python海龟绘图_学python第十节:海龟绘图体系

让小海龟画出五彩斑斓的世界。

今天学一个简单的绘图工具，叫做海龟绘图(Turtle Graphics)。

先欣赏一个绘制蟒蛇的代码：

#PythonDraw.py                   # 注释
import turtle                    #调用海龟绘图函数turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200)  #定义绘图窗体
turtle.penup()                   #画笔抬起
turtle.fd(-250)                  #向后（X轴负方向）移动250个像素
turtle.pendown()                 #画笔落下，开始绘画
turtle.pensize(25)               #设置画笔粗细，款25像素
turtle.pencolor("purple")          #设置画笔颜色为紫色
turtle.seth(-40)                #设置画笔朝向角度为-40°
for i in range(4):              #使用for in 遍历循环，循环四次结束
    turtle.circle(40, 80)      #画笔画弧线，画圆心在左侧，半径为40像素，角度为80°的弧线
    turtle.circle(-40, 80)     #画笔画弧线，画圆心在右侧，半径为40像素，角度为80°的弧线
turtle.circle(40, 80/2)        #画笔画弧线，画圆心在左侧，半径为40像素，角度为40°的弧线
turtle.fd(40)                  #向前画40像素的直线
turtle.circle(16, 180)         #画笔画弧线，画圆心在左侧，半径为16像素，角度为1800°的弧线
turtle.fd(40 * 2/3)            #画笔向前画80/3像素的直线
turtle.done()                  #绘制结束并保持当前绘制结果，若没有则窗口迅速关闭

turtle库基本概览： turtle库是python的标准库（python计算生态=标准库+第三方库）,使用时直接调用（import turtle）即可。

标准库：随解释器直接安装到操作系统的功能模块。

第三方库：需要进过安装才能使用的模块

Turtle的原理是什么呢？使用海龟作图，我们不仅能够只用几行代码就创建出令人印象深刻的视觉效果，而且还可以跟随海龟看看每行代码如何影响到它的移动。这能够帮助我们理解代码的逻辑。

Turtle绘画窗体如何布局呢：

Turtle的坐标是怎么规定的呢？

在海龟作图中，我们可以编写指令让一个虚拟的（想象中的）海龟在屏幕上来回移动。这个海龟带着一只钢笔，我们可以让海龟无论移动到哪都使用这只钢笔来绘制线条。通过编写代码，以各种很酷的模式移动海龟，我们可以绘制出令人惊奇的图片，对于海龟来说，有前进，后退，旋转等爬行行为，是靠自身角度方位来完成，刚开始，小海龟在画布正中央，坐标为（0,0），头部方向为向X轴正方向。

这里有个turtle的参数，turtle.goto(x,y),指的是小海龟到坐标（x,y）的地方。需要脑海里时刻有小海龟头的朝向，可以用一个例子说明：

Turtle的角度是怎么规定的呢？

海龟的向前向后走很好理解，最难的是在拐弯（走弧线）和走圆圈。

1. 官方使用的绘制方法 circle

circle 方法是 Python 官方使用的方法。circle(r半径，angle度数)。起始位置在圆的切线方向，逆时针方向绘制。

例如，在绘制半径为 100 的圆形的时候。使用方法为

t.circle(100)

在绘制半圆的时候，实际是 360 度的圆的一半，使用方法为

t.circle(100, 180)

实际上在这个地方 circle 方法有第三个参数，官方文档解释说，圆实际是以其内切正多边形来近似表示的，其边的数量由 steps 指定（第三个参数）。我们在这里不需要管第三个参数。使用前两个即可。

2. 补充个发散思维，使用循环绘制圆

利用循环的思想，当我们绘制多边形的时候，边数足够多的话，就逼近于圆了。

我们尝试绘制下 360 边形

for i in range(0,360):
    t.fd(1)
    t.rt(360/360)

这个地方有两个问题，一是，绘制速度慢，二是无法确定圆的半径。

绘制速度慢是因为我们实际上循环了 360 次，所以速度慢，可以考虑用 36 边形进行处理。无法确定圆的半径可以通过计算来得到一个通解。

圆的周长是 2*Pi*r = 360*fd，fd = 2*Pi*r / 360 = 0.0174 * r，得到倍数是 0.0174，即在 fd 里填 0.0174*半径。

我们尝试绘制半径为 100 的圆形

#for..in.. 就是把每个元素代入变量i，然后执行缩进块的语句遍历循环函数，从0到360循环执行

for i in range(0,360): 
    t.fd(0.0174*100)
    t.rt(360/360)

36 边形通过计算是 t.fd(0.174*半径)。

那么如何绘制半圆呢，实际上我们这个地方是通过循环的次数来控制圆的弧度。

使用方法为

for i in range(0,180):    
    t.fd(0.0174*100)
    t.rt(1)

