。turtle提供了几种简单的命令，通过组合他们的顺序，只要够耐心，turtle可以画出令人惊叹的作品，很适合用来引导小朋友学习编程。
先来感受下作品：
2. turtle例子
我们通过一个简单的例子来了解turtle的基本操作
- import turtle
- # screen 画布属性设置
- canvas = turtle.Screen()
- canvas.bgcolor("white")
- # 画笔设置
- pen = turtle.Pen()
- pen.hideturtle()
- pen.color('red', 'yellow')
- # 开始画第一个部分，并填充颜色
- pen.begin_fill()
- while True:
- pen.forward(200)
- pen.left(170)
- if abs(pen.pos()) < 1:
- break
- pen.end_fill()
- # 提笔， 移动位置，画第二个部分
- pen.penup()
- pen.goto(-100, -100)
- pen.pendown()
- for i in range(5):
- pen.forward(30) #长度300像素
- pen.right(144) #转角144度
- turtle.done()
从上面可知turtle有两个部分组成画笔Turtle 和 画布Screen, Turtle在Screen上移动来作画。
需要注意的是，turtle起始的位置是(0, 0),位于画布中心，左边和下边的坐标为负值。
画笔Turtle重要操作：
- 画笔申明：如果画笔上有很多画笔需要 申明 turtle.Pen()，否则 默认是一个画笔，无需申明，如turtle.forward(50)就是表示画笔向前移动50
- 画笔颜色：color('red', 'yellow')， 第一个red表示画笔颜色， yellow表示填充颜色
- 填充的范围：begin_fill()和end_fill()之间的部分
- 画笔的移动：forward是向前多少距离，left是向左角度， 与之对应的是向后backward 和向右right。goto()是移动到某个坐标值
- 画笔的当前属性：如位置pos()即海龟当前的坐标 (x,y) ，还有如朝向角度值：heading()
- 画笔的控制：penup和pendown，默认画笔是在pendown状态下，只要有移动就会在画布上画出图形，如果需要调整位置，在另外一个位置下笔，需要先penup，否则移动画笔时也会有线条出来。这个和现实中画画是一样的。
- 画笔的可见性：正常情况下画笔时一个箭头的形状，可以通过hideturtle()和showturtle()隐藏和显示画笔
Screen重要操作：
- 设置背景颜色：bgcolor("white")
3. 其他turtle功能
除了上面例子中涉及到turtle常用功能函数，还有一些重要的功能。
- 圆形circle() 前面的例子给出的是直线的例子(直线可以构成三角形，多边形等)，另外一个重要的图形是圆形turtle.circle(radius, extent=None, steps=None)
我们来看一个太极的例子：
- import turtle
- from turtle import * #从turtle中导出所有模块
- radius = 100 #半径为100
- color("black", "black") #画线颜色黑色，填充颜色黑色
- begin_fill() #开始填充
- circle(radius/2, 180) #逆时针画圈，半径为50,180°
- circle(radius, 180) #逆时针画圈，半径为100,180°
- left(180) #转向180°
- circle(-radius/2, 180) #顺时针画圈，半径50,180°
- end_fill() #填充结束
- #移动到画太极图黑色的小圈位置，开始画小白圈
- left(90)#左转向90°，海龟头垂直水平线向上
- penup()#提笔，不留痕迹
- forward(radius*0.35)#向前，半径的0.35=35像素
- right(90)#右转向90°，海龟头与右侧水平线同向
- pendown()#落笔，开始画线
- #开始画太极图黑色部分的小白圈
- color("white", "white")#画线颜色为白色，填充颜色为白色
- begin_fill()#开始填充
- circle(radius*0.15)#逆时针画圈，半径的0.15=15像素（35+15+15+35=100）
- end_fill() #填充结束
- left(90)#左转向90°
- penup()#提笔，不留痕迹
- backward(radius*0.7)#后退往下走，为半径的0.7=70，此时海龟头朝上与水平垂直
- pendown()#落笔，开始留下痕迹
- left(90)#左转90°，此时海龟头与左侧水平同向
- #开始画太极图白色部分里的小黑圈
- color("black", "black")#画线颜色为黑色，填充为黑色
- begin_fill()#开始填充
- circle(radius*0.15)#开始逆时针画圈，半径的0.15=15个像素
- end_fill() #填充完毕
- right(90)#再右转90°，此时海龟头垂直水平线向上
- penup()#提笔，不留痕迹
- backward(radius*0.65)#后退为半径的0.65=65个像素，往下到达太极图黑色半圈的底点处
- right(90)#右转90°，海龟头与右侧水平线同向
- pendown()#落笔，开始留下痕迹
- circle(radius, 180)#逆时针画圈，半径100,180°，画太极图的白色部分的大圈
- hideturtle()#隐藏笔头hideturtle
- turtle.done()
- radius:半径， radius 为正值则朝逆时针方向绘制圆弧，否则朝顺时针方向
- extent：表示是否画部分的圆，如半圆是180，默认是一整个圆
- steps：是表示画圆用多少个多边形来画。圆其实是无穷多个多边形来近似得到。不过一般情况下，一定程度的多边形，肉眼就会人为圆的幅度是光滑的
可以看出太极图有2个小半圆和2个大半圆，以及2个更小的整圆构成。
- 动画控制 turtle绘制图像的过程其实是动态的，每绘制一个部分画面可以理解为一个视频帧，画完视频就结束。所以turtle除了可以绘制图形，还可以用来做动画演示或者交互游戏也是可以。下面以一个例子说明下:
- import turtle, time
- # 初始不更新画面
- turtle.tracer(0)
- # 地板墙
- 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()
- # 球参数
- FPS = 60 # 每秒60帧
- G = 0.03 # 模拟重力加速度
- DRAG = 0.9956 # 阻力
- v_y = 1 # 初始速度
- while True:
- # 清除印章
- ball.clearstamps()
- v_y += G # 模拟重力加速度
- 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
- # 通过印章显示球
- ball.stamp()
- # 更新画面信息
- turtle.update()
- time.sleep(1 / FPS)
4. 更多的例子
- 玫瑰曲线
- 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)
- done()
- 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. 总结
本文分享了python的logo语言turtle库，可以绘制图画和动画。总结如下：
- turtle两个重要元素：画布Screen和画笔Turtle
- 默认当前为一个画笔，turtle.Pen()申明多个画笔
- 画笔属性：颜色color， 大小pensize，位置pos
- 画笔填充:begin_fill()和end_fill()
- 画笔移动：前后forward和backward， 角度left和right
- 圆形画笔：circle
- 画笔控制：penup 和pendown
- 动画控制：update和trace追踪
6. 参考资料
https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html#
本文题目：用Python创作酷炫的几何图形
文章路径：http://www.csdahua.cn/qtweb/news35/286635.html
网站建设、网络推广公司-快上网，是专注品牌与效果的网站制作，网络营销seo公司；服务项目有等
声明：本网站发布的内容（图片、视频和文字）以用户投稿、用户转载内容为主，如果涉及侵权请尽快告知，我们将会在第一时间删除。文章观点不代表本网站立场，如需处理请联系客服。电话：028-86922220；邮箱：631063699@qq.com。内容未经允许不得转载，或转载时需注明来源： 快上网