四分之一圆的话循环 90 次就可以了。

3. 两种方法的比较

方法二是利用循环的思想逼近成圆。使用 for 循环绘制圆形，可以更好的理解逼近的思想以及熟悉循环的过程。虽然要记忆数字 0.0174 以及写更多的程序，但是也更好的理解了程序本身。同时，在方法二中，虽然使用 360 边形，速度会变慢，但是 360 和角度进行了结合，一圈是 360 度，旋转了 360 次。也方便进行计算。

我们现在只需要掌握第一种方法就可以了。

Turtle的颜色体系：

turtle.pencolor(); 没有参数传入,返回当前画笔颜色,传入参数设置画笔颜色,可以是字符串如"green", “red”,也可以是RGB 3元组。

turtle.pencolor(”blue”)

turtle.pencolor(52,209,32)

常用的颜色参数如下：

Turtle常用参数汇总：

画笔的属性：
turtle.pensize() #设置画笔的宽度
turtle.pencolor(color) #没有参数传入，返回当前画笔颜色，color参数有三种形式传入参数，可以是字符串形式（颜色的英文，字母用小写），如"green", “red”；也可以是RGB小数值或元组值（3元组）（每个小数或元组值对应的有颜色表，感兴趣可以自己了解一下，因为鄙人也不是特别清楚颜色这块）
turtle.speed(speed) #设置画笔移动速度，画笔绘制的速度范围[0,10]整数，数字越大越快

画笔运动命令：
turtle.forward(distance) #向当前画笔方向移动distance像素长度
turtle.backward(distance) #向当前画笔相反方向移动distance像素长度
turtle.right(degree) #顺时针移动degree°
turtle.left(degree) #逆时针移动degree°
turtle.pendown() #移动时绘制图形，缺省时也为绘制
turtle.goto(x,y) #将画笔移动到坐标为x,y的位置
turtle.penup() #提起笔移动，不绘制图形，用于另起一个地方绘制
turtle.circle(radius,extent) #根据半径radius绘制extent角度的弧形，若无extent参数则画圆，radius为正(负)，表示圆心在画笔的左边(右边)画圆，参数为正则是顺时针画圆，参数为负则是逆时针画圆
turtle.setx( ) #将当前x轴移动到指定位置,y轴不变
turtlr.sety( ) #将当前y轴移动到指定位置，x轴不变
turtle.setheading(angle) #设置当前箭头朝向为angle角度,0-向右，90-向上，180-向左，270-向下
turtle.home() #设置当前画笔位置为原点，朝向东。
turtle.dot（） #绘制一个指定直径和颜色的圆点
turtle.setpos(x,y) #机器小乌龟定位到x=,y=
turtle.pos() #获得当前位置
turtle.xcor() #获得X坐标
turtle.ycor() #获得Y坐标

画笔控制命令：
turtle.fillcolor(colorstring) #绘制图形的填充颜色
turtle.color(color1, color2) #同时设置pencolor=color1, fillcolor=color2
turtle.filling() #返回当前是否在填充状态
turtle.begin_fill() #准备开始填充图形
turtle.end_fill() #填充完成
turtle.hideturtle() #隐藏画笔的turtle形状
turtle.showturtle() #显示画笔的turtle形状

全局控制命令：
turtle.clear() #清空turtle窗口，但是turtle的位置和状态不会改变
turtle.reset() #清空窗口，重置turtle状态为起始状态
turtle.undo() #撤销上一个turtle动作
turtle.isvisible() #返回当前turtle是否可见
stamp() #复制当前图形
turtle.write(s [,font=(“font-name”,font_size,“font_type”)])
#写文本，s为文本内容，font是字体的参数，分别为字体名称，大小和类型；font为可选项，font参数也是可选项

再来看看个好玩的例子

import turtle         #使用turtle函数
turtle.speed(1)        #绘制速度为1
turtle.pensize(4)      #线条宽度为4像素
 
turtle.color('black', 'black')  
turtle.begin_fill()
#右中圆
turtle.circle(50,180)
#左大圆
turtle.circle(100,180)
#左中圆
turtle.left(180)
turtle.circle(-50,180)
turtle.end_fill()
 
turtle.color('white', 'white')
turtle.begin_fill()
#上小圆
turtle.left(90)
turtle.penup()
turtle.forward(35)
turtle.right(90)
turtle.pendown()
turtle.circle(15)
turtle.end_fill()
 
turtle.color('black', 'black')
turtle.begin_fill()
#下小圆
turtle.left(90)
turtle.penup()
turtle.backward(70)
turtle.pendown()
turtle.left(90)
turtle.circle(15)
turtle.end_fill()
 
#右大圆
turtle.right(90)
turtle.up()
turtle.backward(65)
turtle.right(90)
turtle.down()
turtle.circle(100, 180)
 
turtle.done()